Der Polungsmesswagen
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Zweck des Polungsmesswagens

 Der Zweck des Polungsmesswagens ist es, die Spannungsverhältnisse auf den Schienen sichbar zu machen, insbesondere die Spannungsverhältnisse zwischen zwei Speisungsabschnitten. Der Polungsmesswagen ist für gleichspannungs (DC) gespeiste Anlagen und für Digital gesteuerte (DCC) einsetzbar.

Das primäre Arbeitsfeld ist DCC. Mit diesem Wagen ist es möglich, zwei benachbarte Boosterabschnitte sehr einfach und schnell auf gleiche Polung zu prüfen.

Preis Die Bauteile des Polungsmesswagens kosten ca 6 bis 8 Euro, die Platine je nach Qualität 5 bis 8 Euro. Dazu kommt der Preis für zwei Drehgestelle für die oceanblau/beigen D-Zug-Wagen (Reihe 44746 .. 44750) der Fa ROCO mit ca 8 Euro/Stück. Begriffserklärungen DCC Signal

Das DCC Signal besteht aus zwei Rechtecksignalen, die entgegengesetzte Phasenlage aufweisen. Die Spitzenspannung beträgt (bei H0) ca 14 V bis 15 V, die Frequenz liegt bei ca 10 KHz. Das Signal A liegt an der linken Schiene, das Signal B an der rechten Schiene an.

Die Information, die das DCC-Signal vom Booster zum Decoder trägt, wird durch zwei verschieden lange Pulsdauern dargestellt. Im oberen Diagramm werden z.B. 3 Einsen (lange Pulsdauer) und dann 7 Nullen (kurze Pulsdauer) übertragen.

Die Leistung wird aus dem gleichgerichten DCC-Signal gewonnen. Immer eines der beiden Signale ist positiv und kann über je eine Diode zum Pluspol eines Speicherkondensators geleitet werden. Das andere Signal ist im gleichen Moment negativ und wird über eine andere Diode zum Minuspol des Speicherkondensators geleitet. Der Speicherkondensator liefert dann eine unterbrechungsfreie Gleichspannung.

Schweineschwanzleitung Die Power-Massen (Ground) aller Booster sollten miteinander verbunden sein, um eine Entstehung einer doppelten Schienenspannung sicher zu verhindern, beziehungsweise Lokomotiven mit versetzter Stromaufnahme ohne Unterbrechung über eine Boostertrennstelle zu fahren.

Einzelheiten können in den Artikeln von Allan Gartner (Wiring for DCC) und von Don Crano (Tips/Commons), im Internet bei DIGITRAX zu finden (Digitrax favorite web sites), nachgelesen werden.

Fährt eine Lok über eine Boostertrennstelle, fliessen Ausgleichsströme über diese Verbindungsleitung, die deshalb den vollen Boosterstrom tragen können muss (Empfehlung :2,5 mm**2 Querschnitt).

Die Power-Masse ist zu finden als kurzes Leitungsstück vom Gehäuse des DCS100 auf eine Lötöse (Digitrax bezeichnet dieses Stück als Pigtail, Deutsch: Schweineschwanz), wie auch als Anschluss auf der siebenpoligen Steckleiste des DCS100.

Um dieser Verbindungsleitung für alle Power-Massen einen einprägsamen Namen zu geben, möchte ich sie als "Schweineschwanzleitung" bezeichnen.
 
 

Beschreibung des Einsatzes und des Umfelds Das Prinzip des Polungsmesswagens wird durch folgende Grafik verdeutlicht.

Das Lampensymbol stellt jeweils ein Leuchtdiodenpaar mit weiterer Beschaltung dar.

Die Leuchtdiodenpaare (mit weiterer Beschaltung) sind über Halbachsenradsätze (Einzelheiten werden bei der Platinenbeschreibung erläutert) angeschlossen wie die Innenbeleuchtungen eines Drehgestellwagens, jedoch so, dass das vordere und das hintere Drehgestell unabhängige Beleuchtungen speisen.

Das vordere Drehgestell stehe auf dem Gleis des Boosterbezirks B,

das hintere Drehgestell stehe auf dem Gleis des Boosterbezirks A.

