PWM Fahrtregler für Spur Z ?

[Michi]

Hallo mitenand

Folgende Ausgangssituation, ich baue gerade eine analoge Anlage in Spur Z (125x70). Bereits installiert sind zwei parallele Schnellfahrstrecken mit ca. 6m Länge aussen und innen ein Rangierbereich mit diversen Abstellgleisen die via Schalter stromlos gemacht werden können. Ausgelegt ist die Anlage für drei getrennte Stromkreise.

Ich besitze 17 Loks, 3 mit 3-poligen, 12 mit 5-poligen Motoren und 2 mit Glockenanker. Mit meinen 3 Märklin Fahrgeräten ist ein Rangierbetrieb eigentlich nur mit den Glockenanker Loks machbar. Mit den restlichen Loks kann ich zwar wunderbar die Schnellfahrstrecken befahren, Rangieren ist allerdings undenkbar.

Nun bin ich in einem anderen Forum auf dieses Video aufmerksam geworden: V60 mit und ohne PWM
Scheinbar ein Selbstbau Gerät das auf 1-zu-220.de im 2013 veröffentlicht wurde, der Link ist inzwischen tot. Ich wäre froh, könnte ich mit meiner alten V60 auch so langsam fahren.

Ideal wäre ein Gerät. wo sich die PWM Regelung umschalten lässt auf normalen Gleichstrom, um die Glockenanker nicht zu beschädigen.
Ein erschwingliches PWM Fahrgerät (Heisswolf für 329.-!) habe ich nicht gefunden. Rie Rokuhan Regler scheinen ja auch nur DC zu liefern...
hättet ihr da irgendwelche anderen Empfehlungen?

Gruss, Michi

 

[LRZ 14]

Salut Michi

Vielleicht ist das etwas für dich?

 

[Michi]

Hoi Stefan

der Regler sieht wirklich klasse aus, ist mir bei all meiner Suche gar nicht aufgefallen, vielen Dank für den Hinweis. Hab mir den mal genauer angeschaut, würde auch im Budget liegen.

Einzig die Fahr-Spannung scheint mir mit 12-14V etwas hoch für Z, und hier liegt sie dauerhaft an. Märklin hat ja recht enge Spezifikationen.

Zitat aus dem Gleisplanbuch für Spur Z:
"Märklin-Z Lokomotiven sind für eine maximale Fahrspannung von +/- 10 Volt = ausgelegt. Der Betrieb mit einer höheren Fahrspannung führt zur Überhitzung und Beschädigung von Motoren. Dabei sind auch Folgeschäden (z. B. Deformation von anderen Teilen) nicht ausgeschlossen."

In der Beschreibung wird leider nicht erwähnt, ob der Regler für Z geeignet ist, und ich kann das auch nicht beurteilen. Möchte die teuren Loks halt nicht beschädigen. Oder sehe ich das zu eng und die Loks halten das problemlos aus? Benutzt den Tillig TFi2 vielleicht jemand mit Z Loks und könnte berichten?

Gruss, Michi

 

[erwa20]

Hallo Michi
Deine Bedenken bezüglich der zu hohen Spannung sind berechtigt. Tatsächlich sind die Märklin Z Modelle da empfindlich. Besonders jene Modelle welche mit den 5-Pol Motoren ausgerüstet sind.
Da ich mit den Märklin Fahrgeräten auch nicht zufrieden war hatte ich mir PWM Fahrregler beschafft. Ich muss heute Abend nachschauen woher die waren.
Du solltest auf jeden Fall vorsichtig sein mit Fahrreglern welche mehr als 10 Volt abgeben können.

 

[erwa20]

Hallo Michi
Meine Fahrregler sind von System-Jörger. Leider nützt Dir diese Information nichts da ich grade festgestellt habe das diese nicht mehr lieferbar sind.

Das könnte eine Alternative sein?

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[Michi]

Hoi Beat

vielen Dank für deine Antwort, Jörger hab ich schon oft gelesen, scheinen ja wirklich gut zu sein. Ich habe auch einen Schaltplan von einem Jörger Regler im Netz gefunden (wie weit dass das wirklich die gleiche Schaltung ist, weiss ich nicht). Hab schon überlegt so einen mal nachzubauen.
Der Kleine von MBZ ist natürlich auch herzig, auf jeden Fall danke für den Tipp.

