Heute wende ich mich an Euch mit der Bitte um Hilfe. Ich habe eine nicht ganz unknifflige Aufgabe.
Ich konstruiere gerade eine kleine Dampflok, und die soll sowohl analog wie auch digital betrieben werden können - ohne Umbauten. Ich habe mir die einschlägigen Sachen zu Gemüte geführt, die Anleitungen und Dokumentationen zu Zimo-Decodern und DIETZ-Soundmoduln beschafft und die einschlägigen BBF-Beiträge gelesen. Das Meiste davon habe ich auch verstanden
.Aus Platzgründen bin ich auf ZIMO MX64(H/V) angewiesen sowie auf DIETZ micro xs mit einem Lautsprecher DLS EM. Als Rauchentwickler soll ein Seuthe-6V-Typ zum Einsatz kommen (von LGB® aus Service-Schutzgründen als 5V-Typ verkauft), für die Spitzenlichter Glühlampen mit 6V und ca. 100mA. Der Motor wird ein Faulhaber 2232 024 SR sein (gut 8,4W). Über den Sinn oder Unsinn von Rauchgeneratoren wurde hier auch schon mehrfach diskutiert, das brauchen wir nicht zu wiederholen (z.B. "Rauchschwaden sollten's halt schon sein", phpBB2/viewtopic.php?t=4116 ). Der geplante Destillierer braucht kalt ca. 500mA und warm mindestens 250mA, er kann also nicht am MX64H/V betrieben werden. Ich bin jedoch zufrieden damit.
Das sind aber noch nicht alle meine Begehren. Ich möchte auch, dass die Lichter und der Rauchgenerator im Analog-Betrieb ebenso gut funktionieren wie digital. Bevor jetzt alle "iiih" schreien: Ich habe weder eine Anlage noch das Geld für eine Digitalzentrale und brauche das zu Hause auch nicht, da ich - wenn überhaupt - nur mit einer Lok fahre.
Normaler Weise regele ich das im Analog-Betrieb so: Ich zwacke über Leistungsdioden in einer antiparallelen Doppelkette irgendwas so um die 4,8 bis 6V von der Schienenspannung ab, bevor sie den Motor erreicht (Spannungsabfall je Diode wegen des Silizium-Übergangs rund 0,6 Volt).
Parallel betreibe ich an der Schienenspannung einen positiven Festspannungsregler mit 6V (7806, meist Kurzschluss-feste 3A-Typen von Motorola). Darüber betreibe ich Dampfentwickler und Licht, optional mit einer Fahrtrichtungs-Differenzierungsstufe:
Leider sterben die Gruftis wie ich, die noch analog fahren (und beileibe nicht mit dem viel geschmähten "Trafo", sondern mit wesentlich eleganteren Lösungen), allmählich aus. Will ich also nicht den Ausschluss auf Fahrtagen riskieren, muss mein Zwerg auch digital betreibbar sein. Bitte keine Glaubensfragen, das hatten wir alles schon 'mal.
Zunächst einmal kam ich auf folgenden Plan:
Über einen vierpoligen Umschalter wird die Schienenspannung in einer Position (digital) an den Decoder mit nachgeschaltetem Sound gelegt und der Motor an den Decoder "geklemmt". In der anderen Position des Schalters (analog) hingegen ist ein Pol des Motors direkt mit einer Schiene verbunden, der andere über die besagten antiparallelen Diodenketten mit der anderen. Das ist nicht so abwegig, wie es zunächst klingt, denn das kleinste DIETZ-Soundmodul (micro xs) passt gerade so, ist aber nicht analog-kompatibel. Will sagen, im Analog-Betrieb gibt's keinen Sound und das Modul muss auf jeden Fall "vom Netz", um Schäden zu vermeiden.
Abgesehen von vielen Kabeln löst der Schalter mein Problem. Aber...
