Bremsmodule nach märklin-Prinzip

Inhalt

Vorbemerkung

Loks mit märklin Dekoder kommen zum Stehen, wenn statt der Digitalspannung eine Gleichspannung am Mittelleiter anliegt. Gegenüber den Schienen als Masse ist die Gleichspannung des Mittelleiters typischerweise negativ gepolt. Einfache Dekoder, wie z. B. Delta and 6080, halten im Bremsabschnitt abrupt an, während moderne Hochleistungsantriebe, z. B. 6090 and 6090x, langsam abbremsen. Das Prinzip, eine Gleichspannung als Auslöser zum Bremsen zu interpretieren, wird oft als märklin-Bremsstrecke bezeichnet.

Warum sollte man eine digitale Lok mit Gleichspannung bremsen, man könnte doch einfach den Mittelleiter komplett stromlos schalten? Nun, das hätte Nachteile: Stirnbeleuchtung und andere Verbraucher (Sound) würden ausgehen. Alte Dekoder könnten ihre bisherige Geschwindigkeitseinstellung vergessen (deswegen findet man oft 1,5 kOhm Widerstände an solchen Schaltungen). Das Entscheidende aber ist, dass Hochleistungsantriebe sehr abrupt zum Stehen kommen und dabei die anhängenden Waggons zum Entgleisen kommen können. Vor den Digitalzeiten waren Motoren mit Feldspulen viel gutmütiger, da stromlose Feldspulen den Anker nicht bremsen und der rotierende Anker somit wie eine Schwungmasse wirkt und die Lok verträglich sanft ausläuft.

Um eine Digitallok also sanft anzuhalten, braucht man einen Schienenabschnitt mit isoliertem Mittelleiter, der entweder mit Digitalspannung, oder mit Gleichspannung gespeist werden kann. Liegt Gleichspannung an, gibts aber ein Problem, wenn die Lok vom normalen Schienenabschnitt in den Bremsabschnitt einfährt, weil nämlich der Schleifer die Digitalspannung des normalen Schienenabschnitts mit der Gleichspannung des Bremsabschnitts verbindet. Dies sorgt für einen Kurzschluss, der böse Folgen haben kann.

Märklins Bremsmodul 72441 löst das, indem zwischen Fahrstrecke und Bremsabschnitt am Anfang ein sog. Übergangsabschnitt, und am Ende ein sog. Halteabschnitt eingefügt wird. Das hier vorgestellte bogobit Bremsmodul braucht keinen Übergangsabschnitt. Dies hat zwei Vorteile:

Bogobit Bremsmodul

Die grundlegende Forderung an mein Bremsmodul war es, ohne Übergangsabschnitt und ohne Halteabschnitt auszukommen, also nur mit einem Bremsabschnitt. Das bogobit Bremsmodul basiert auf dem Schaltungsvorschlag von Tim Eckert, der eine Glühlampe als Kurzschlussbegrenzung vorsieht. Da die Kaltleiter-Eigenschaften einer Glühlampe für den vorgesehenen Zweck nur einen Kompromiss darstellen, wurde die Glühlampe gegen eine Strombegrenzungsschaltung ersetzt (Bauteile R1, R2, T1, und T2).

Schaltplan

Hier ist ein Schaltplan des bogobit Bremsmoduls:
schematic
of signal brake module
Den Schaltplan gibts auch als PDF-Datei.

Die Schaltung funktioniert wie folgt:

C1 speichert die Gleichspannung, die in die Bremsstrecke einzuspeisen ist, und bei den Decodern den Bremsvorgang auslöst. C1 wird über D2 und R1 geladen. Andere Schaltungen lassen R1 weg, aber R1 schadet nicht, sondern begrenzt den maximalen Ladestrom.

Liegt der Relais-Kontakt in der unteren Position (wie im Schaltplan dargestellt) dann fließt der Strom für den Mittelleiter (typ. rotes Kabel) von der Zentraleinheit (CU), K1, zum Bremsabschnitt, K4. Eine Lok fährt also ungebremst durch.