Hab mir gestern mal Zeit genommen meine 3 verschiedenen Märklin durchzumessen, allzu genau nehmen die es mit den max. 10V auch nicht. vielleicht interessiert es ja jemand:
Fahrgerät 67020 - Angabe: 0-11V Pulsierende Gleichspannung / gemessen: Leerlauf 0-11.2V DC - fällt auf 10.4V ab unter Last
Fahrgerät 67011 - Angabe: 0-10V Pulsierende Gleichspannung / gemessen: Leerlauf 0-15.7V DC - fällt auf 14.2V ab unter Last
Fahrgerät 6701 - Angabe: 0-8V Pulsierende Gleichspannung / gemessen: Leerlauf 0-17.2V DC - fällt auf 10.6V ab unter Last

Unterm Strich ist der kleine weisse mit Schaltnetzteil der ehrlichste, der Braune ist auch noch ok, der grosse weisse mit Trafo heizt unter Voll-Last noch satte 14.2V, da hatte ich Angst um meine Test-Lok, der geht glaub in den Ruhestand.

Ausser Konkurrenz habe ich auch ein selbstgebautes regelbares Netzgerät mit LM317T getestet, sauberer Gleichstrom, die Loks fahren sehr ruhig und die Spannung bricht nicht ein unter Last, aber echte Langsamfahrt geht damit auch nicht.

Gruss, Michi

 

[erwa20]

Hoi Michi

Der Schaltplan des Jörger Regler würde mich interessieren, hast Du einen Link?
"Pulsierende Gleichspannung" ist eine sehr ungenaue Beschreibung, wie und mit welchem Gerät hast Du das gemessen?
Ich hatte auch schon mal versucht mit einem Arduino einen PWM Fahrregler zu basteln. Natürlich kann das Arduiono Board nicht direkt eine Z Lok ansteuern aber einen Transistor welcher dann etwas Leistung abgeben kann. Das hat tatsächlich funktioniert aber es fehlt dann halt die Überlast / Kurzschluss-Sicherung. Das liesse sich bestimmt ergänzen.
Ich habe ebenfalls eine V60 in Z. Aber ehrlich gesagt macht es nicht wirklich Spass damit zu rangieren, auch nich mit den wirklich guten Jörger Reglern.
Die Gleise können noch so sauber sein und möglichst perfekt verlegt und trotzdem verhindert das starre 3-Achsige Fahrwerk das alle Räder ausreichen Kontakt haben. Auch die Wägelchen neigen oft zum entgleisen wenn sie geschoben werden. Grössere Masstäbe sind da halt klar im Vorteil. Und trotzdem konnte ich mich bisher nicht von meinen Spur Z Sachen trennen weil es halt doch spass macht.

 

[Michi]

Hoi Beat

Nun ja, die pulsierende Gleichspannung ist auf der Unterseite der Geräte immer mit einem Strich und Punkten darunter dargestellt, oder? Gemessen habe ich mit einem Multimeter, das kann nur DC oder AC und R. Meine Test-Lok ist eine mit 5poligem Motor.

Der Jörger Regler ist hier dokumentiert (unten), auf der Seite ist auch ein interessanter Regler mit PWM Zumischung abgebildet, die Seite wird in einem anderen Forum als Ersatz für 1-zu-220.de genannt. Hier im Forum gibt es natürlich den Regler von Rolf, ein reiner PWM auch mit NE555, super Doku sogar mit Bauteil-Liste. Vielleicht fahr ich wirklich mal nach ZH zum Pusterla, und probiere dann mal selber was zu löten.

Ich warte immer noch auf eine neue V60 (88651) und eine V90 (88510) mit Glockenanker, so Märklin will, werden die noch dieses Jahr ausgeliefert... dann hätte ich 4 mit Glockenanker. Hoffe die neue V60 hat nicht auch das Problem mit dem starren Fahrwerk, aber du hast Recht, die alte BR89 hat das auch, die hat das gleiche Fahrwerk. Umso mehr erstaunt mich das Video, ist von 2013, das kann nur die alte V60 sein.

