Weichen und Signale
Fahrstraßenschaltung
Konventionell werden Weichen über Stellpulte oder Gleisbild–Stellwerke einzeln geschaltet.
Besonders Stellpulte mit Tastern oder Wippen sind da unerfreulich: Es gibt keine Analogie
zur Weichenstellung. Die Nummer des Stellpults muss der einer Weiche zugeordnet sein.
Besser sind Fahrstraßen–Schaltungen mit Start–Ziel–Steuerung. Das richtige Stellen von
Weichen - besonders bei Doppelkreuzungs– und Dreiweg–Weichen - erfordert ein erhebliches
Abstraktionsvermögen, das kleine Kinder oft noch nicht aufbringen können. Die Analogie zwischen dem
Gleisverlauf auf dem Stellpult und auf der Modellbahn–Anlage wird ihnen jedoch einleuchten. So können sie einfach
sagen: „Ich will von hier– nach dahin
”, um dann
die entsprechenden Start– und Zieltasten gleichzeitig zu drücken.
Abschnitte dieser Seite:
- Einfache Ausführung für Doppelspulantriebe
- Prinzip
- Start–Ziel–Auswertung
- Zuordnungsschaltung und Monoflop–Kette
Einfache Ausführung für Doppelspulantriebe
Elektromagnetische Spulen können auch mit Gleichstrom betrieben werden. Daher kann bei Verwendung solcher
Antriebe leicht eine Start–Ziel–Steuerung mit Standarddioden 1N4001 aufgebaut werden.
Im zweiten Bild ist das Prinzip an einer Bahnhofseinfahrt mit drei Weichen erklärt (was die Ein– oder Ausfahrt
in oder aus vier Gleisen ermöglicht). Die Schaltung funktioniert nur mit Gleichstrom, das sollte klar sein.
Über Diodenketten werden die Antriebe vom letzten betroffenen zum ersten Antrieb angesteuert. Der jeweils obere
Anschluss der stilisierten Doppelspulen entspricht der Weichenstellung, die weiter nach oben führt, der untere
der, die unten weiter führt. Die Idee ist ebenso einfach wie pfiffig, hat aber den Nachteil, dass alle Antriebe gleichzeitig geschaltet werden.
Oben wurde schon eine weitere Vereinfachungs–Möglichkeit angedeutet: Bei bestimmten
Weichenkombinationen (zum Beispiel einer einfachen Gleisverbindung) kann es nur zwei Zustände
geben: Geradeaus an der Verbindung vorbei fahren oder kreuzen. Zwei Tasten würden also genügen.
Wenn Sie die Start–Ziel–Steuerung hier - der Regelmäßigkeit halber - auch nachbilden
wollen, hilft der im ersten Bild gezeigte „schmutzige” Trick. Der Ausgang oben ist für
„kreuzen”, der unten für Geradeausfahrt. Dass hierfür nur eine Taste gedrückt werden
muss, ist nicht wichtig. Die Weichenantriebe werden einfach zusammen geschaltet.
[ ± ].
Start–Ziel–Steuerung für Doppelspul–Antriebe bei Modelleisenbahn–Weichen.
Prinzip
![[ b ]](/beschreibung/tracks/trck-smpl-002.png){kind=link}
Sobald die Aufgaben etwas komplexer werden, wie bei der im Gleisplan (zweites Bild) gezeigten
Weichenverbindung über drei Gleise mit einer Doppelkreuzungsweiche im mittleren Gleis,
sollten die nötigen Durchschaltungen der Start–Ziel–Steuerung über
AND–Verknüpfungen
hergestellt werden. In der Praxis werden dafür statt einzelner Schaltern ICs
mit mehreren AND–Gattern (zum Beispiel TTL–IC 7409,
4 × 2fach–AND) oder Transistoren verwendet. Hier soll lediglich das Prinzip demonstriert werden.
Bei der Bahnhofsein– beziehungsweise –ausfahrt im zweiten Bild gibt es sechs
mögliche Fahrwege (siehe erste Skizze). Die Kombination 2-1 kann es zum Beispiel nicht geben.
Wenn stets alle (vier) Antriebe geschaltet werden, verkleinert sich die Zahl der Möglichkeiten
auf vier (gerade Durchfahrt gilt für alle drei Gleise), wobei aber nach wie vor sechs Taster
oder Elektronik–Schaltungen verwendet werden sollten.
Die Lage–Bezeichnung für DKW–Zungen kann problematisch werden. Hier wird
einfach eine Position als „Weichenzungen oben” und die andere als „unten” definiert.
Die Start–Ziel–Steuerungen funktionieren natürlich für beide Fahrtrichtungen. Es
macht Sinn, grundsätzlich alle vier Antriebe des Beispiels zu schalten, weil so
Fehlfahrten auf den anderen Gleisen vermieden werden (Flankenfahrt–Schutz).
[ ± ].
