Rechnergesteuerte N-Fahrzeuge

Rechnergesteuerte N-Fahrzeuge haben erste Bewährungsprobe bestanden. Eine Zusammenfassung und Beschreibung der eingesetzten Komponenten habe ich Ihnen hier zusammen gestellt.

Anlässlich unseres Schautages beim MEC Bielefeld e.V. konnten wir immer wieder beobachten, wie fasziniert und interessiert die Besucher diese kleine Miniaturwelt und hier insbesonders die kleinen CAR-Fahrzeuge im Maßstab 1:160 bestaunt haben, die an den Haltestellen anhielten, die Warnblinker setzten, anschließend den Richtungsanzeiger einschalteten um dann wieder Fahrt aufzunehmen. Viele Fragen konnten bei dem Besucherandrang nicht sachgerecht beantwortet werden, weil an diesem Tag die Zeit dafür nicht gereicht hat alle Fragen ausführlich zu beantworten. Aus diesem Grund wollen wir hier die Voraussetzungen und die Komponenten für den Betrieb unseres CAR-Systems auf der Clubanlage gerne näher erläutern.

Zunächst ist festzuhalten, dass 2 Voraussetzungen erfüllt werden müssen:

1. Das Fahrzeug muss geführt werden. Das Prinzip der Fahrzeuglenkung beruht auf der Nachführung eines Magneten an einem Eisendraht. wie es die Fa. Faller.de vertreibt. In die "Straße" wurde mittels einer Fräse eine kleine Nut gefräst in die der Leitdraht (Eisendraht) eingeklebt wurde. An der Vorderachse eines jeden Fahrzeugs ist ein Messingblech so montiert, dass die Räder nach beiden Seiten ausschwenken können. Auf diesem Messingblech ist ein kleiner Magnet aufgeklebt. Wird jetzt das Fahrzeug auf die so präparierte Straße gesetzt, zieht es den Magneten zum Eisendraht hin. Dabei wird das Messingblech geschwenkt, die Vorderachsen eingeschlagen und dann kontinuierlich über den Draht geführt. Das Fahrzeug bleibt in der Spur.

2. Da keine Spannung von außen zugeführt werden kann wie bei der Modelleisenbahn, muss diese in Form von Akkus mitgeführt werden. Damit die Fahrzeuge halten, gibt es Stoppstellen. In der ursprünglichen Ausführung geschieht dieses durch Magnetspulen, die auf Parkplätzen oder vor Ampeln in die Straße eingelassen sind und den im Bus oder LKW eingebauten Reed-Kontakt betätigen der die Spannungsversorgung für das Fahrzeug unterbricht. Auch an Abzweigungen befinden sich Magnetspulen die den oben beschriebenen Magnet an der Vorderachse so lenken, dass sich die Fahrrichtung ändert.

Was die Führung der Fahrzeuge betrifft, so gibt es in den kleinen Maßstäben z. Zt. keine günstigere Variante als die unter 1. beschriebene Lösung. Bei der Steuerung allerdings wollten wir einen anderen Weg beschreiten: Hier wurden Decoder in die Fahrzeuge eingebaut und auch die Magnetspulen wurden durch Servos ersetzt.

Die ersten modifizierten N-Fahrzeuge im Maßstab 1:160 haben wir mit Decodern versehen. Aber dieser Begriff "Decoder" trifft m. E. nicht den Kern. Er ist mehr - ein kleiner Computer, der über Ein- und Ausgabeschnittstellen verfügt für - Infrarot-Fotozellen und Infrarot-Leuchtdioden. An den aber auch Reedkontakte und Hallsensoren angeschlossen werden können.

Alle diese Informationen gehen an die Motorsteuerung und an die verschiedenen Leuchtdioden wie Blinker, Warnblinker, Rück- und Bremslichter. Manche Modelle können auch die Innenbeleuchtung bei Bussen oder das Fernlicht aktivieren. Bei Feuerwehrfahrzeugen auch die diversen Blaulichter. Die Entscheidung das Fahrlicht einzuschalten kann sowohl über ein bordeigenes Fotoelement als auch über externe Infrarot LEDs, erfolgen. All diese Funktionen sind in weiten Teilen modifizierbar d.h. wie lange ein Blinklicht leuchtet oder welche Taktung gewünscht wird, lässt sich über sog. CV´s, das sind Konfigurationsvariablen, einstellen. Die Einstellung erfolgt bei unserer N-Anlage mit der Multimaus von Roco.co.at da diese nach dem DCC-Verfahren arbeitet. Auf unserer H0-Anlage wird z.B. eine Intellibox zur Konfiguration eingesetzt, aber es können auch alle anderen Systeme die DCC-Signale verarbeiten, verwendet werden.