Gruss, Michi

 

[RAA]

Grüss Dich, Michi

Nebst dem Tillig (und meinem hier im Forum veröffentlichten Fahrregler, der by-the-way mit P4 sehr weit zwischen Rechteck und Gleichstrom mit geringer Restwelligkeit einstellbar ist) sehe ich noch eine Möglichkeit, mit Deinen vorhandenen Trafos: Ich kenne Märklintrafos zwar überhaupt nicht, denke aber, dass sekundär eine einzige Spule für Beleuchtung und Fahren existiert. Daher empfehle ich Dir diese Lektüre: Gleichstrom - Titan 803 Trafo liefert nur 8V
Somit kannst Du Halbwelle mit Deinem Material - Gratis - ermöglichen, wie im Video, du brauchst dazu lediglich ein einpoliger Umschalter. - Falls es Dir zu kompliziert ist - nur fragen...

Gruss

Rolf

 

[RAA]

Unterm Strich ist der kleine weisse mit Schaltnetzteil der ehrlichste, der Braune ist auch noch ok, der grosse weisse mit Trafo heizt unter Voll-Last noch satte 14.2V, da hatte ich Angst um meine Test-Lok, der geht glaub in den Ruhestand.

Es gibt auch hier eine Möglichkeit: Du nimmst ein Vollweggleichrichter, die Wechselstromseite in Serie zum Gleis und die Gleichstromseite kurzschliessen, gibt 1,4 Volt Spannungsabfall. Wenn Du mehr möchtest, dann setzt Du pro null komma sieben Volt eine Diode statt dem Kurzschluss Gleichstromseitig an den Gleichrichter - alles klar?

Gruss

Rolf

 

[Michi]

Hoi mitenand

Recht herzlichen Dank für die konstruktiven Vorschläge, haben mir die letzten Tage viel Stoff zum Nachdenken geliefert. Vermutlich werde ich in nächster Zeit mal so einen Jörger Regler aufbauen, sollte der laufen, zur Not kann ich ja die Umschaltung auf einen Märklin mechanisch machen.

Als Speisung werde ich wohl ein NT mit LM317T nutzen, ideal wäre natürlich die regelbare Ausgangs-Spannung des LM317 wahlweise als direkten Fahrstrom für meine Glockenanker zu nutzen. Ich stelle mir eine Grund-Regelung von etwa 1,5-10V DC vor, die dann (nach Umschaltung) mit 10V den Jörger Regler speist. Dann könnte ich mir die Umschaltung auf einen Märklin sparen und hätte alles in einem Gerät. Was meint ihr, spricht etwas dagegen? Könnte das den Glockenankern schaden?

Bitte korrigiert mich, wenn ich einen Denkfehler drin haben sollte...

Gruss, Michi

 

[RAA]

Bitte korrigiert mich, wenn ich einen Denkfehler drin haben sollte...

Gerade als Denkfehler würde ich Deine Ausführungen nicht nennen, aber ein Plan(resp. eine Strategie), wie Du Dein Ziel erreichst vermisse ich: An Deiner Stelle würde ich zuerst die einfacheren Wege ausprobieren, solche, die Du mit Deinem vorhandenen Material ermöglichen kannst. Hierzu empfehle ich Dir, mit dem "Fahrgerät 67011" die Halbwellenfahrt auszuprobieren, so, wie übrigens im Video mit der V60. Dort ist nämlich nicht von "PWM", sondern von Halbwelle die Rede.

Da die meisten Modellbahntrafos für das Zubehör und die Fahrspannung eine gemeinsame Sekundärwicklung verwenden sollte es bei diesem Trafo auch möglich sein, Halbwelle rauszubekommen! Dies erreichst Du indem Du ein Gleisanschluss auf die Wechselstromseite legst, während der Zweite weiterhin auf der Gleichstromseite bleibt. Wenn die Lok sich dann "reziprok", d.h. während dem Aufdrehen des Reglers immer langsamer fährt, musst Du den Anschluss auf der Wechselstromseite von grau auf gelb oder umgekehrt legen, dann sollte es funktionieren!
Also: Ein Anschluss auf rot und der zweite auf grau sollte nach meiner Logik stimmen. - Probiers doch einfach!
Da ich zu Hause Schaltnetzteile und meine eigenen Regler verwende, habe ich leider keine Modellbahntrafos um dies auszuprobieren.

