Wer nicht nur Züge kreisen lässt, sondern auch rangiert, steht vor der Frage, wie er die Zugschlussbeleuchtung der Wagen schalten will. Von Märklin gibt es ja einige Exemplare, z.B. den Gepäckwagen 4316.
Am einfachsten wäre ein Decoder. Doch es ist auch möglich, die Beleuchtung über eine Automatik zu schalten, die auch im Analogbetrieb funktioniert. Voraussetzung ist, dass die übrigen Fahrzeuge noch blecherne Kupplungen haben, die elektrisch mit den Achsen verbunden sind. Hier stelle ich einen Entwurf vor, der auch die Innenbeleuchtung einschließt.
Spannungsversorgung
Im Analogbetrieb muss die Beleuchtung lange nachleuchten. Aus diesem Grund habe ich ausnahmsweise einen Goldcap (5,5V, 0,33µF) verwendet. Das machte den ersten Linearregler erforderlich. Er begrenzt den Ladestrom und die Spannung des Kondensators. Noch ein Brückengleichrichter und zwei kleine Kondensatoren, und die Spannungsversorgung ist komplett.
Direkt aus dem Kondensator wird der Baustein LM358 gespeist. Er enthält zwei Operationsverstärker (OPV): Der eine regelt die Helligkeit der Innenbeleuchtung, der andere schaltet die Zugschlussbeleuchtung. Dazu bedürfen beide einer Referenzspannung.
Trotz des Linearreglers 7805 kann man nicht davon ausgehen, dass stets 5V zur Verfügung stehen. Der Goldcap braucht lang, bis er geladen ist, und bei der ersten Stromunterbrechung bricht seine Spannung sofort wieder ein. Als Referenzspannungsquelle wird daher eine Diode LL4148 verwendet, an der annähernd konstant 0,5V abfallen.
Beleuchtung mit Konstantstromquelle
Für die Innenbeleuchtung wird ein OPV als Konstantstromquelle genutzt. Er regelt den Strom durch den Widerstand R1, die anderen Dioden sind parallel geschaltet und führen daher den gleichen Strom. (Eine Reihenschaltung kam nicht infrage, da für jede einzelne LED mindestens 2,7V nötig sind.) Bei einem gewünschten LED-Strom von 2,2mA sind 270Ω der richtige Vorwiderstand.
Alternativ kann man eine Konstantstromquelle auch mit zwei Bipolartransistoren bauen, wie meine Lichtplatine zeigt.
Abschaltautomatik
Nun kommen wir zum interessantesten Teil: Bei der Abschaltautomatik wird ausgenutzt, dass bei alten Fahrzeugen von Märklin die Kupplungen auf Massepotential liegen. Eine Kupplung des beleuchteten Wagens wird daher isoliert. Sobald sie Kontakt zur Masse hat, bedeutet dies, dass ein weiterer Wagen angehängt wurde und die Zugschlussbeleuchtung daher auszuschalten ist.
Natürlich kann man die Gleisspannung nicht direkt auf den Eingang des OPV geben. Spannung (max. 5V) und Polarität müssen eingehalten werden, außerdem ist ein Speicherlement nötig, denn die elektrische Verbindung über die Kupplung ist sehr unzuverlässig. Nötig sind also ein Einweggleichrichter (Brücke würde hier nicht funktionieren), ein zweiter Linearregler und ein Kondensator. Solange dessen Spannung höher ist als 0,5V, schaltet der OPV über den Mosfet 2N7002 die Beleuchtung aus. Die LEDs werden zwischen RED+ und RED- angeschlossen.
Der Widerstand R4 dient nur dazu, den Kondensator wieder zu entladen. Wie lange das dauern soll, kann man folgendermaßen berechnen: t = 0,1*R*C. So lange braucht der Kondensator nicht, um völlig entladen zu sein - das dauert theoretisch unendlich lang -, sondern um von 5V auf 0,5V entladen zu werden.
Ausblick
Eine Platine in SMD-Technik ist bereits entworfen. Nächste Woche werde ich sie zusammen mit einer Einbauanleitung und einem Video vorstellen.
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