Polarisierte Richtungsimpulse (1) - Kato

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Anlagenelektrik Technik
■ Analoge Schaltungstechnik von Kato-Unitrack-Weichenantrieben
Polarisierte Richtungsimpulse (1)
Im N-Bahn-Magazin 1/92 und 3/05 wurde das Kato-Unitrack-Gleissystem vorgestellt.
Unter der Überschrift „Eigenwillige Elektrik“ sind damals Besonderheiten bei den elektrischen Weichenantrieben
kommentiert worden. Werner Kraus erklärt nachfolgend die bei japanischen Gleissystemen angewandte
Einspulen-Gleichstrom-Technik und bietet Lösungsvorschläge für analoges und digitales Stellen der Kato-Weichen
auch ohne die Verwendung der Kato-Stellpulte an. Zunächst geht es um die Bedienung mit handelsüblichen Tastern.
inige herausragende Merkmale
des Kato-Unitrack-Gleises (Info:
Noch, Postfach 1454, 88230
Wangen im Allgäu, www.noch.de,
www.kato-unitrack.de, AMP Modellbahn Handbuch Spur N, 2009) und
speziell der Weichen seien einleitend
in Erinnerung gerufen: Im Gegensatz
zu Fleischmann- oder Tomix-Gleisen
weist es eine überzeugend hohe Schotterbettungs-Imitation auf. Die Weichen können von Hand gestellt werden und sind serienmäßig mit elektrischen in die Bettung integrierten Antrieben ausgerüstet. Die elektrisch leitenden Herzstücke sind polarisiert. Bei
dieser Konstruktion erspart man sich
den kniffligen Montage- und Verdrahtungsaufwand von Unterflur-Antrieben wie auch das zeitaufwendige Einschottern von Gleisen, insbesondere
den Weichen.
E
Die Funktion des KatoGleichstrom-Einspulen-Antriebes
Im Unterschied zum hierzulande verbreiteten Doppelspulen-Antrieb arbeitet der Kato-Weichantrieb nur mit
Gleichspannung. Er braucht deshalb
nur eine Spule. So reichen anstelle der
üblichen drei Leitungen schon zwei
Anschlüsse pro Weichenantrieb. Die
Stellung der Weiche hängt von der
Polarität der an der Spule angelegten
Gleichspannung ab.
§ Kato-N-Weichen mit Bettung: oben 15°-Weiche mit R 481 mm, darunter die 15°-Weiche mit
R 718 mm und unten die 310 mm lange doppelte Gleisverbindung mit einem Gleisabstand von 33 mm.
Selbst ein für den Weichenradius geeigneter Bahnsteig mit der für das Bettungsgleis passenden
Bahnsteighöhe ist erhältlich.
Um eine versehentliche Änderung der
Polarität der Gleichspannung auf dem
Leitungsweg zwischen Weichenschalter und Weiche durch falsche Verkabelung zu vermeiden – eventuell würde
sonst die Stellungsanzeige auf dem
Weichenschalter und die Stellung der
Weiche nicht übereinstimmen –, bietet
N BAHN
MAGAZIN
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Fotos: Kraus (10)
> Kato-N-Weichen mit abgeschraubten Bodenplatten. Gut
erkennbar sind der Einspulenantrieb und jeweils links davon
die Kontakte zur HerzstückPolarisierung. Die kleinere
15°-Weiche (unten) verfügt zusätzlich über eine aktivierbare
Stoppweichen-Funktion.
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Technik Anlagenelektrik
Kato vertauschsichere Verbindungselemente und konfektionierte Verbindungskabel mit Steckverbindern an.
Sie sind recht teuer und ihr Nutzen
steht meines Erachtens nicht ganz im
Verhältnis zum Preis, denn durch einfaches Vertauschen betreffender Kabelpaare im Störungsfalle könnte die
gegebenenfalls nicht übereinstimmende Stellungsanzeige leicht korrigiert
werden. Wer also übliche Kabel von
der Rolle verlegt, sollte daher mit zweifarbigen Aderpaaren arbeiten, um Verwechselungen zu vermeiden und die
Übersicht zu behalten. Wenn man
nicht das spezielle Kato-Steckersystem
verwenden will, muss man die Stecker
allerdings von den Weichenanschlusskabeln abschneiden.
§ Doppelte-Kato-N-Gleisverbindung in geöffnetem Zustand. Alle vier Einspulenantriebe
werden gemeinsam über zwei Leitungen geschaltet. Auch hier sind die Herzstücke polarisiert,
und es sind keinerlei Verdrahtungsarbeiten erforderlich.