(Fahrtrichtung von links nach rechts)

Der Polungsmesswagen zeigt die folgenden vier Spannungen durch je ein Leuchtdiodenpaar an, in Klammern steht die Leuchtfarbe des Diodenpaares:

L1.) Spannung zwischen der linken und der rechten Schiene des Boosterbezirks A (gelb)

L2.) Spannung zwischen der linken und der rechten Schiene des Boosterbezirks B (gelb)

L3.) Spannung zwischen den jeweils rechten Schienen beider Boosterbezirke (rot)

L4.) Spannung zwischen der linke Schiene des Boosterbezirks A und der rechten Schiene des Boosterbezirks B (grün)

Wird der Boosterbezirk A mit einem DCC Signal gespeist, so leuchtet das Diodenpaar L1, bei DC (und Spannung > 12V) leuchtet entsprechend der Polung eine der Dioden.

Wird der Boosterbezirk B mit einem DCC Signal gespeist, so leuchtet das Diodenpaar L2, bei DC (und Spannung > 12V) leuchtet entsprechend der Polung eine der Dioden.

Sind die beiden DCC-Signale unabhängig voneinander, d.h. sie haben keinen gemeinsamen Pol, werden auch beim gleichzeitigen Speisen beider Boosterbezirke keine weiteren Lampen aufleuchten, da die Stromkreise für L3 und L4 nicht geschlossen sind.

(L3 und L4 sind über Boosterbezirk B, rechte Schiene hintereinandergeschaltet. Die Zusatzbeschaltung der Diodenpaare bewirkt, dass sie bei der halben Spannung noch nicht leuchten).

Speisen wir jedoch beide Boosterbezirke aus einem einzigen Booster, so wird das Diodenpaar L3 zusätzlich aufleuchten, da jetzt die linken Schienen elektrisch miteinander verbunden sind.

Jetzt vertauschen wir die Anschlüsse des Boosterbezirks B,so dass
Boosterbezirk A, linke Schiene und Boosterbezirk B, rechte Schiene miteinander elektrisch verbunden sind, sowie
Boosterbezirk B, linke Schiene und Boosterbezirk A, rechte Schiene miteinander elektrisch verbunden sind.

Nun wird L3 nicht mehr leuchten, aber L4.

Sind die zwei benachbahrten Booster durch eine Schweineschwanzleitung verbunden ( Im Moment nur bei Digitrax möglich, auf keinen Fall Digitrax und Lenz mischen!!!! oder anfragen, wie man das macht), wirkt dies so, wie wenn der momentan negative Pol der beiden Booster miteinander verbunden wäre. Damit würde bei gleichsinniger Polung zwischen den beiden benachbarten Boostern das Diodenpaar L3 wieder leuchten.

Schaltungsbeschreibung Die Schaltung des Polungsmesswagens ist recht einfach: Sie besteht aus vier Leuchtdiodenpaaren mit Zusatzbeschaltung und einem Taster, der bei Betätigung die linken Schienen beider Boosterbezirke über einen Schutzwiderstand (100 Ohm) verbindet.

Die Leuchtdioden sind antiparallel geschaltet. In Reihe hiermit liegt ein in Serie geschaltetes Zenerdiodenpaar und ein Strombegrenzungswiderstand. Das Zenerdiodenpaar bewirkt, dass die Leuchtdioden erst bei einer Spannung von mehr als 10V über den Radsätzen zu leuchten beginnen. Die Zenerdioden brauchen einen Strom von einigen µA, bis sich die volle Sperrspannung ausgebildet hat. In diesem Bereich übernimmt ein parallel zu den Leuchtdioden geschalteter Widerstand (1 kOhm) den Strom. Damit bleiben die Leuchtdioden in diesem Strombereich sicher dunkel.
 
 

PlatinenBeschreibung Die Schaltung ist auf einer Platine von 185 mm * 35 mm aufgebaut. Die Platine ist auch gleichzeitig das Bodenblech des Polungsmesswagens. Die beiden grossen Lötaugen sind zur Montage der Drehgestelle bestimmt. Auf einer der Stirnseiten des Wagens sind noch Rechtecke und vier Lötaugen auf der Platine angeordnet. Diese Lötaugen dienen zum Festschrauben der ROCO-Kurzkupplungskinematik. Die Rechtecke dienen der Justierung.

