Vorbildgetreues Schalten von Weichen

 

Die Weiche beim Vorbild

Weichen in Spur 1 sind zu groß und zu gut sichtbar, als dass man hier auf einen realistischen Schaltvorgang verzichten könnte. Nicht nur, dass man keine Antriebe sehen können sollte: Nichts stört den realistischen Eindruck auf einer Anlage mehr, als wenn die Weichen blitzschnell und mit lautem “KLACK!!” in die Endstellungen knallen. Und das umso mehr, wenn in einer Fahrstraße mehrere Weichen zu schalten sind. Dann kommt dieses Klacken sogar mehrfach und mehr oder weniger gleichzeitig. Wenn wir einen kurzen Blick auf das Original werfen, sehen wir langsame Stellvorgänge mit Schaltzeiten von zwei und mehr Sekunden:

Was liegt also näher, als dies auf der Modellbahn nachzubilden? Als Anschauungsobjekt dient für diesen Post eine originale Spur 1 Weiche von Märklin (→z.B. 5977) für Handschaltung. Da zunächst nur die reine Ansteuerung gezeigt werden soll, wird hier auf Elemente wie Gegengewicht oder Weichenlaterne verzichtet. Der Weichenschieber (nicht die Zunge!) kann mit einem von unten kommenden Draht betätigt werden:

Modifizierte Weiche mit Draht zum Schalten

Das hat den Vorteil, dass die Feder zwischen Weichenhebel und Zunge normal wirkt und die Zungen immer sauber an die Schiene angedrückt werden. Ferner ist dann auch ein “Aufschneiden” der Zunge bei “falscher” Einfahrtsrichtung möglich.

Langsame Bewegung

Wie treibt man etwas langsam, aber kraftvoll an? Die oben beschriebenen und sehr verbreiteten älteren Magnetantriebe scheiden hierfür auf jeden Fall aus. Es bieten sich nun Getriebe- oder Servomotoren an. Würde man sich für einen Getriebemotor entscheiden, sind folgende Aspekte zu beachten:

  • großes Stellmoment
  • großer Stellweg (unbegrenzt)
  • mechanische Umsetzung Motorwelle (rotatorisch) zur Weiche (translatorisch)
  • relativ hoher Preis von 10 – 15 €, →z.B. Pololu
  • Endschalter sind erforderlich
  • eine geeignete elektrische Ansteuerung (H-Brücke) in Verbindung mit einem Digitaldecoder

Bei Einsatz →eines Modellbauservos sind folgende Dinge wichtig:

  • begrenztes Stellmoment je nach Größe
  • begrenzter Stellweg; 180° sind aber meistens kein Problem
  • mechanische Umsetzung Motorwelle (rotatorisch) zur Weiche (translatorisch)
  • überschaubare Preise ab ca. 4 €
  • keine Endschalter erforderlich
  • Digitaldecoder mit Servoansteuerung sind verfügbar

Aufgrund des Preises und des einfacheren Aufbaus ohne mechanische Endschalter sollte man sich für die Variante mit Servo entscheiden.

Für die Optik auf der Anlage ist es gegebenenfalls sogar ratsam, die Stellzeit noch etwas zu verlängern, damit der Betrachter es auch optimal wahrnehmen kann.

Servo und Ansteuerung

Ein möglicher Digitaldecoder für die Ansteuerung von Servos mittels DCC ist →der ESU Servoswitch. Mit 35 € ist er nicht ganz billig, dafür lassen sich aber bis zu vier Servos anschließen und natürlich individuell per DCC-Adresse ansteuern. Beide Endstellungen sowie die Verfahrgeschwindigkeit sind hier individuell sowohl per CV-Variable als auch per Hardware-Taster programmierbar.

→Das Video zeigt anschaulich den Stellvorgang. Während des Stellvorgangs ist lediglich das leise Getriebegeräusch des Servos hörbar. Dies ist nach meinem Dafürhalten noch akzeptabel.

Mechanik

Jetzt muss noch die Übersetzung der Drehbewegung des Servos in eine lineare Bewegung des Weichenhebels gelöst werden. Dabei sollte man die oben angegebenen Aspekte beachten:

  • Große Haltekräfte: Diese Anforderung lösen wir, indem wir das Servo je Richtung in die 90°-Stellung fahren lassen. Sollte dann eine seitliche Kraft aufgebracht werden (zum Beispiel durch Aufschneiden), so wird das Servo nur radial in Richtung des Drehpunktes belastet und nicht in der Drehrichtung (tangential). So erhöht sich die Stromaufnahme des Servos nicht, was sich positiv auf Geräusch und Lebensdauer auswirkt.
  • Preisgünstig: Außer dem Servo, etwas Draht und Holz sowie einer Schraube plus Unterlegschraube werden keine Teile benötigt. Das sollte sich alles in einer Bastelkiste finden lassen. Je nach Lage des Servoswitch ist eventuell noch eine Verlängerung des Servokabels einzuplanen.
  • Zuverlässigkeit: Da es nur wenige bewegliche Teile gibt und diese sehr robust sind, ist die Zuverlässigkeit für Modellbauzwecke mehr als gegeben.
  • Wartbarkeit: Nichts ist nerviger, als wenn eine Weiche versagt, es zu Kollisionen oder Entgleisungen kommt und man den Übeltäter nicht erreicht bzw. das ganze Gleisbett für die Reparatur aufreißen muss. Deshalb ist diese Mechanik so gestaltet, dass sie sich nach Lösen einer Befestigungsschraube jederzeit komplett nach unten abnehmen und warten lässt. Lediglich beim Wiedereinsetzen ist das Einfädeln des Drahts in das Loch des Weichenschiebers etwas knifflig. Aber alles hat seinen Preis 🙂

Optional wäre auch noch denkbar, die Weichenendlage per Taster zu erfassen und per Rückmelder in die Automatik einzubinden. Da die Antriebe aber sehr zuverlässig sind, wurde hierauf verzichtet.

Oberflur-Variante

Natürlich ist die gezeigte Kinematik nur möglich, wenn “unter der Oberfläche” genügend Platz zur Verfügung steht. Andere Varianten sind ebenfalls machbar, zum Beispiel für Schattenbahnhöfe:

Variante mit Oberflur-Servo z.B. für Schattenbahnhöfe

Mit etwas Geschick lässt sich diese Einbauvariante auch für den sichtbaren Teil nutzen. Dann könnte das Servo vielleicht durch den gelben Deckel einer DB-Elektrik-Verteilerdose und etwas Buschwerk “getarnt” werden.

Fazit:

  • Sehr realistischer und leiser Stellvorgang
  • Fein dosierbare Stellgeschwindigkeit
  • Hohe Haltekräfte
  • Vergleichsweise günstig
  • Funktionsfähige Weichenfeder: Das Aufschneiden ist möglich

Sicher gibt es noch andere gute Lösungen, aber diese besticht durch ihre einfache Konstruktion und die Wartungsfreundlichkeit.

DoktorRail



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