Elektro- und Elektronik-Installation

Modelleisenbahn-Basteltipps Elektro- und Elektronik-Installation

Mit Ausnahme des Netz-Transformators (Keine Netzspannung auf der Anlage !) ist die gesamte Elektrik und Elektronik auf der Anlage untergebracht. Die Verkabelung befindet sich unter der Grundplatte. Die Kabel sind dort in dickwandigen Schlauch-Abschnitten (Umhüllung von vieladrigem Telefonkabel, Baumarkt) geführt, die mit Heißkleber auf die Hartschaumplatte geklebt sind. Die Elektronik verbirgt sich in den hohl ausgeführten Gebirgsstrukturen und in den "Bahnbetriebs-Gebäuden"; auch die Fahrregler-Knöpfe und Taster für die Weichenstellung sind, als Dekorationselemente getarnt, auf der Anlage untergebracht. Ein separates Fahrpult erübrigt sich daher, zumal die Züge, Weichen, Licht- und Geräuscheffekte usw. auch berührungslos mittels einer Infrarot-Fernbedienung gesteuert oder geschaltet werden können.
Die einzelnen Elektronik-Bausteine sind meist als steckbare Baugruppen auf kleinen Lochraster-Platinen von 52 x 67 mm (Foto siehe "Elektronik", Fahrregler (b)) untergebracht. Als Stecker und auch Steckverbindungen der Verkabelung, die daher bei Zerlegung der Anlage leicht zu trennen ist, verwende ich ein einheitliches Miniatur-Stecker-Sytem mit 2,54 mm Pinabstand, das sich als Ausschlachtware in TV- und VCR-Geräten der 1980er und -90er Jahre (Sperrmüll) häufig findet. In diesem System findet man vielfach verwendbare zwei- bis vierzehnpolige Steckverbindungen (siehe Bild rechts).

Spannungsversorgung der Anlage
Bild 1 zeigt als Prinzipschaltbild die Spannungsversorgung meiner Anlage. Als Transformator (in separatem Gehäuse außerhalb der Anlage untergebracht) verwende ich einen 20 Watt-Typ aus einem TV-Gerät, dessen Sekundärwicklung ich mit mehreren Anzapfungen neu gewickelt habe. (Ein ähnliches Wicklungsschema läßt sich auch mit den Sekundärwicklungen eines Trafos der Carrera-Bahn herstellen.) Der Trafo ist über eine vierpolige Steckverbindung mit der Anlage verbunden. GND ist das generelle Ground-Potential der Anlage. Der 16 V~ -Ausgang wird für die Schaltung von Magnetartikeln (siehe Elektronik) und für Glühlämpchen-Lichtstrom verwendet. Aus den beiden 10 V~-Wicklungen wird durch Zweiweggleichrichtung die Fahrspannung von ca. Uf = +10 V gewonnen. Aus der unteren 10 V~- und der oberen 16 V~-Wicklung wird durch Zweiweggleichrichtung und anschließende Stabilisierung (siehe "Elektronik") eine +12 V-Gleichspannung für verschiedene Elektronik-Bausteine gewonnen. Mit zwei weiteren Stabilisierungsschaltungen wird eine +5 V-Gleichspannung für Mikrocomputer- und TTL-Bausteine und eine +3 V-Gleichspannung für Geräusch- und Blinkeffekte aus Spielzeug (siehe "Elektronik") gewonnen. Die Stabilisierungsschaltungen sind z.T. mehrfach für verschiedene Elektronik-Bausteine vorhanden, um gegenseitige Störungen zu vermeiden.

