Rechnergesteuerte N-Fahrzeuge

Published:

29 October 2016

Anlässlich unseres Schautages beim MEC Bielefeld e.V. konnten wir immer wieder beobachten, wie fasziniert und interessiert die Besucher diese kleine Miniaturwelt und hier besonders die kleinen CAR-Fahrzeuge im Maßstab 1:160 bestaunt haben, die an den Haltestellen anhielten, die Warnblinker setzten, anschließend den Richtungsanzeiger einschalteten um dann wieder Fahrt aufzunehmen. Viele Fragen konnten bei dem Besucherandrang nicht sachgerecht beantwortet werden, weil an diesem Tag die Zeit dafür nicht gereicht hat alle Fragen ausführlich zu beantworten. Aus diesem Grund wollen wir hier die Voraussetzungen und die Komponenten für den Betrieb unseres CAR-Systems auf der Clubanlage gerne näher erläutern.

Anlässlich unseres Schautages beim MEC Bielefeld e.V. konnten wir immer wieder beobachten, wie fasziniert und interessiert die Besucher diese kleine Miniaturwelt und hier

Zunächst ist festzuhalten, dass 2 Voraussetzungen erfüllt werden müssen:

1. Das Fahrzeug muss geführt werden. Das Prinzip der Fahrzeuglenkung beruht auf der Nachführung eines Magneten an einem Eisendraht, wie es die Fa. Faller.de vertreibt. In die "Straße" wurde mittels einer Fräse eine kleine Nut gefräst in die der Leitdraht (Eisendraht) eingeklebt wurde. Wir vom MEC Bielefeld haben uns nach ersten Anfängen für eine etwas andere Lösung entschieden: Wir verwenden statt des Eisendrahtes ein 1 mm starkes und 3 mm breites Magnetband. Um das Magnetband auf dem Holz-Untergrund aufzubringen haben wir keine Rille von 3 mm Breite eingefräst, sondern wir haben 1 mm starke Pappe aufgeklebt und mit 2 parallel geführten Cuttermessern eine Nute erstellt und das Magnetband eingeklebt.

Der Vorteil ist, dass die Lenkschleifer durch die stärkere Kraft des Magnetbandes besser in der Spur gehalten werden. An der Vorderachse eines jeden Fahrzeugs ist ein Messingblech so montiert, dass die Räder nach beiden Seiten ausschwenken können. Auf diesem Messingblech ist ein kleiner Magnet aufgeklebt. Wird jetzt das Fahrzeug auf die so präparierte Straße gesetzt, zieht es den Magneten zum Magnetband hin. Dabei wird das Messingblech geschwenkt, die Vorderachsen eingeschlagen und dann kontinuierlich über das Band geführt. Das Fahrzeug bleibt in der Spur.

Für Straßenkreuzungen und Abzweigungen haben wir auf vorgefräste Grundplatten zurückgegriffen, wie sie die Firma Streetsystem.de herstellt, denn die Überschneidung der Magnetstreifen ist an den Kreuzungspunkten optimal abgestimmt auf die Winkel mit denen sich die Magnetbänder kreuzen. Außerdem sind in diesen Grundplatten bereits die Bohrungen (30mm / 32mm) enthalten für die nachfolgend beschriebenen Car-Weichen. Hier können auch die Magnetbänder geordert werden.

Damit den Fahrzeugen übermittelt werden kann, dass der Blinker links oder rechts aktiviert wird, muss ein Kontakt das entsprechende Signal vom Decoder senden. Den fertigen Servoweichen fehlt hier die Möglichkeit einen Kontakt einzubauen. Wir verwenden ausschließlich Hallsensoren, die wir in Kleinarbeit an den Weichen einarbeiten mussten.

Als Abschluss wird die Oberfläche z.B. mit einer sehr dünnen Folie, wie wir sie von Blister-Verpackungen her kennen, abgedeckt und verklebt. Erst wenn die Weiche einwandfrei arbeitet und sowohl die Endstellung als auch die Bewegungsgeschwindigkeit zur Zufriedenheit funktionieren, sollte die Straßenfarbe mit einer Rolle aufgetragen werden.

Für die Einstellung der Servos haben wir das kostenlose Programm von der Homepage von http://www.modelleisenbahn-claus.de/download.htm genommen. Das CAR-System arbeitet mit DCC kompatiblen Decodern. Durch diesen Vorteil können wir für die Modelleisenbahn die gleichen Grundkomponenten verwenden und haben keine Doppelinvestition.

Es gibt noch mannigfache Möglichkeiten beim Bau von Ampelanlagen, Kreuzungen mit Straßenbahnen oder Vorfahrtsregelungen. Wir würden den Rahmen an dieser Stelle sprengen. Auch wir lernen ständig hinzu und erarbeiten uns neue Wege. Tipps und Hinweise finden sich auch auf der letztgenannten Homepage.

2. Da keine Spannung von außen zugeführt werden kann wie bei der Modelleisenbahn, muss diese in Form von Akkus mitgeführt werden. Damit die Fahrzeuge halten gibt es Stoppstellen. In der ursprünglichen Ausführung geschieht dieses durch Magnetspulen, die den eingebauten Reedkontakt im Fahrzeug beeinflussen, der wiederum den Motor abschaltet. In dieser einfachen Form würde ein nachfolgendes Fahrzeug auffahren.