Kato hat zur Steuerung seiner Weichen
eigens einen Gleichrichter und spezielle Weichenschalter im Angebot. Im
Gleichrichter-Baustein befindet sich
ein aus vier Dioden aufgebauter Brückengleichrichter – sonst nichts. Es
sind weder eine Spannungsstabilisierung noch eine Glättung der Vollwellenspannung durch einen Kondensator notwendig.
In der oberen Stellung des Weichenschalters ist an der Weiche immer die
Fahrtrichtung „gerade“ eingestellt, in
der unteren stets „abzweigend“. In der
Produktbeschreibung heißt es: „Die
Endabschaltung der Weichenantriebe
erfolgt über den Weichenschalter
78500“. Das funktioniert über eine
Art „Wippen-Umpolschalter“, siehe nebenstehende Bilder unten. Der Weichenschalter besteht aus:
einem Stellhebel mit Wippe,
§ > Linkes Bild: Kato-Stellpulte für zwei Weichen in zusammen gestecktem Zustand, links ist die
kleine Gleichrichter-Einheit zur Stromversorgung mit Gleichstrom angesteckt. Auf dem Bild rechts
sind die getrennten Pulte und der Gleichrichter mit den Druckknopf-ähnlichen Steckern der Sammelleitungen zu sehen. Die Ausgänge zu den Weichen haben verwechslungssichere Spezialstecker.
den beiden nach hinten herausgeführten Weichenanschlüssen, die innerhalb des Schaltergehäuses als Federdrähte ausgebildet sind,
einem Kunststoff-Kontaktelement
und
zwei durch alle Weichenschalter
geführte Stromversorgungsleitungen.
Der linke Pol führt immer +12 Volt, der
rechte die Gleichspannungsmasse.
§ > Kato-Weichenschalter im Querschnitt: Die runden Buchsen im Gehäuse zwischen den
unteren Drähten sind die beiden Stromversorgungsleitungen/pole. Die gebogenen Drähte stellen
den Weichenanschluss dar. Auf dem linken Bild ist der Hebel in Stellung „gerade“ auf dem rechten
in Stellung „abzweigend“. In beiden Stellungen sind die Kontakte geöffnet.
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Bewegt man den Schalter von oben
nach unten, so drückt die Wippe über
das untere Kunststoffelement kurz
eine Weichenzuleitung an den Pluspol
und gleichzeitig die andere an die
Masse. Wird der Stellhebel in umgekehrter Richtung von unten nach oben
bewegt, so werden die beiden als
Federdraht ausgeführten Weichenzuleitungen in umgekehrter Folge wiederum nur kurz an die beiden spannungsführenden Pole gelegt. Diese
etwas ungewöhnliche Art der Endlagenabschaltung eines Weichenantriebes funktioniert und schützt so die
Spule vor dem Durchbrennen.
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Anlagenelektrik Technik
Zeichnungen: Kraus (5)
Alternativen für eine analoge
Kato-Weichensteuerung
Im Folgenden werden vier Schaltungsvarianten zur Steuerung von KatoWeichen mit Gleichstrom-EinspulenAntrieben vorgestellt:
Variante 1: Die erste Möglichkeit
ist der Ersatz des Kato-Weichenschalters durch einen zweipoligen Hebelschalter mit Mittelstellung und zwei
Taststellungen, siehe Seite 38.
Im linken Schaltungsteil befindet sich
der Anschluss der Wechselspannung,
dann folgt ein aus vier einzelnen Dioden aufgebauter Brückengleichrichter. Zwischen den Punkten A und B
stehen 12 Volt Gleichspannung zur
Versorgung der Schaltung zur Verfügung. Diese Funktionen beinhaltet
auch der schon beschriebene „Gleichrichter für Weichen“ von Kato.
Rechts daneben folgt ein zweipoliger
Hebelschalter mit einer durch Federkraft gesicherten Mittelstellung und
zwei Taststellungen. Solche Schalter
sind im Elektronik-Versandhandel erhältlich; ein Bezugsquellenbeispiel
enthält die Abbildung. Damit lässt
sich diese Schaltung nachbauen. Allerdings darf man den Hebel auch nicht
§ Schaltungsskizze für die Weichensteuerung mit umgepoltem Gleichstrom aus einer Wechselstromquelle unter Verwendung eines Kato-Weichenstellpultes. Durch Betätigen des Wippenschalters
mit Momentkontakt wird in diesem der Gleichstrom je nach der zu schaltenden Lage der Weiche
umgepolt und kurzzeitig ein Schaltimpuls ausgelöst.
