Bahnübergang mit Gedächtnis

Heute zeige ich eine Schaltung für Bahnübergänge, die Wechselblinker und die Funktion der richtungsabhängigen Kontaktstrecke verwirklicht: Unabhängig davon, aus welcher Richtung der Zug kommt, wird der Wechselblinker aktiv; er erlischt aber sofort, wenn der Zug den Bahnübergang passiert hat.

Die Platine kann von unten ins C-Gleis eingesetzt werden. Ein Entfernen des Mittelleiters ist, anders als bei meinen früheren Bahnübergängen mit Wechselblinker, nicht nötig. Allerdings bieten erst Gleise von 171,7 mm Länge oder mehr die nötigen Halterungen.

Aufbau

Am Schaltplan werden eifrige Leser meines Blogs wenig Neues finden. Alle Komponenten sind längst bekannt. Doch sehen wir uns die einzelnen Funktionsgruppen im Detail an:

Gleichrichter und Spannungsversorgung

Der Gleichrichter B₁ sichert zusammen mit den vier Kondensatoren C_1,7,8,9 die Versorgung mit Gleichspannung. Da beim Mfx-Protokoll die Gleisspannung immer wieder vorübergehend auf 0 V sinkt, sind hier etwa 40 µF nötig. Für einen Elko reichte leider der Platz nicht. Rechts von den Kondensatoren sehen wir die Versorgungseingänge von drei LM358 (mit jeweils zwei Operationsverstärkern). Der Spannungsteiler ganz rechts stellt eine Referenzspannung zur Verfügung, die der halben Betriebsspannung entspricht.

Die eigentliche Gleisbesetztmeldung mit Gedächtnis

Diese Schaltung ist bereits vom letzten Artikel bekannt. Sie konnte etwas vereinfacht werden, indem die beiden äußeren Abschnitte der Kontaktstrecke miteinander verbunden wurden und sich nun einen Eingang teilen. Nach wie vor kommt man mit vier Dioden aus, aber durch D₄ und D₅ ist bereits der Diodentrick implementiert. D₄ hat daneben die Funktion, den Monoflop um IC_1A auch auszulösen, wenn ein Fahrzeug in der Mitte des Bahnübergangs steht.

Die Spannungsverläufe sehen nun ein wenig anders aus:

Spannungsverläufe. φ₁ = Eingang 2 von IC₂, φ₂ = REF₁

Die vier Phasen sind allerdings unverändert:

1. Kein Zug auf der Kontaktstrecke; Bahnübergang ist frei.
2. Zug im äußeren Abschnitt. Wechselblinker (versorgt von IC_2A) schaltet ein.
3. Zug auf dem Bahnübergang. Wechselblinker bleibt eingeschaltet
4. Zug verlässt den Bahnübergang; Wechselblinker aus.
5. Zug verlässt Kontaktstrecke, Ausgangszustand ist wieder hergestellt.

Am Ausgang von IC_2A finden wir die Versorgungseingänge eines weiteren ICs, nämlich von IC₃, der im folgenden Schaltungsteil die Funktion des Oszillators und Invertierers erfüllt.

Wechselblinker

Der Wechselblinker stammt aus dem Artikel Bahnübergang mit Wechselblinker, Teil 1 und wurde nicht weiter verändert. Die Kathoden der LEDs kommen an GND, die Anoden an LED₁ oder LED₂. Vorwiderstände sind nicht auf der Platine und müssen extern eingebaut werden. So bleibt es möglich, parallel zu den Andreaskreuzen ein Überwachungssignal anzuschließen.

Anschluss

Um den Anschluss zu erleichtern, wurden alle Lötpads beschriftet. Beim Ätzen kann es passieren, dass die feinen Schriftzüge weggeätzt werden, aber in diesem Fall kann man sich die Datei ja nochmal in Eagle ansehen.

Verdrahtung des Bahnübergangs

Einbau

Als Erprobungsträger wählte ich einen alten Bahnübergang, den ich schon vor Jahren gebaut habe - damals ebenfalls zur Erprobung einer Blinkschaltung.

Der fertige Bahnübergang

Weil der erste Entwurf noch recht voluminös war, wählte ich damals ein Gleis 24360. Natürlich fiel bei den häufigen Umbauten einer Teppichbahn rasch auf, wie unflexibel man mit einem so langen Gleis ist. Daher verlegte ich mich später auch auf das 24094. Aber nun erkenne ich darin auch einen Vorteil: Alle drei Kontakstreckenabschnitte finden Platz auf einem Gleisstück, ich muss also keinen Draht zu einem Nachbargleis verlegen. Auch die Verlängerung der Kontaktstrecke ist ohne zusätzliche Verdrahtung möglich.

Es mussten zwei Trennstellen eingefügt werden. Mangels Trennscheibe griff ich zur Säge. Das hinterließ Spuren im Gleisbett, die mit Schotter (Busch 7069) gefüllt wurden. Das Anlöten eines Drahtes an die Schiene gelang nur mit Lötwasser. Danach wurde die Lötstelle mit Wasser abgespült, um Korrosion durch das Lötwasser zu vermeiden.

Das Einfügen der Schaltung war hingegen einfach. Sie hält ohne Klebstoff. Die Leiterbahnen auf der Rückseite könnte man noch mit Isolierband abkleben, um Kurzschlüssen vorzubeugen.

Die eingebaute Schaltung. Angeschlossen sind Mittelleiter (rot), Masse (braun),
innere Kontaktstrecke (schwarz), äußere Kontaktstrecke (2x blau),
LED-Pluspol (2x orange) und LED-Minuspol (weiß).

Die verwendete Platine hat eine Dicke von 1,6 mm. Das ist fast schon zuviel, denn sie schließt unten bündig mit dem C-Gleis ab. Ich empfehle daher für Nachbauten 1 mm Stärke.

Nachbau

Wer sich nun selbst einen Bahnübergang mit Gedächtnis bauen möchte, findet im Downloadbereich Ätzvorlage und Stückliste. Ich würde ein Gleis 24172 empfehlen, da man mit diesem bei der Gleisplanung noch einigermaßen flexibel ist.

Verbesserungsvorschläge sind natürlich immer willkommen.

Ergänzung vom 28.02.2016: Im Alltag stellte sich die Schaltung leider als störempfindlich heraus. Beispielsweise führte das Arbeiten eines benachbarten Servos dazu, dass der Wechselblinker aus dem Takt gebracht wurde. Da man bei einer Modellbahn selten alle Störquellen kennt und eliminieren kann, plane ich nun eine störsichere Variante.

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