Digital–Betrieb

Pufferung mit Kondensatoren

Wer seine Modellbahn–Triebfahrzeuge über Strom aus den Schienen versorgt, ist selber schuld - oder sanfter formuliert: „…darf sich über schlechten Kontakt und stromlose Gleisabschnitte nicht wundern”.

Das gelegentliche Zucken bei der Fahrt mag noch verschmerzbar sein. Tonunterbrechungen fallen schon deutlich mehr auf. Während mechanischen Unzulänglichkeiten noch gut mit einer ausreichend dimensionierten Schwungmasse begegnet werden kann, ist das im Digital– und Sound–Bereich nicht mehr ganz so leicht. Da helfen nur noch elektronische „Reservekanister”. Von denen soll hier die Rede sein.

Noch ein Tipp aus der Praxis. Bei gemischtem Betrieb mit Echtdampf– und elektrisch betriebenen Modellen auf den selben Gleisen kommt es wegen der Öl– und Wasserabscheidungen der live steam–Dampfloks auch gerne zu Kontaktschwierigkeiten.

Abschnitte dieser Seite:

• Das Prinzip
• Doppelschicht–Kondensatoren („Gold Caps”)
• Transistorschalter und Festspannungregler
• Kondensatoren und Schwungmassen

  Zusatzseite: Gesamtschaltplan Lok mit Decoder und Pufferung

Doppelschicht–Kondensatoren

Doppelschicht–Kondensatoren, auch EDLC–Kondensatoren (für englisch „Electrochemical Double Layer Capacitor”) haben die größte Energiedichte dieser Speicherelemente. Sie sind eher unter den Markennamen Goldcaps (Gold Caps) oder Ultracaps bekannt.

Die ersten dieser Superkondensatoren hatten noch einen sehr hohen Innenwiderstand und waren daher ungeeignet, größere Lasten zu puffern (wie sie bei Modelleisenbahnen vorliegen). „Erst” 1982 kamen die ersten Typen mit niedrigem Innenwiderstand auf den Markt.

Für die Pufferung von Triebfahrzeugen sollten daher 2,5 Volt–Typen mit zum Beispiel 1 Farad (F) verwendet werden. Um die nötige Spannung zu erzielen, werden zum Beispiel zwölf davon in Reihe geschaltet.

Da der Kehrwert der Gesamtkapazität in Reihe geschalteter Kondensatoren der Summe ihrer Kehrwerte entspricht, ergibt sich im Beispiel eine Kapazität von 83.333 mF (1 F ÷ 12).

Wichtig: Bevor Sie die Goldcaps zu Paketen verlöten, müssen sie ganz und gar entladen sein. Ein unterschiedlicher Ladezustand könnte später im Betrieb zur Zerstörung der Kondensatoren führen. Benutzen Sie zum Entladen einen Widerstand, mit dem Sie die Pole überbrücken.

Obwohl die Kraftpakete im Vergleich zu ihrer Leistung klein sind, brauchen sie doch einigen Platz. Die Goldcaps auf dem Foto des Abschnitts haben 8,3 mm Durchmesser und sind 22 mm lang. Die untere Skizze zeigt als Beispiel (Schnitt von vorne), wie zwei Fünfer–Pakete hintereinander in der oberen Hälfte eines Dampflok–Kessels versteckt werden können.

Hier folgt noch ein guter Tipp von fido, dem Betreiber des Fremde Seite Buntbahn–Forums. Schalten Sie am Decoder so umgerüsteter Fahrzeuge beim Digital–Betrieb den „Analogmodus” aus, wenn das geht.

Sonst kann es nämlich geschehen, dass das Digitalsignal wegen eines Kurzschlusses entfällt. Der Decoder wird meinen, den Analog–Betrieb erkannt zu haben. Sind die Goldcaps nun gerade aufgeladen, wird die Lok unkontrolliert und mit voller Geschwindigkeit losrasen.

Transistorschalter und Festspannungsregler

Nun sind Decoder, Motor, Licht und Sound hinreichend gepuffert. Was aber, wenn Ihre Lokomotive auch rauchen soll? Da werden Sie bei kleineren Decodern wie zum Beispiel dem Zimo MX64 H auf ein Problem stoßen. Der darf insgesamt zwar 1,8 Ampère (A) Strom liefern, an den Funktionsausgängen jedoch nur 500 mA. Ein kalter Rauchentwickler alleine braucht schon so viel, dazu kommen ja noch die Lampen.

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Nehmen wir zunächst an, Sie möchten einen Rauchgenerator mit 18 Volt Nennspannung betreiben. Er soll über einen Funktionsausgang schaltbar sein. Der Decoder darf am Gesamtausgang genug Strom liefern. Benutzen Sie in so einem Fall einen PNP–Transistor als Schalter an einem Funktions–Ausgang, zum Beispiel einen BC 327. Die Kabel des Rauchentwicklers schließen Sie an dessen Ausgang und den Minuspol des Decoders an.

Bei einigen Decodern - nicht bei allen! - können Sie noch einen weiteren Kniff anwenden. Die Dioden der Eingangsgleichrichter sind nämlich oft für höhere Ströme aufgelegt, als sie der Decoder selbst liefern darf. Wenn es Ihnen gelingt, sich am Ausgang des Gleichrichters Plus und Minus abzugreifen, können Sie daran (mäßige) zusätzliche Lasten betreiben. Schließen Sie Ihre Pufferschaltung an diesem Punkt an.

Dieser Tipp ist besonders interessant für Modellbahner, die ihr Fahrzeug gelegentlich auch analog betreiben und die bei uns vorgestellte analoge „Konstantbeleuchtung” (weiter) verwenden möchten.

Schließen Sie parallel zu der Pufferschaltung den da verwendeten Festspannungsregler an. Die 6 Volt–Verbraucher werden gemeinsam an den Plus–Ausgang des Reglers angeschlossen. Da die Funktionsausgänge der Decoder gegen Minus schalten, können Sie das Licht darüber schalten. Der Rauchgenerator hingegen behält seinen mechanischen Schalter und wird mit dem zweiten Pol mit Minus verbunden.

Zumindest mit dem Zimo MX64 H wurde diese Schaltung schon drei Mal verbaut und funktioniert einwandfrei.