Ganz zu schweigen von den vielen Einstellmöglichkeiten für die Motorsteuerung. Mit welcher Geschwindigkeit soll ein Fahrzeug anfahren oder abbremsen, oder wie lange soll ein Bus an einer Haltestelle halten? Was in der Realität bisher nur bedingt realisiert werden konnte – das automatische Abbremsen und wieder Anfahren hinter einem vorausfahrenden Fahrzeug – hier ist es bereits Bestandteil unseres Digitalsystems auf der kleinsten unserer Spurweiten. Damit das Folgefahrzeug nicht ruckartig beschleunigt oder abbremst, wird vom vorausfahrenden Fahrzeug über die Infrarotschnittstelle die derzeitige Geschwindigkeit übermittelt und im nachfolgenden Bus entsprechend verarbeitet um eine möglichst homogene Fahrweise zu erzielen.

In der Erstausstattung sind die N-Busse mit einem Akku von 1,2 Volt und 280 mAh bestückt. Dieser wurde ausgebaut und durch 2 Akkus mit kürzerer Bauweise Typ 2/3 AAA NIMH-1,2V 400 mAh ersetzt. Durch eine Reihenschaltung 2 dieser Akkus erhielten wir 2,4 Volt. Obwohl der Decoderbaustein mit einem Spannungswandler ausgerüstet ist und auch mit 1,2V funktioniert, arbeitete der integrierte Decoder besser mit der höheren Spannung, weil die regelmäßige Überprüfung der Akkuspannung sonst zu schnell zu dem Ergebnis kommt, dass die Spannung nicht mehr ausreicht und dieses durch blinkende Rücklichter signalisiert: „Akku laden“. Die Spannung für den Antriebsmotor war jetzt auch besser was zu einer etwas höheren Geschwindigkeit führte.

Neben der internen Steuerung im Fahrzeug ist auf unserer Clubanlage auch eine externe vorhanden. Da sind zunächst einmal die versteckt angebrachten Infrarot-LED´s an den Straßenrändern, die jedem Fahrzeug mitteilen, dass z.B. der Blinker eingeschaltet werden soll wenn sich die Fahrtrichtung ändert oder dass das Fahrzeug anhalten muss weil ein anderes Vorfahrt hat. Diese digitalen Informationen kommen von Bausteinen die je 8 verschiedene Befehle übermitteln können. Z.B. STOPP, Licht AN/AUS, Warnblinker AN/AUS oder Fahrstufe 14/28 usw. Daneben haben wir von www.modelleisenbahn-claus.de Decoder bezogen, die je 8 Servos für Weichen, Parkplätze oder Schranken steuern können. In der Selbstbauversion war dieses die preiswerteste Lösung.

Diese Decoder arbeiten ebenfalls nach dem DCC-Protokoll. Damit haben wir die Möglichkeit, über einen PC mit einem Steuerungsprogramm die Weichen für unsere Busse und LKWs zu stellen. Aber auch mit einem Steuergerät, der Multimaus können wir ebenfalls und gleichzeitig auf dieselben Weichen zugreifen.

Fazit:
Das Ergebnis ist umso erfreulicher, je sorgfältiger gearbeitet wird. Die Radien für den Fahrdraht sollten so groß wie möglich gewählt werden. Um ein paar Versuche kommt man nicht umhin. (Wir bevorzugen linksabbiegende Richtungen, weil hier der Radius größer ist). Vor allen Dingen ist der Fahrdraht sauber und in einer gleichmäßigen Tiefe zu verlegen. Am besten geschieht dieses mit einer Fräse die von der Fa.  Faller.de vertrieben wird. Auch die Wahl der richtigen Farbe ist mitentscheidend für die Griffigkeit der Reifen und damit der sauberen Linienführung. Wer an die Fahrzeugdecoder Drähte anlötet, sollte schon einige Erfahrung mitbringen und einen Lötkolben mit einer bleistiftähnlichen Spitze benutzen. Das gleiche gilt auch für die sehr kleinen LEDs der Fahrzeugbeleuchtung.