Die Platine wird, wie üblich von den niederen zu den hohen Bauteilen bestückt. Der Taster ist von der Firma Schadow.

An diesem Taster muss der NC (normally closed)-Anschluss weggeknipst werden.

Dies ist derjenige Anschluss des Tasters von den vieren, der zum Rand und zur Kupplungsseite hin liegt.

Damit wird ein Layout-Fehler ausgeglichen. Bei einer Neuauflage des Layouts des Polungsmesswagens wird dieser Fehler natürlich korrigiert.

Montage der Drehgestelle Die Drehgestelle der ROCO-Wagen (Reihe 44746 .. 44750) haben Halbachsen-Radsätze, d.h. der Radsatz ist in der Mitte elektrisch isoliert. Jede Lagerspitze ist mit der benachbarten Radscheibe elektrisch verbunden. Das Drehgestell hat auf beiden Seiten Metall-Lager für die Lagerspitzen. Dadurch werden von jedem Radsatz beide Pole für die Spannungsversorgung abgenommen. Das Drehgestell hat auf der Oberseite Flächen, auf denen normalerweise die Schleiffedern des Wagenbodens schleifen und den Strom abnehmen.

Beim Polungsmesswagen werden diese Schleifflächen über angelötete Litzenkabel mit einem der drei benachbahrten Lötaugen verbunden.

Ein Distanzröllchen 6mm Durchmesser mit 8 mm Länge erhält eine 3mm Gewindebohrung. Dieses Röllchen wird auf die Rastnase, die das Drehgestell normalerweise im Wagenboden hält, draufge"würgt". Das Röllchen wird nun von der anderen Seite an der Platine festgeschraubt, so dass sich das Drehgestell noch drehen kann. Diese Aktion wird für das zweite Drehgestell wiederholt.

Gewichte Um eine gute Kontaktaufnahme des Polungsmesswagens zu erhalten, klebt man noch zwei Bleigewichte (massive Zylinder, ca 25 mm Aussendurchmesser, 10 mm Innendurchmesser, 20 mm hoch, ca 90 Gramm) auf die Platine. Dabei liegt das Loch genau um den Kopf der Befestigungsschraube des Drehgestells. Kupplungsaufnahme Falls man den Polungsmesswagen mit einer Lokomotive schieben will, kann man eine der beiden Nachrüst-Kurzkupplungskinematiken von ROCO (Best-Nr 40343 oder 40344) an den Wagen schrauben. Die Höheneinstellung der Kupplung geschieht durch Unterlegscheiben zwischen Wagenboden und Nachrüst-Kurzkupplungskinematik. Testen Man nimmt eine regelbares Netzgerät und verbindet die beiden Pole mit den Anschlüssen des Boosterbezirks A, (Hinteres Drehgestell) und regelt die Spannung langsam hoch, ab etwa 10 V muss eine der beiden gelben Leuchtdioden leuchten. Das Netzgerät wird umgepolt und die Messung wiederholt. Nun muss die andere Leuchtdiode des Paares aufleuchten.

Man verbindet die beiden Pole des Netzgeräts mit den Anschlüssen des Boosterbezirks B, (Vorderes Drehgestell) und regelt die Spannung langsam hoch, ab etwa 10 V muss eine der beiden gelben Leuchtdioden leuchten. Das Netzgerät wird umgepolt und die Messung wiederholt. Nun muss die andere Leuchtdiode des Paares aufleuchten.

Man verbindet die beiden Pole des Netzgeräts mit den Anschlüssen der rechten Schienen beider Boosterbezirke ( Die Kupplungsseite des Wagens zeigt nach hinten, die Bauteileseite ist oben), und regelt die Spannung langsam hoch, ab etwa 10 V muss eine der beiden roten Leuchtdioden leuchten. Das Netzgerät wird umgepolt und die Messung wiederholt. Nun muss die andere Leuchtdiode des Paares aufleuchten.

Man verbindet einen Pol des Netzgeräts mit der linken Schiene des Boosterbezirks A, und den anderenPol mit der rechten Schiene des Boosterbezirks B und regelt die Spannung langsam hoch, ab etwa 10 V muss eine der beiden grünen Leuchtdioden leuchten. Das Netzgerät wird umgepolt und die Messung wiederholt. Nun muss die andere Leuchtdiode des Paares aufleuchten.
 
