Grundlagen

Ich beschränke mich in meinen Ausführungen auf wesentliche technische Grundlagen in Kurzform.

Analog:

Gleichstrom – Wechselstrom

Wird eine Modellbahn mit Gleichstrom betrieben, so ist die eine Schiene der Plus- die andere der Minuspol. Dies Prinzip ist einfach, hat aber nur einen Haken. Soll in einer Kehrschleife gewendet werden, so wären ja die Pole an den Schienen beim wieder Auftreffen auf die ursprüngliche Schiene vertauscht, was einen Kurzschluss zur Folge hätte. Mit einem Kehrschleifenmodul wird dieses Problem behoben.

Beim Wechselstrombetrieb benötigt man 3 „Kontakte“. Die beiden Schienen sind der Nullleiter, die Mittenkontakte sind stromführend. In diesem Falle sind Kehrschleifen kein Problem, da der Wechselstrom ohnehin seine Polung wechselt.

 sinusförmige Wechselspannung

Digital:

Im Digitalbetrieb wird eine Rechteckspannung genutzt, die mit Hilfe von zeitlich unterschiedlichen Impulsen Informationen übermittelt.

Rechteckspannung

Um diese Informationen „herzustellen“ benötigt man die Digitalzentrale. Sie ist das Zentrum der digitalen Bahn.

Digital fahren – Lokdecoder

Speist man nun diese digitalen Signale in die Schienen ein, so würde eine analoge Lok mit konstanter Geschwindigkeit fahren; denn sie kann diese Digitalsignale nicht nutzen. In der Lokomotive muss ebenfalls eine elektronische Schaltung sein, die diese Digitalsignale „versteht“ und sie anwenden kann. Der Lokdecoder, ein Minibaustein, kann all das.

Die Digitalspannung ist immer konstant (z.B. 18 V bei Dreileiterbahnen), doch die zeitliche Abfolge der Rechtecke ist unterschiedlich, woraus informationstechnische Befehle entstehen, die der Lokdecoder umsetzt, z.B. langsam anfahren, Bremsverzögerung, Licht an der Lok ein / aus, Sound ein / aus usw. Da diese Digitalspannung immer anliegt, auch wenn die Lok steht, sind alle Funktionen jederzeit verfügbar.

Adressierung:

Stehen 2 oder mehre Loks auf einem Gleis würde die Sache schon problematisch; denn woher weiß die Lok, welche Digitalsignale für sie zutreffen? Bei allen Digitalsignalen wird daher eine Adresse in digitaler Form vorangestellt. Das bedeutet, dass alle Lokomotiven, Weichen, Signale, Beleuchtungen, Schranken und Bauteile, die gesteuert werden sollen, eine Adresse bekommen, die vom Decoder gelesen werden kann. Entspricht die Adresse der gespeicherten, z.B. der Lokadresse, wird die Information gelesen und umgesetzt. Alle anderen Decoder lesen die Information nicht.

Lokdecoder:

Digital schalten – Magnetartikel

Weichen und Flügelsignale werden über einen Motor mit Spule geschaltet. Es gibt also 2 Zustände bei der Weiche Abzweigung oder gerade aus, beim Signal Fahrt oder Halt. Man benötigt also einen speziellen Decoder, der diese beiden Zustände herstellen kann, aber keinen Dauerstrom liefert, da sonst die Spulen durchbrennen würden. Magnetartikeldecoder könne über Impulse solche Weichen und Signale steuern. Im Normalfall kann man einen Decoder 4 Bauteile anschließen. Vor der Inbetriebnahme bekommt der erste Anschluss eine Adresse zugeteilt, die anderen 3 werden automatisch verteilt

Digital schalten – Schaltdecoder

Sollen z.B. Beleuchtungen ein- oder ausgeschaltet werden, muss permanent ein Strom fließen. Mit Hilfe von kleinen Relais wird dies in einem Schaltdecoder verwirklicht. Mit einer Adresse versehen kann von der Digitalzentrale aus geschaltet werden.

Digital schalten – Lichtdecoder

Lichtsignale sind eine Bereicherung der Modellbahn. Sie bestehen aus Mini LEDs, die über einen Lichtsignaldecoder angesteuert werden. Dabei können alle in Deutschland verwendeten Lichtsignale umgesetzt werden. Ebenso gibt es Decoder für Lichtsignale aus vielen Staaten. Beeindruckend ist vor allem das naturgetreue Überblenden der LEDs, die so einen realen Eindruck geben.

Rückmelden – Gleis besetzt melden

Was in der realen Bahn möglich ist, kann in der Modellbahn 1:1 umgesetzt werden. Steht ein Zug auf einem Gleis, so sieht dies der Mann im Stellwerk auf dem Gleisbild. Im Modell benötigt man Rückmelder, sowohl in Hardware als auch in Softwareform.

Hardware:

Dreileitersystem:

Man nutzt eine Schiene, die das Nullpotential hat. Trennt man die Verbindung von der einen Schiene zur anderen und isoliert beide Enden der abgetrennten Schiene, so erhält man ein Schienenstück, das nicht mehr mit Digitalstrom versorgt wird. An diesem Teilstück wird ein Kabel angelötet, das mit einem Rückmeldemodul verbunden wird.

Zweileitersystem:

Auch hier isoliert man eine Schiene an beiden Enden und verbindet das isolierte Teilstück per Kabel mit dem Rückmeldemodul.

Rückmeldemodul:

Die meisten Rückmeldemodule haben 16 Anschlüsse bzw. 8 im Zweileitersystem für die eben beschriebenen Kabel. Fährt nun eine Lok oder ein Zug in das isolierte Gleisstück, so wird im Dreileitersystem dieses mit dem anderen Gleis über die Räder verbunden, es besteht also wieder eine elektrische Verbindung der beiden Nullleiter, die in die Information: „Gleis belegt“ umgesetzt wird.

Im Zweileitersystem:

Fährt hier ein Zug in den isolierten Abschnitt, so wird über die Räder eine Verbindung hergestellt und über das Rückmeldemodul, das ja mit Digitalstrom versorgt wird, wird der Stromkreis in diesem Abschnitt wieder geschlossen, was als „Gleis besetzt“ interpretiert wird.

Software:

Verwendet man dann einen PC mit entsprechender Software oder eine geeignete Digitalzentrale, kann man über die Lokadresse, den Loktyp, ja vielleicht die Zugart lesen, wenn diese vorher in der Software definiert wurden.