Schlanke DKW fürs C-Gleis: Antriebe und Relais

Heute geht es um die elektromechanischen Komponenten der schlanken DKW: Servos und Relais.

Materialien

• 2 Mikroservos (Weichen-Walter)
• 2 Relais AGQ2104H (Conrad 504834)
• 2 Stücke Platine, ca. 12mm x 5mm x 1,5mm
• Klebstoff (Uhu strong&safe)
• Messingrohr, 1mm (Conrad
• Federstahldraht, 0,3mm (Weinert 9300)

Werkzeug

• Dritte Hand
• Flachzange
• Handbohrer, 0,5mm
• Lötkolben
• Sandpapier
• Seitenschneider (fein & grob)
• Teppichmesser

Servos

Als Antrieb wählte ich zwei Mikroservos von Weichen-Walter. Mit einer Breite von 6mm passen sie gerade noch unters Gleisbett. Gegenüber den Doppelspulenantrieben, die der Prototyp trug, haben sie zwei Vorteile: Sie bieten hohe Stellkraft, die nicht von der Gleisspannung abhängt, und sie brauchen keine Antriebskästen, die das Schotterbett ausbeulen würden.

Diesen Vorteilen steht der Bedarf nach einer Ansteuerungselektronik gegenüber. Passende, kompakte Servodecoder sind nicht auf dem Markt. Beim Mikroservo kommt noch hinzu, dass er auf 3,5V ausgelegt ist. Üblich sind jedoch 5V. Der Decoder muss entsprechend modifiziert werden.

Doch erstmal muss der Antrieb eingebaut werden. Die Servos sitzen jeweils unter den Enden der DKW und übertragen ihre Kraft über Federstahldrähte auf die Stellschwellen. Um den Draht aufzunehmen, erhält jede Stellschwelle eine mittige Bohrung. Mit dem Handbohrer gelingt das weit besser als mit der Maschine; vor allem läuft man nicht in Gefahr, die Schwelle versehentlich zu zerstören.

Mittig: Bohrung für den Stelldraht

Auf der Unterseite wird zwischen den Mittelleitern Platz für den Servo geschaffen. Mit Sandpapier wird der Kunststoff geglättet, denn hier muss später geklebt werden. Wo die Kontaktlaschen im Weg sind, werden sie mit dem Seitenschneider entfernt.

Geglätteter Einbaubereich des Servos

Aus Platzgründen kann der Servo nicht festgeschraubt werden. Die dazu vorgesehenen Ösen werden daher mit dem Seitenschneider entfernt.

Servo mit entfernten Befestigungsösen

Nun muss der Stelldraht vorbereitet werden. Er wird aus 0,3mm-Stahldraht mit der Flachzange gebogen. Als Lager dienen zwei Messingrohre von ca. 4mm und 8mm Länge. Die Abmessungen aus der Abbildung müssen am realen Objekt überprüft werden. Ein Millimeter mehr oder weniger kann einen erheblichen Unterschied ausmachen.

Stelldraht mit Abmessungen

 
Dieser Draht dient uns als Verlängerung der Servoachse. Dem Servo liegen drei Hörner bei, von denen keines hier nützlich ist. Eines davon wird so abgeschnitten, dass nur noch seine Nabe übrig ist. Diese wird nun in eine Dritte Hand eingespannt. Der Stahldraht wird mit dem Lötkolben erhitzt und hineingedrückt. Diese Konstruktion lässt sich später auf den Servo einfach aufsetzen.

Stelldraht, mit der Nabe eines Servohorns verbunden.

Den kompletten Stellmechanismus sehen wir hier. Das kurze Lager wird auf eine Platine aufgelötet. So können noch nachträglich kleine Korrekturen vorgenommen werden. Das lange Lager hingegen wird direkt festgeklebt. Zu Erprobungszwecken kann man es aber auch mit einem Schrumpfschlauch in seiner Halterung fixieren. Der Servo ist hier übrigens noch nicht festgeklebt.

 

Kompletter Antrieb mit Servo und Stelldraht

Es empfiehlt sich, den Antrieb zu testen, ehe man den Servo festklebt. Noch sind Korrekturen möglich. Der Servo muss den Draht ohne Probleme drehen können. Streikt er, so fluchten möglicherweise seine Achse und der Stelldraht nicht. Sowohl seitlicher Versatz als auch Winkelversatz sind hier problematisch.