Wird das Relais aktiviert, wird der Bremsabschnitt, K4, nun stattdessen von C1 mittels T2 und R3 versorgt. T2 schaltet normalerweise durch, da er über R8 genügend Basisstrom bekommt. Wenn aber der Schleifer den Bremsabschnitt, K4, mit dem Mittelleiter von der CU verbindet, K1, dann führen die positiven Signalanteile von der CU zu einem Kurzschlussstrom durch T2 und R3. Infolgedessen steigt der Spannungsabfall über R3, bis er die Basis-Emitter-Spannung von etwa 0.6 V des T1 übersteigt, denn dann leitet T1 den Basisstrom von T2 ab, so dass der Kollektorstrom von T2 begrenzt wird. Während dieses Zustands der Spannungsbegrenzung wird T2 sehr heiß. Kühlung mit einem angemessenen Kühlkörper ist daher sehr empfehlenswert. Der maximal erlaubte Strom Ilimit, und damit R3, sollte gerade so hoch bemessen sein, dass jede Lok im Bremsabschnitt noch ausreichend versorgt wird, sprich, das die Lichter nicht merklich dunkler werden, oder ein Geräuschmodul stottert, oder der Antrieb ruckelt. Andererseits sollte Ilimit so niedrig wie möglich sein, denn dieser begrenzte Kurzschlussstrom, der beim Überfahren der Trennstelle mit dem Schleifer auftritt, muss ja von der CU aufgebracht werden.

Der zweite Relaiskontakt mit den Anschlüssen K8, K9 und K10 hat für die Bremsfunktion keine Bedeutung und könnte weggelassen werden. Der Kontakt ist aber in vielen Relais vorhanden und sehr praktisch für die gleichzeitige Ansteuerung eines Lichtsignals.

Die Bauteile D4, D5, D6, D7, R9 dienen zur Ansteuerung der Spulen des Relais, Rel1. Man könnte das Relais und D4, D5, D6, D7, R9 weglassen, und statt des Relaiskontakts einen manuell zu betätigenden Schalter mit einem Umschaltkontakt verwenden.

Platine

Als Platine dient die Platine des Nachfolgemodells, dem bogobit Bremsmodul Classic. Auf der Platine werden nur die im Schaltplan hier gezeigten und nachstehend nochmals aufgeführten Bauteile bestückt, die Referenzbezeichnungen der Bauteile sind in beiden Schaltungen gleich gewählt. Wichtig: auf dieser Platine an der Stelle von R6 ist eine Drahtbrücke zu bestücken! Platinen können Sie bei mir erwerben. Details siehe Webseite vom bogobit Bremsmodul Classic.

Bauteile

R81.0 - 2,2 k; Empfehlung: 2,2 k
R3R = 0,6 V / Ilimit; Empfehlung: 1,8 Ohm / 0.25 W. Beispiele: 1,8 Ohm, 0,33 A max, 0.20 W max; 2,2 Ohm, 0,28 A max.
R1Empfehlung: wie R2
R9optionaler Widerstand, um sich die Relaisspannung anzupassen; z. B. 330 Ohm
R6bei Nutzung der Platine vom bogobit Bremsmodul Classic: Drahtbrücke
C1100 - 220 µF; Empfehlung: 220 µF / 35 V
D2UF4002
D41N4148
D51N4148
D61N4148
D71N4148
T2BD241 oder ähnlich, gekühlt; Dimensionierung: UCE >= 40 V; Leistung P bis ca. Upeak * Ilimit =ca. 7 W; Rthermal = 125 °C / 7 W = 18 K/W; Rthermal,heatsink = 18 - 3 (TO-220) = 15 K/W. Kühlkörper also mit Wärmewiderstand kleiner gleich 15 K/W.
T1BC547, BC548, oder ähnlich
Rel1 Relais, bistabil mit zwei Spulen, 12 V oder 24 V; z. B. Takamisawa RAL-D12W / RAL-D24W

Verdrahtung

Hier sind zwei Varianten zur Verdrahtung des bogobit Bremsmoduls. Links mit Halteabschnitt, Rechts ohne Halteabschnitt mit Lichtsignalansteuerung:
wiring
of signal brake module, 23kB
Den Plan gibts auch als PDF-Datei.

Die Anschlüsse sind wie folgt:

Wird kein Weichendecoder verwendet, sondern konventionell mit Drucktasten gesteuert, dann:




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last update: 2007-06-03; webmaster(at)bogobit.de