Bei der Steuerung wollten wir deshalb einen anderen Weg beschreiten: Wir haben Decoder in die Fahrzeuge eingebaut da uns hier mehr Möglichkeiten gegeben wurden. Die STOP- und weiteren Funktionen werden mittels Infrarotsignal übertragen. Vorne ist eine Infrarot-Fototransistor für den Empfang der digitalen Signale. Durch die rückwärtige IR-Diode erhält das nachfolgende Fahrzeug die Informationen Abstand zu halten bzw. anzuhalten.

Alle N-Fahrzeuge im Maßstab 1:160 haben wir mit Decodern versehen, die über Ein- und Ausgabeschnittstellen verfügen für Infrarot-Fotozellen und Infrarot-Leuchtdioden. An den aber auch Reedkontakte und Hallsensoren angeschlossen werden können.                          

      Anschlüsse des CAR-Decoders DC08-I    Abmessung: 7*15*2,5 mm

Alle diese Informationen gehen an die Motorsteuerung und an die verschiedenen Leuchtdioden wie Blinker, Warnblinker, Rück- und Bremslichter. Manche Modelle können auch die Innenbeleuchtung bei Bussen oder das Fernlicht aktivieren. Bei Feuerwehrfahrzeugen auch die diversen Blaulichter. Die Entscheidung das Fahrlicht einzuschalten kann sowohl über ein bordeigenes Fotoelement als auch über Infrarot LEDs, die z. B. am Straßenrand platziert sind, erfolgen. All diese Funktionen sind in weiten Teilen modifizierbar d. h. wie lange ein Blinklicht leuchtet oder welche Taktung gewünscht wird, lässt sich über sog. CV´s, das sind Konfigurationsvariablen, einstellen. Die Einstellung erfolgt bei unserer N-Anlage über eine ROCO Z21-Zentrale, da diese nach dem DCC-Verfahren arbeitet. Dabei erfolgt kein Eingriff in das Fahrzeug, sondern die Informationen werden über eine IR-LED auf den Fototransistor vorne am Auto übertragen.

Ganz zu schweigen von den vielen Einstellmöglichkeiten für die Motorsteuerung. Mit welcher Geschwindigkeit soll ein Fahrzeug anfahren oder abbremsen, oder wie lange soll ein Bus an einer Haltestelle halten? Was in der Realität bisher nur bedingt realisiert werden konnte – das automatische Abbremsen und wieder Anfahren hinter einem vorausfahrenden Fahrzeug – hier ist es bereits Bestandteil unseres Digitalsystems auf der kleinsten unserer Spurweiten. Damit das Folgefahrzeug nicht ruckartig beschleunigt oder abbremst, wird vom vorausfahrenden Fahrzeug über die Infrarotschnittstelle – vereinfacht ausgedrückt - die derzeitige Geschwindigkeit übermittelt und im nachfolgenden Bus entsprechend verarbeitet um eine möglichst homogene Fahrweise zu erzielen.

In der Erstausstattung sind die N-Busse mit einem NC-Akku von 1,2 Volt und 280 mAh bestückt. Dieser wurde ausgebaut und durch Lipo-Akkus mit 3,7 V und einer Kapazität zwischen 70-140 mAh ersetzt- je nach Größe des Fahrzeugs. Die Spannung für den Antriebsmotor war jetzt auch besser was zu einer etwas höheren Geschwindigkeit führte.

Neben der internen Steuerung im Fahrzeug ist auf unserer Clubanlage auch eine externe vorhanden. Da sind zunächst einmal die versteckt angebrachten Infrarot-LED´s an den Straßenrändern, die jedem Fahrzeug mitteilen, dass z.B. der Blinker eingeschaltet werden soll wenn sich die Fahrtrichtung ändert oder dass das Fahrzeug anhalten muss, weil ein anderes Vorfahrt hat. Diese digitalen Informationen kommen von Bausteinen die je 8 verschiedene Befehle übermitteln können. Z.B. STOPP, Licht AN/AUS, Warnblinker AN/AUS oder Fahrstufe 14/28 usw. Daneben haben wir von https://www.modellautobahnen.de Decoder bezogen, die je 8 Servos für Weichen, Parkplätze oder Schranken steuern können. In der Selbstbauversion war für uns dieses die preiswerteste Lösung.

Diese Decoder arbeiten ebenfalls nach dem DCC-Protokoll. Damit haben wir die Möglichkeit, über einen PC mit einem Steuerungsprogramm die Weichen für unsere Busse und LKWs zu stellen. Aber auch mit einem Steuergerät, der Multimaus oder einem Smartphone können wir ebenfalls und gleichzeitig auf diese Servos zugreifen.

Fazit:
Wer an die Fahrzeugdecoder Drähte anlötet, sollte schon einige Erfahrung mitbringen und einen Lötkolben mit einer bleistiftähnlichen Spitze benutzen. Das gleiche gilt auch für die sehr kleinen LEDs der Fahrzeugbeleuchtung.

Die hier gemachten Aussagen geben nur einen kurzen Abriss wieder. Die Nennung von Lieferanten oder Produkten soll nur zur Information dienen, sie stellt keine Wertung oder Empfehlung dar. Alle Angaben wurden nach bestem Wissen gemacht, es kann keinerlei Haftung oder Gewähr bei einem Nachbau übernommen werden.