Gleisverbindung mit Doppelkreuzungsweiche.
Start–Ziel–Auswertung
Im hier abgebildeten Schaltplan werden (zur Vereinfachung des Schaltbilds) die Eingänge links mit
Versorgungsspannung Uv verbunden. Ebenfalls wurden pull down–Widerstände nicht eingezeichnet. Die orange
beschrifteten Eingänge (1 bis 3 unten) markieren entsprechend der Skizze aus dem letzten
Abschnitt die linken Taster, die grünen die rechten (1 bis 3 oben).
Zu den Torschaltungen an sich ist nicht Besonderes zu sagen. Durch Verfolgen der durchschaltenden
Transistoren (hier tun's leistungsschwache Typen) lässt sich leicht nachvollziehen, wie die sechs möglichen Ausgangs–Signale zustande kommen.
Interessanter ist der Ausgang T oben, der immer negativ wird, wenn irgend eine
Fahrstraße gewählt wird. Er ist mit allen Ausgängen über entkoppelnde Dioden 1N4148
verbunden. Unten links ist zu erkennen, dass dieser Schaltung der Minuspol über einen Transistor
zugeführt wird. Daher kann die ganze Steuerung über den „Off”–Eingang
abgeschaltet werden. Die Leuchtdiode signalisiert, ob gerade eine Weichenstraße wählbar oder nicht (weil die letzte noch abgearbeitet wird).
Die nachfolgende Schaltung - dies vorab - soll über eine Monoflop–Kette
der Reihe nach die Weichenantriebe in die jeweils richtigen Positionen bringen (auch, wenn das
hier noch durchaus gleichzeitig ginge - aber das kann sehr unerwünschte Nebeneffekte haben).
Solange diese Monoflop–Kette läuft, sollte keine weitere
Fahrstraße schaltbar sein. Daher wird während der Gesamt–Zykluszeit der
Start–Ziel–Schaltung „der Saft entzogen”. Beachten Sie dazu bitte auch den wichtigen Hinweis am Ende des nächsten Abschnitts.
Den sonstigen Regeln entsprechend sollten die Eingänge der Start–Ziel–Steuerung ebenfalls
gegen GND geschaltet werden. Das kann jedoch leicht über PNP–Transistoren nachgerüstet werden.
[ ± ].
Start–Ziel–Auswertungsschaltung.
Zuordnungsschaltung und Monoflop–Kette
Die oben gezeigte Gleisverbindung mit einer DKW hat vier Antriebe. Diese sollen -
je nach gewählter Weichenstraße - der Reihe nach über Monoflop–Impulse
in die richtige Lage gebracht werden. Die geraden Fahrstraßen 11, 22 und 33 sind gemeinsam beschaltet.
Daher gibt es vier Eingänge (wieder über PNP–Transistore im Potenzial vertauscht,
was hier jedoch nicht eingezeichnet ist), die im Schaltbild rechts ein positives Signal erwarten.
Von diesen Leitungen aus werden, über Dioden entkoppelt, NPN–Transistoren angesteuert.
Jeder Transistor steht für eine Stellung eines Antriebs (1O, 1U, 2O,
2U, und so weiter). Die Ausgänge an den Kollektoren schalten die Weichentreiber–Transistoren.
Die Monoflop–Kette
besteht aus fünf Stufen mit den Ausgängen B1 bis B5. B1 bis
B4 werden mit den rechts gezeigten Eingängen an den Emittern verbunden. Während der
Zykluszeit werden die invertierten Ausgänge GND führen, wodurch die Antriebe 1 bis 4 in die jeweils richtige Lage gebracht werden.
Das erste Monoflop wird über den gemeinsamen Ausgang T
der Start–Ziel–Schaltung aus dem vorherigen Abschnitt gestartet. Es entzieht dieser
Schaltung über ein Flipflop GND (siehe oben). Das fünfte
(mit sehr kurzer Zykluszeit) setzt das Flipflop zurück, sodass eine neue Fahrstraße gewählt werden kann.
Aufmerksamen Lesern wird sicher schon aufgefallen sein, dass diese Logik so noch nicht
funktioniert. Zum einen müssten die Start–Ziel–Taster während der gesamten Stellzeit
gedrückt bleiben. Zum anderen würde die Zuordnung sofort wirkungslos, wenn der Start–Ziel–Schaltung GND entzogen wird.
Daher setzen die Ausgänge der Start–Ziel–Steuerung als Zwischenschritt eines von sechs
Flipflops, die zum Beispiel aus drei NE556 aufgebaut
werden können. Diese Flipflops werden gemeinsam vom fünften
Monoflop der Fortschaltung zurückgesetzt. Während sie gesetzt sind,
halten sie den betreffenden Ausgang der Start–Ziel–Steuerung mit GND verbunden.
[ ± ].
Zuordnungs–Schaltung der Fahrstraßenlogik.