Natürlich muss der Draht sich biegen können. Aber die Biegung muss zwischen den beiden Messingrohren liegen. Andernfalls wird der Servo blockiert. Man sollte den Servo ausgiebig testen, ehe man ihn endgültig festklebt.

Nachdem die Tests weitgehend zu meiner Zufriedenheit verliefen, klebte ich den Servo schließlich fest. Es zeigte sich allerdings, dass die Federhärte des 0,3mm-Drahtes immer noch etwas zu hoch ist. Beim Auffahren der DKW werden leichte Fahrzeuge teilweise aus dem Gleis gehoben. Hier muss ich mir noch eine bessere Lösung überlegen.

Polarisierung

Zur Polarisierung sind zwei Kreuzwechselschaltungen notwendig, wie ich sie schon als einzelne Platine vorgestellt habe. Bei der DKW sind nun vier neue Probleme zu lösen:

• Für die Gleisbesetztmeldung muss beachtet werden, dass Masse (links) und Masse (rechts) nicht identisch sind.
• Falls eine Mehrsystemvariante gewünscht ist, muss die Polarisierung deaktivierbar sein.
• Die Platine ist zu groß. Es muss ein kleineres Relais verwendet werden.
• Um das Relais ohne Treiber mit einen Mikrocontroller ansteuern zu können, darf seine Stromaufnahme nicht zu groß sein.

Die Funktionsweise lässt sich natürlich am besten anhand eines Bildes zeigen. Wie letzte Woche bereits erwähnt, bezeichnen a1, â1, a0 und â0 die zu polarisierenden Schienenstücke. (Ich verwende den Zirkumflex, da einfaches Überstreichen hier nicht dargestellt werden kann.) x1 und x0 repräsentieren die Stellung der Antriebe.

Polarisierte Abschnitte. Grün, Blau: immer Masse. Orange: polarisiert

Alle möglichen Schaltzustände lassen sich aus dem Bild ablesen und in eine Tabelle fassen:

Antriebe		Fahrweg		Polarisierung
x1	x0	von links	nach rechts	a1	â1	a0	â0
0	0	oben	oben
0	1	oben	unten
1	0	unten	oben
1	1	unten	unten

Falls man das Zweileitersystem nutzt, sieht die Tabelle deutlich einfacher aus:

Antriebe		Fahrweg		Polarisierung
x1	x0	von links	nach rechts	a1	â1	a0	â0
*	*	egal	egal

Die obere Variante lässt sich mit zwei Relais mit je zwei Wechslern verwirklichen, wobei jedes Relais an einen Antrieb gebunden ist. Das Relais für a1 und â1 wird gemeinsam mit dem Antrieb x1 angesteuert, das für a0 und â0 mit dem Antrieb für x0.

Polarisierungsschaltung, wird zweimal pro DKW benötigt.

Schon eine kleine Veränderung reicht also aus, um alle Schaltzustände zu verwirklichen.

Als Relais dient nun das AGQ2104H. Mit seinem Stromverbrauch von 25mA kommt es noch ohne separaten Treiber aus. Die Pinbelegung zeigt das untere Bild.

Verdrahtung des Polarisierungsrelais

Für die Mehrsystemvariante ist noch ein monostabiles Relais mit zwei Wechslern nötig. Ich zeige hier die Schaltung, muss jedoch anmerken, dass ich sie noch nicht getestet habe. Das Prinzip ist folgendes: Sobald die beiden Außenschienen verschiedenes Potential führen, zieht das Relais an und schaltet die Mittelleiteranschlüsse der anderen beiden Relais auf die Außenschienen um. Eventuell muss man zum Relais noch einen Kondensator parallel schalten, damit es nicht flattert, wenn es irgendwo auf der Anlage zu einem Kurzschluss kommt.

Polarisierungsautomatik für Zweileiter-Dreileiter-Mischbetrieb

Die Relais finden ihren Platz an den Enden der DKW. Die Sicherungen werden auf der Decoderplatine untergebracht.

Verwandte Artikel

Teil 1: Konzept, Lastenheft
Teil 2: Bearbeitung der Gleisstücke, Fahrversuch
Teil 4: Einschottern, Fahrversuch
Teil 5: Fertigstellung