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Abb. zeigt Spur N Modell
Set 1 enthält drei Liegewagen Bcvmh, davon einen Wagen mit braunem Dach
Art. H22050 (Spur N UVP % 115,–) / Art. H42050 (H0 Gleichstrom UVP % 159,–)
Art. H42050-1 (AC mit Wechselstromradsätzen UVP % 166,–)
Set 2 enthält zwei Liegewagen Bcvmh und einen TUI-Treff Wagen mit braunem Dach
Art. H22051 (Spur N UVP % 125,–) / Art. H42051 (H0 Gleichstrom UVP % 166,–)
Art. H42051-1 (H0 AC mit Wechselstromradsätzen UVP % 175,–)
Das Vorbild:
Ende der 70er-Jahre bestellte die TUI bei der Waggon Union in
Berlin 30 absolut neuartige Liegewagen und 3 Gesellschaftswagen die als „TUI Treff“ bezeichnet wurden. Diese, durch ihre
auffällige Lackierung außergewöhnlichen Züge, fuhren erstmals
planmäßig im Sommer 1980 von Hamburg bzw. Dortmund ausgehend in die europäischen Urlaubsgebiete nach Österreich,
Ungarn, Jugoslawien, Italien, Frankreich und Spanien. Im Winter
wurden Urlaubsregionen in der Schweiz, Österreich und Italien
angefahren.
Anfangs fuhren die TUI-Ferienexpress-Züge noch artrein mit bis
zu 12 Wagen. Später wurden aber auch Wagengruppen oder sogar Einzelwagen den regulären Zügen der DB mitgegeben.
Ab 1986 erweiterte die TUI ihr Ferienexpreß Angebot auch auf
Autoreisezüge.
Die Bespannung der Züge in Deutschland erfolgte überwiegend
mit Lokomotiven der Baureihen 110.1, 110.3 und 112. In der
Schweiz kamen auch Re 6/6 zum Einsatz. Diese Lokomotiven
finden Sie auch in unserem N Spur Programm wieder.
Die Hobbytrain/L.S. Models-Modelle (H0 & N) verfügen über:
s Hochdetaillierte Inneneinrichtung
s Sehr feine und aufwändige Lackierung und Bedruckung
s Kurzkupplung nach NEM
Betriebsnummern der Wagen:
Set 1: s"CVMHBRAUNES$ACH
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Set 2:s"CVMHBEIGES$ACH
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Wolfgang Lemke GmbH
Schallbruch 34a · 42781 Haan · Tel. +49 (0) 2129 9369-0 · Fax +49 (0) 2129 52218 · [email protected] · www.lemkecollection.de
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Technik Anlagenelektrik
§ Links zweipoliger Hebelschalter mit Mittelstellung „Aus“
und zwei Taststellungen, rechts
zweipoliger Momenttaster.
dauernd in eine Taststellung drücken –
sonst ist die Weichenspule dahin! Der
einfache Hebelschalter hat im Vergleich zum Kato-Weichenschalter noch
einen Nachteil: Wegen der Mittelstellung des Schalterhebels in Ruhelage
erkennt man nicht, ob eine Weiche
gerade oder abzweigend steht.
Variante 1: Ersatz des Kato-Weichenschalters durch einen zweipoligen Schalter mit Mittelstellung
und zwei Taststellungen. An den Anschlusspunkten A und B hinter dem Brückengleichrichter
können weitere Schalter angeschlossen werden. Durch die selbsttätige Rückfederung in die neutrale
Mittelstellung wird die Weiche gewissermaßen endabgeschaltet.
Variante 2: Die nächste Alternative zur Steuerung von Kato-Weichenantrieben ist der Bau einer Schaltung
mit zwei zweipoligen Drucktastern.
Allerdings sind solche Drucktaster
schwieriger zu beschaffen und auch
teurer als ein Hebelschalter. Hinsichtlich ihrer Eigenschaften entspricht die
Schaltung der bereits beschriebenen.
Variante 3: Die dritte Alternative
ist der Selbstbau einer kleinen Hilfsschaltung. Sie erlaubt die Verwendung
billiger, einpoliger Taster zur Steuerung
von Kato-Weichen. Es handelt sich um
eine sogenannte Brückenschaltung.
Die beiden Darlington-Transistoren Tr1
und Tr2 sowie die beiden Taster T1
und T2 bilden die üblicherweise vier
Schalter einer Brücke. Diese Elemente
übernehmen die Spannungsumpolung
und zwar T1 zusammen mit Tr2 und T2
gemeinsam mit Tr1.