Gruss, Rolf

 

[RAA]

...den Regler von Rolf, ein reiner PWM auch mit NE555,

Mein Regler basiert genau genommen auf einem PFM und nicht auf einem PWM, ist also ein freischwingender PulsFrequenzModulator und nicht: PulsWeitenModulator...

 

[Michi]

Hoi Rolf

Merci dass du dich so intensiv mit meinen Problemen beschäftigst. Hab das natürlich sofort ausprobiert, das wäre in der Tat eine einfache Lösung. Leider haben beide Märklin Trafos aber scheinbar getrennte Wicklungen, die Loks bewegen sich nicht, egal welche Kombination ich probiere. Zwischen den beiden Ausgängen ist auch rein gar nichts messbar.

Sorry wenn ich dich falsch zitiert habe, du hast natürlich Recht.

Die V60 im Video wird angetrieben von einem Selbstbau Regler, der im Jahr 2013 scheinbar auf 1-zu-220.de veröffentlicht wurde. Ein User im Nachbar-Forum hat den nachgebaut und dieses Video erstellt. Der User ist allerdings schon seit mehr als 10 Jahren nicht mehr aktiv. Die WEB-Seite 1-zu-220.de ist tot, nach viel Sucherei bin ich auf die angebliche Ersatzseite gestossen. Dort wird dann aber von PWM Reglern geredet und der Jörger vorgestellt.

Auf die Gefahr hin, dass ich nerve, nochmal zu meiner Frage: was spricht gegen ein geregeltes NT mit LM317T als Ersatz für einen Märklin Regler?

Gruss, Michi

 

[RAA]

egal welche Kombination ich probiere. Zwischen den beiden Ausgängen ist auch rein gar nichts messbar.

Hoi Michi
Gschpässig! Dann hast Du wirklich Fahrversuche mit Rot - Grau, Rot - Gelb und Schwarz - Grau, Schwarz - Gelb gemacht? Beim Titan 803 hats funktioniert...

Auf die Gefahr hin, dass ich nerve, nochmal zu meiner Frage: was spricht gegen ein geregeltes NT mit LM317T als Ersatz für einen Märklin Regler?

Nein, Du nervst überhaupt nicht und es spricht nichts dagegen! Hier hast Du geregelten Gleichstrom.
Aus einem Modellbahntrafo kommt i.d.R. pulsierender Gleichstrom, der im Langsamfahrbereich den Motoren zu etwas mehr Drehmoment verhilft.

 

[Michi]

Hoi mitenand

da ja nicht wirklich viele Analog Regler verfügbar sind habe ich mal meine Bastelkisten durchgestöbert und bemerkt, dass ich noch alle Teile (ausser dem PTC) für den Nachbau des Jörger Reglers da habe. Sogar noch einige NE556 (die doppelten 555er) habe ich gefunden.

Habe dann ein Layout erstellt und festgestellt, dass es deutlich einfacher zu beschalten ist, wenn wie beim 556er alle Pins in einer Reihe liegen.
Das Bild zeigt die Lochrasterplatine von der Bestückungs-Seite, die roten Bereiche müssen entfernt werden. Die Pin Nummerierung der unteren Seite des ICs ist nicht in der realen Reihenfolge! Die habe ich der Pinbelegung im Plan mit dem 555er angepasst. Die Bezeichnungen stimmen.


Das sieht dann im Endeffekt so aus:


Die Bestückung ist dann nicht so spektakulär, angefangen habe ich mit den Brücken und dem Sockel:


Morgen gibt es dann ein paar Bilder mehr, vielleicht finde ich bis dahin raus, wie man kleine Vorschaubilder einstellt, sorry, dass die hier so gross geworden sind.