 

Einsatz und Bedienung Es ist vorrausgesetzt, dass

alle Booster einen Optokopplereingang haben,

alle Boosterbezirke beidpolig vom nächsten Boosterbezirk getrennt sind.

A) Die Booster sind nicht durch eine Schweineschwanzleitung verbunden Der Polungsmesswagen wird auf dem zentralennächsten Boosterbezirk aufgesetzt.

Die beiden gelben und das grüne Leuchtdiodenpaar sollten aufleuchten.

Nun fährt man den Wagen mit der Hand auf den nächsten Boosterbezirk zu. Steht der Wagen über der Trennstelle, sollte das grüne Leuchtdiodenpaar ausgehen. Dies macht augenfällig deutlich, dass ein Fahrzeug mit versetzter Stromaufnahme auf dieser Trennstelle stehen bleiben würde.

Man drückt nun die Taste des Polungsmesswagens.

Leuchtet während des Tastendrucks das grüne Diodenpaar auf, ist der nächste Booster richtig herum gepolt.

(Das rote Diodenpaar darf schwach mitleuchten, muss aber deutlich dunkler sein als das grüne Diodenpaar).

Leuchtet während des Tastendrucks das rote Diodenpaar auf, ist der nächste Booster falsch herum gepolt und die beiden Anschlüsse, die vom Booster zum Gleis führen, müssen vertauscht werden.

Man sollte die Prüfung nach dem Vertauschen wiederholen.

Leuchten während des Tastendrucks das rote und das grüne Diodenpaar gleichzeitig, so sind die Booster an verschiedene Zentralen angeschlossen!!!!! Das soll und darf natürlich nicht sein.

B) Die Booster sind durch eine Schweineschwanzleitung verbunden Der Polungsmesswagen wird auf dem zentralennächsten Boosterbezirk aufgesetzt.

Die beiden gelben und das grüne Leuchtdiodenpaar sollten aufleuchten.

Nun fährt man den Wagen mit der Hand auf den nächsten Boosterbezirk zu.

Steht der Wagen über der Trennstelle, sollte das grüne Leuchtdiodenpaar weiterhin leuchten (Die Taste wird nicht gedrückt). Dies macht augenfällig deutlich, dass auch ein Fahrzeug mit versetzter Stromaufnahme ohne Unterbrechung über die Trennstelle fährt.

Leuchtet das rote Diodenpaar auf, ist der nächste Booster falsch herum gepolt und die beiden Anschlüsse, die von diesem Booster zum Gleis führen, müssen vertauscht werden.

Man sollte die Prüfung nach dem Vertauschen wiederholen.

Leuchten das rote und das grüne Diodenpaar gleichzeitig, so sind die Booster an verschiedene Zentralen angeschlossen!!!!! Das soll und darf natürlich nicht sein.

Anmerkungen zum jetzigen Stand (Feb 2002) Einer der Polungsmesswagen ist fertig aufgebaut. Er könnte z.B. für Treffen verliehen werden.

Die Platine des zweiten Polungsmesswagens ist fertig bestückt, hat aber noch keine Drehgestelle. Diese Platine könnte ich abgeben (18 EUR).

Bei grösserer Nachfrage wird das Layout korrigiert und eine zweite Auflage hergestellt.

Die Layoutabbildungen eignen sich nicht gut zur Verkleinerung und Platinenherstellung. Wer diese Schaltung nachbauen will, den bitte ich, sich mit mir (Thomas Müller) in Verbindung zu setzen. Bitte geben sie an, ob sie eine Platinenvorlage (positiv) (ca. 2.5 EUR), eine Platine (ca. 5.- bis 8.- EUR) oder ein fertiges Gerät (ohne Drehgestelle) (?) haben möchten. Ich sehe dann, was ich tun kann und werde einen Vorschlag dann hier als eigene Datei oder im FREMODCC veröffentlichen. Also bitte nicht gleich Geld in einen Umschlag stecken und abschicken!!!!

Da ich das Gerät nicht unter kommerziellen Gesichtspunkten entwickelt habe, muss ich eine Haftung für Schäden, die durch den Gebrauch des Gerätes entstehen, ausschliessen. Für Informationen zu Schwierigkeiten wäre ich jedoch dankbar und würde diese sobald als möglich beheben.

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