Mit den beiden Tastern kann der KatoEinspulenantrieb in gewohnter Weise
bedient werden. Aber auch hier gilt,
dass die Rückstellfeder jeder Taste die
Endabschaltung übernimmt. An den
Punkten A und B können weitere Hilfsschaltungen angeschlossen und mit
Gleichspannung versorgt werden.
Variante 2: Ersatz des Kato-Weichenschalters durch zwei zweipolige Drucktaster. Auch hier
wirkt die Rückstellfeder des Tasters durch zwangsweises Öffnen der Kontakte in Ruhelage als Endabschaltungsersatz. Die Taster dürfen im Stellpult versehentlich nicht gleichzeitig gedrückt werden
(können). Darauf ist besonders zu achten, wenn man das Schaltungsprinzip auf automatische
Steuerungen durch den Zug überträgt, wobei die Schalter durch monostabile Relais zu ersetzen sind,
die über einen Gleiskontakt ausgelöst werden.
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Anstelle der Taster T1 und T2 (oder
auch parallel dazu) lässt sich der Stellbefehl für die Weiche ebenso durch
einen Transistor auslösen. Realisiert
man dies in mehreren Hilfsschaltungen, sind auch komplette Weichenstraßen schaltbar. Diese Entwicklungsmöglichkeit bietet der Kato-Weichenschalter nicht.
Variante 4: Die vierte Option besteht in der zweckentfremdeten Verwendung des Adapters LA 010 aus
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Anlagenelektrik Technik
> Variante 3: Ersatz des KatoWeichenschalters durch zwei
einpolige Momenttaster T1, T2).
Hierbei ist eine elektronische
Hilfsschaltung mit zwei Transistoren TIP 121 (Tr1, Tr2),
zwei Dioden 1 N 4002 (V1, V2)
und zwei Widerständen von je
1 kOhm (R1, R2) notwendig.
dem Digital plus Angebot. Dieser
Adapter dient eigentlich zum Anschluss motorischer Antriebe an normale Schaltdecoder. Der LA 010 enthält eine Schaltung zur Drehrichtungsänderung motorischer Antriebe. Ergänzt man den Adapter um zwei Taster, so lässt sich damit ebenfalls der
Kato-Einspulenantrieb schalten.
Fazit
Alle vier Schaltungsvarianten arbeiten
mit Vollwellen-Gleichspannung – genauso wie der Kato-Weichenschalter.
Sinnvoll ist es, den Brückengleichrichter nur einmal vorzusehen und an den
Punkten A und B gleich mehrere Schaltungen zum Stellen der Weichen anzuschließen – genauso wie es Kato mit
seinem Gleichrichter für die eigenen
Weichenschalter praktiziert. Statt des
Brückengleichrichters nur je eine Diode gegensinnig in die Tasterleitungen
einzufügen, ist zwar möglich. Es liegt
dann aber nur eine schwächere Halbspannung an. Bei Wechselstrom fangen die Weichenantriebe an, schnarrend zu vibrieren, sodass das Schalten
unsicher und für den Antrieb belastend ist. Dieser ist also auf keinen Fall
funktionsgerecht.
Somit kann man Kato-Weichenanlagen auch mit individuell gebauten
Gleisbild-Stellpulten und in analogen
Schaltungsketten verwenden. Sind dafür keine passenden zweipoligen Taster erhältlich (z. B Fleischmann-Schalter) und will man nicht die elektronischen Varianten 3 oder 4 anwenden,
kann man diese gegebenenfalls durch
je zwei nachgeschaltete monostabile
Relais erweitern/ersetzen. Für eine
ausgeleuchtete Stellungsanzeige muss
man sich allerdings eine parallel arbeitende Hilfsschaltung konstruieren.
Auch Tomix-Weichen funktionieren
nach dem gleichen Antriebsprinzip.
Werner Kraus
Variante 4: Ersatz des Kato-Weichenschalters durch zwei einpolige Momenttaster (T1, T2)
mit nachgeschaltetem Weichenmotor-Baustein LA 010 von Lenz Elektronik. Damit braucht man
dann keine eigene Elektronikplatine – wie in der Variante 3 benötigt – anzufertigen.
Die zweite Folge zeigt Möglichkeiten
der digitalen Weichensteuerung auf.
> Komfortabel kann auch
der Adapter LA 010 von Lenz
Elektronik für Motorantriebe
benutzt werden. Er ist
eigentlich für SchaltdecoderAusgänge gedacht.
N BAHN
MAGAZIN
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§ Die auf einer Rasterplatine aufgebaute
Hilfsschaltung besteht für jede Weiche nur aus
zwei Momenttastern, zwei Dioden, zwei Widerständen und den beiden Transistoren.
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