Wir haben die vom Hersteller angebotenen Magnetspulen für die Weichen oder Stoppstellen nicht verwendet sondern preiswerte Servo-Antriebe eingebaut. Als Vorteil sehen wir, dass auch bei längerer Stellung auf "Abzweig" kein Dauerstrom fließt und keine Erwärmung auftritt. Wird die Anlage abgeschaltet, bleibt die letzte Einstellung erhalten.

Um eine solche Weiche herzustellen muss die Oberfläche an dieser Stelle etwa 3 mm ausgefräst werden in der der Fahrdraht frei beweglich ist. Das Ende des Fahrdrahtes wird um 90 Grad abgewinkelt (hier rot dargestellt) und durch die Bodenplatte geführt, in welche ein Langloch gefräst wird. Der Draht ist nun in geeigneter Weise mit dem Servo-Drehkreuz zu verbinden.

Als Abschluss wird die Oberfläche z.B. mit einer sehr dünnen Folie, wie wir sie von Blister-Verpackungen her kennen, abgedeckt, verklebt und angespachtelt. Erst wenn die Drahtweiche einwandfrei arbeitet und sowohl die Endstellung als auch die Bewegungsgeschwindigkeit zur Zufriedenheit funktionieren, sollte die Straßenfarbe mit einer Rolle aufgetragen werden.

Auch bei den Parkplätzen verwenden wir statt der Parkplatzspulen Servo-Antriebe. Nur wurde hier der Servo um 90 Grad versetzt angeordnet. Auf das Drehkreuz haben wir eine Bronzefeder geschraubt an dessen Ende ein Magnet angeklebt wurde. Achtung: Bitte auf die Nord-Süd Polung des Magneten achten, damit der im Fahrzeug eingebaute Reed-Schalter auch anspricht! Dieser Magnet wird so unter die Fahrbahn gedreht, dass der Kontakt im Wagen ansprechen kann und das Fahrzeug hält. Ggf. muss das Holz unter der Fahrbahn von unten ausgedünnt werden.

Der Vorteil eines Stopps mittels Servoantrieb ist, dass der Akku in dieser Position abgeschaltet ist und sich nicht entladen kann. Es fließt kein Reststrom. Diese Variante ist deshalb für Parkstellen sinnvoll die über einen längeren Zeitraum genutzt werden wie z.B. Ladestationen oder Abstellplätze. Voraussetzung ist, dass keine Gefahr eines "Auffahrunfalles" besteht weil die Elektronik außer Betrieb ist. Aus diesem Grunde ist an Bahnübergängen, Vorfahrtsstraßen und Ampeln nur der Einsatz von Stopp-LEDs sinnvoll. Dieses ist auch die kostengüstigere Variante.

Für die Einstellung der Servos haben wir das kostenlose Programm von der Homepage von http://www.modelleisenbahn-claus.de/download.htm genommen. Das modifizierte CAR-System arbeitet mit DCC kompatiblen Decodern. Durch diesen Vorteil können wir für die Modelleisenbahn die gleichen Grundkomponenten verwenden und haben keine Doppelinvestition.

Es gibt noch mannigfache Möglichkeiten beim Bau von Ampelanlagen, Kreuzungen mit Straßenbahnen oder Vorfahrtsregelungen. Wir würden den Rahmen an dieser Stelle sprengen. Auch wir lernen ständig hinzu und erarbeiten uns neue Wege. Tipps und Hinweise finden sich auch auf der letztgenannten Homepage.

Die hier gemachten Aussagen geben nur einen kurzen Abriss wieder. Die Nennung von Lieferanten oder Produkten soll nur zur Information dienen, sie stellt keine Wertung oder Empfehlung dar. Alle Angaben wurden nach bestem Wissen gemacht, es kann keinerlei Haftung oder Gewähr bei einem Nachbau übernommen werden.

Viel Erfolg und Spaß mit dem CAR-System wünscht
Wolfgang Schmidt

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