Gruss, Michi

 

[Michi]

Hoi mitenand

Die Bestückung der kleinen Printplatte war relativ problemlos, eine genug kleine Lötspitze ist natürlich die Grundlage. Um Brücken zu vermeiden hilft es, ab und zu gegen eine starke Lampe zu prüfen, die gelben Printplatten sind recht Licht durchlässig. Gestern Morgen sah es dann so aus:


Die obere Hälfte des doppel NE555 liegt einfach brach, die Beinchen hab ich, wo es möglich war, dran gelassen. Sind auf dem Print isoliert verlötet, dann hält der IC besser im Sockel.


Die Kabel bestehen aus 0.5er Telefonlitze, sehr flexibel und super zu verarbeiten. Aber Vorsicht, es geht nicht jede "Telefonschnur" da gibt es bei alten Apparaten durchaus "Widerstands-Schnur" die als Bestandteil der Schaltung einen recht hohen Eigenwiderstand hat. Ein Testaufbau mit ZV Klemmen war schnell gemacht:


An den Klemmen kann man prima Messen, selbst wenn man die beiden Mess-Spitzen mit einer Hand halten muss. Ich habe ein regelbares Netzteil eingepegelt auf 10.6V, dann am Ausgang 9.6V gemessen, das dürften die Z-Loks wohl aushalten. Egal in welcher Stellung das Poti sich befindet, es sind immer stabile 9.6V, unter Voll-Last (mit Lok auf den Schienen) auch.

Das hat mich optimistisch gestimmt und ich habe ein paar Freiwillige ausgesucht...
Diese kleine 3polige Diva läuft nach wie vor entweder gar nicht oder Vollgas, das allerdings runder als mit dem Märklin Regler, stockt deutlich weniger, bleibt vor allem absolut kühl, die hatte vorher nach mehreren Runden etwa Handwärme.


Schon ein kleiner 5poliger Motor macht da viel mehr her, da geht echte Langsamfahrt sehr gut, kein Vergleich mit dem Märklin Trafo. Bei Steigungen musste ich allerdings etwas mehr aufdrehen, wurde aber alles klaglos gemeistert. Liegt also wohl auch an den Motoren.


Aber so richtig Spass hatte ich mit meinem 5poligen Kraftpaket, da ging wirklich Schritt-Tempo, obwohl ich ziemlich krasse Steigungen auf der Schnellfahrstrecke habe (gem. Empfehlung Märklin 3.6%) konnte absolute Langsamfahrt beibehalten werden, so habe ich mir das vorgestellt


Was mir bei allen 3 Loks aufgefallen ist, ist ein leises Brummen bei Stillstand. Das wird dann langsam lauter und macht so ein heimeliges Anfahrgeräusch, fast wie damals bei meinem Vater auf der alten H0 Bahn. Keine Ahnung ob das so sein muss. Glockenanker habe ich daher nicht probiert, da war mir das Risiko zu gross, aber die laufen ja mit Märklin Reglern. Auf jeden Fall hat der Versuch mit den Bastel-Teilen Mut gemacht mal was seriöses aufzubauen.

Gruss, Michi

 

[Michi]

Hoi mitenand

damit es mal weiter geht, möchte ich euch gern den Aufbau von Rolfs Regler zeigen. Er hat den hier vorgestellt und sehr schön dokumentiert. Freundlicherweise hat er mir einen der original Prints zur Verfügung gestellt. Die fantastische Qualität des Epoxid-Prints überzeugt, ganz was anderes als die Hartpapier Lochraster. Nach der obligaten Bauteilsuche hab ich dann begonnen unter Protest meiner Frau ("du willst doch bei der Hitze nicht noch löten...") die Schaltung aufzubauen. So sah das aus:



Bei Rolfs Regler sind diverse Potis vorgesehen, mit denen Spannung, Verzögerung, Pulsbreite und ein Filter eingestellt werden können.
Bei der ersten Version habe ich alle Potis angeschlossen, dann allerdings entdeckt, dass ein Poti defekt war und den durch ein Brücke ersetzt.



Die endgültige Version (habe für mich entschieden: Verzögerung wird überbewertet ):



Die Schaltung zeigt ein interessantes Verhalten, der P2 regelt die Spannung bis zu einem gewissen Punkt (bei 10.4V Eingang erhält man ca. 7-9V max. je nach Lok), der P4 für die Pulsbreite wirkt dann noch mal wie ein Fine-Tuning.