Fahrregler und Betriebszustands-Überwachung
Als Fahrregler verwende ich die Schaltungen (b) und (c), siehe "Elektronik". Bild 2 zeigt die Endstufe der Fahrregler. Der Ausgangsstrom des Endstufen-Transistors wird über den Polwender (Fahrtrichtungswechsel) dem Gleis zugeführt. Der Rückstrom vom Gleis führt über den Polwender, über eine Glühlampe La als Kurzschlußstrombegrenzung (siehe "Elektronik") und einen Meßwiderstand Rm = 0,68 Ohm nach Ground GND (rot gezeichnet).
Zur Betriebsüberwachung wird die Fahrspannung am Emitter von Tra abgegriffen und dem Spannungsmeßinstrument U zugeführt. Der Spannungsabfall an Rm, der ein Maß für den Fahrstrom ist, wird dem Meßinstrument I zugeführt. Die Meßinstrumente sind etwas unauffällig getarnt als Bestandteil der "Betriebsgebäude" der Anlage untergebracht. Anstelle von Drehspulinstrumenten verwende ich auch 10-stufige LED-Leuchtband-Anzeigen mit den ICs UAA 180 (siehe "Elektronik") und LM 3914, die ebenfalls in einem "Betriebsgebäude" eingebaut, interessante Lichteffekte auf der Anlage ergeben.
Die an Rm abgegriffene Spannung kann auch für eine elektronische Kurzschlußstrombegrenzung (siehe "Elektronik") anstelle der Glühlampe La verwendet werden.
Die verschiedenfarbigen LEDs D1, D2 zeigen die Fahrtrichtung an. Nachteilig ist, daß die Anzeige nur bei Fahrspannung am Gleis erfolgt. Daher habe ich die Fahrtrichtungsanzeige auf meiner 2. Anlage von der Mikrocontrollersteuerung (siehe unten) abgeleitet.

Infrarot-Fernbedienung
Meine Anlage kann, über elektronische Analogschalter (siehe "Elektronik") umschaltbar, direkt von Hand oder mit einer Infrarot-Fernbedienung betrieben werden. Letztere hat sich so gut bewährt, daß ich fast nur noch diese benutze !
Für die Fernbedienung benutze ich aus TV-Geräten ausgeschlachtete Bedienungssysteme und unverändert deren zugehörige Infrarot-Fernbedienung. Für den Fahrbetrieb werden die Analogfunktionen Lautstärke, Helligkeit, Kontrast und Sättigung verwendet, mit denen der Fahrregler angesteuert wird; die Kanal- bzw. Programmumschaltung wird für verschiedene Schaltfunktionen benutzt. Auf meiner 1. Anlage verwende ich den älteren IC-Satz SAF 1039 (Sender in der Fernbedienung) und SAF 1032 (Empfänger). Auf meiner 2. Anlage verwende ich den Mikrocontroller 84 C 640 mit I2C-Bus oder, z.Zt. noch versuchsweise, MAB 8441 C + SAB 3037 als Empfänger. Diese Empfänger-Bausteine (und ähnliche) finden sich in älteren TV-Geräten der 1980er und 1990er Jahre. Die Elektronik-Platinen können nach Entfernung nicht mehr benötigter Komponenten fast unverändert übernommen werden, wobei ich bei größeren Platinen den Platinen-Teil mit den relevanten Bausteinen mit der Laubsäge aussäge. (Bedienungssysteme aus neueren TV-Geräten sind weniger geeignet, da sie wegen höchster Komplexität kaum noch zu überblicken sind.) Die zugehörigen Infrarot-Fernbedienungen arbeiten häufig mit dem weitverbreiteten RC5-Code und sind daher auch gegen andere (Flohmarkt, Sperrmüll) austauschbar.
Näheres zur Schaltungstechnik siehe Elektronikseiten.

Spielaktive Bahnanlage
Meine 2. Anlage, von der ich noch keine Bilder zeigen kann, da sie zwar weitgehend fertiggestellt aber noch im Endausbau befindlich ist, ist, da sie zur Mitnahme auf Ausstellungen gedacht ist, besonders "spielaktiv" konzipiert. Neben dem Bahn-Fahrbetrieb mit durch Infrarot-Lichtschranken (siehe "Elektronik") ausgelösten Pfeif- und Bimmelgeräuschen an Bahnübergängen, sind weitere in einem Kirmes-Betrieb (siehe "ÜEi-Spielzeug") integrierte Gags vorgesehen. Dazu gehören neben zahlreichen Blink-, Lauflicht- und Toneffekten und einem in die Anlage integrierten, verdeckt eingebauten Radio ein spielaktiv zu betreibendes elektronisches Würfelspiel, ein Roulettespiel, und ein Reaktionszeit-Tester. Die elektronischen Grundbausteine dieser Gags stammen meist aus billigem Kleinspielzeug (siehe "Elektronik"). Hier hat zugegebenermaßen der Hobby-Elektroniker die Bahnanlage als Vorwand genommen, seiner Bastel-Leidenschaft zu frönen ! Aber es hat mich immer schon gereizt, hinter unscheinbarem Fantasie-Spielzeug eine raffinierte Technik zu verstecken.

(10.4.2006)