Dadurch lässt sich eine sensationell langsame Fahrt verwirklichen. Die Spannung auf Minimum (ca. 3V) einstellen, die Pulsbreite bis fast an den Anschlag runter regeln, dann merkt man kaum, dass die Lok noch fährt. Hab inzwischen noch meine Sersa-Lok (5-pol) dazu genommen, die muss rangieren können! Und genau das kann sie so langsam auch, die wollte dafür auch mal ins Internet



Zum Vergleich mit dem Jörger kann man eigentlich nicht viel sagen, offensichtlich ist, dass Rolfs Regler kein Brummen der Lok verursacht, beim Jörger brummt jede Lok. Besser oder schlechter kann man nicht sagen, anders halt, der vom Rolf läuft irgendwie runder und „weicher“, weiss nicht wie ich das sonst beschreiben soll. Der Fahrkomfort mit Rolfs Regler ist besser, da feiner regelbar. Die Motoren machen mehr Lärm mit dem Jörger, vermutlich weil das Brummen überlagert. Der Jörger Aufbau ist halt sehr schön klein geworden...

Die Wirkung des Filter Potis konnte ich nicht wirklich wahrnehmen, den werde ich wohl noch durch einen Festwiderstand ersetzen. Vielen Dank nochmal an Rolf für die tatkräftige Unterstützung bei meinem kleinen Fahrtregler-Projekt, bin wieder einen Schritt weiter gekommen.

Gruss, Michi

 

[Michi]

Hoi mitenand

Ich habe mir jetzt mal grundsätzlich Gedanken gemacht, was ich eigentlich für ein Ziel habe: Echte Langsamfahrt für meine ganzen 5-poler. Die Fahreigenschaften von Rolfs Regler sind einfach besser als beim Jörger. Ich werde den Print fest in meine Anlage einbauen, Platz ist eigentlich genug im Untergrund.
Den 100uF Verzögerungs-Kondenser habe ich entfernt, dafür hat der Regler nun einen fest installierten Kühlkörper, staubdichte Alps-Potis bekommt er auch. Und diesen verd.... PTC Widerstand muss ich noch auftreiben. Ich werde noch ein paar Versuche mit den Filtereinstellungen machen, bevor ich ihn endgültig einbaue.



An meinem Licht Trafo (RK 50VA/2x18V) hab ich eine Windung frei. Ich stelle mir ein Minifahrpult aus Holz und Alublechstücken vor, fest installiert. Dafür hab ich ein kleines Netzteil gebaut. kommt noch ein 4-Digit Einbau Voltmeter rein, die Potis und diverse Umschalter. Versuche das später auf der Rückseite von einem Berg zu integrieren.

Netzteil mit LM317T / max. 1.5A:



Ansonsten habe ich genug Material da:



Ich denke damit ist meine Suche nach einem Fahrtregler für Spur Z beendet. Danke euch allen für die Unterstützung, sehr nettes Forum hier.
Die Ergebnisse von den Filtertests werde ich noch hier posten, dann vermutlich einen neuen Fred aufmachen für den Anlagenbau.

Gruss, Michi

 

[RAA]

Hoi Michi

Wauu, das freut mich sehr, dass Du mein Regler bevorzugst!

Noch ein Tipp betreffs PTC: Nebst einer komplizierteren Lösung mittels OP-Amp würde ich Dir den Einsatz einer Glühbirne - sie ist auch ein PTC- Widerstand - empfehlen. Hierzu eignen sich besonders Lampen aus dem 12 V - Volt - Halogenbereich: Eine 5 Watt Lampe hat einen Kaltwiderstand von ca. 2,5 Ω. Diese zwischen Deinem Trafo mit 18 Volt Ausgang und dem Netzteil geschaltet, hilft dann dem LM317T auch noch, kühl(er) zu bleiben. Allerdings hättest Du bei 420 mA bereits eine voll leuchtende Lampe... - Ausprobieren, es gibt ja 12 Volt Lampen mit verschiedenen Leistungen und die Möglichkeit, sie seriell oder parallel zu schalten...

Gruss, Rolf