Erstens ist der Rauchentwickler noch nicht berücksichtigt. Der braucht für den Analog-Betrieb seinen Spannungsregler und muss natürlich für Indoor-Betrieb abschaltbar sein (@squirrel4711: Danke für den "toxischen" Hinweis damals!). Den können wir also - abgesehen von Platzproblemen - mal ausklammern. Denn wird nur der Destillierer über den Regler betrieben (denn dass es um einen Solchen handelt, habe ich auch erst von Rainer gelernt), braucht er wegen seiner Trägheit sowieso kaum Pufferung und schon gar keine Fahrtrichtungs-Differenzierung. Auch werden die Funktionsausgänge des Decoders nicht über Gebühr belastet.
Zweitens: fido meinte, ich könne ohne Probleme auch im Analog-Betrieb meine Spitzenlichter an den Decoder anschliessen. Das ist wohl richtig. Nur - woher kommt deren Pufferung bei Stromunterbrechungen, speziell bei einem Zweikuppler? Bevor die Lämpchen fröhlich vor sich hin flackern, verzichte ich lieber ganz darauf. Als Alternative bietet sich wohl nur an, den Festspannungregler doch mit fetten Elkos zu puffern und die Lampen über eine Fahrtrichtungs-Differenzierung da dran zu hängen, so wie oben gezeigt.
Kommen wir nun zum eigentlichen Problem. Der Analog-Betrieb ist wohl unterdes klar: Dem Motor werden von der verfügbaren Spannung an den Schienen rund 4,8 bis 6V über Dioden entzogen. Das ist konstant und hat nur den Nachteil, dass der volle Motorstrom (Spannungsteiler!) durch alle Dioden fliesst, weswegen die a) ausreichend dimensioniert und b) eventuell gekühlt werden müssen.
Bei z.B. 24V Maximalspannung am Gleis erreichen den Motor also 19,2 bis 18V. Auf diese Werte wird das Getriebe eines 24V-Motors ausgelegt, damit die Geschwindigkeit des Modells zum Vorbild passt (hier: 25km/h - hallo Max!).
So - nun zur Kernfrage, denn da habe ich trotz sorgfältigen Studiums der CV-Angaben als Newbie in Digital-Fragen keine Antwort gefunden.
Ist es möglich, einem ZIMO-Decoder der MX63/64-Familie beizubringen, dass er die ersten 6V oder ein vergleichbares Gegenstück bei PWM (Impulsbreitenmodulation) von der gemittelten Spannung am Motor abzwacken soll?
Ich weiß, dass die Anfahrspannung einstellbar ist. Aber verschiebt sich dadurch a) der gesamte Regelbereich nach oben oder b) liegt ab z.B. 6V gleich die gesamte verfügbare Spannung am Motor?
Im Fall a) käme mein Schaltplan von oben zum Einsatz (Abzwacken über Dioden nur im Analog-Betrieb). Im Fall b) wäre der unangenehme Effekt, dass der "Faulhi" ab 6V plötzlich losbrettert - und mit ihm die Lok
. Das fände ich nicht ganz so prickelnd, zumal die Anfahrspannungen der Glockenankermotore mit 1,2 bis 2V unter Last ohnehin schon recht gering sind. Zunächst habe ich angenommen, dass das Rechtecksignal der PWM ("Pulse Width Modulation", Impulsbreiten-Modulation, http://www.themt.de/el-1052-drrg-49.htm ) die schnell schaltenden Dioden herzlich wenig interessiert. Aber das ist natürlich falsch! Die Dioden kappen gnadenlos die unteren n Volt von der verfügbaren Spannung ab, ob die nun geglättet, als Sinuswellen oder Rechteck-Signal vorliegt. Übrig bleiben nur die oberen Teile des Rechteck-Signals.
Daher würde die richtige Lösung für Fall b) heißen: Die Anfahrspannung wird am Decoder nicht herauf gesetzt, sondern bleibt, wo sie ist, und dem 24V-Motor werden stets die unteren n Volt abgezwackt.
Bei einer PWM liegt immer die volle Spannung am Motor (was auch sinnvoll ist, damit der stets den vollen verfügbaren Strom "ziehen" kann). Die verbleibende Frage ist also, wie reagiert der Glockenankermotor auf Rechtecksignale, denen die unteren 6V fehlen? Die Sache hat nämlich noch einen weiteren "Haken". Durch das Abkappen der "unteren" 6V verändert sich das Verhältnis von Amplitude (Ausschlag) zu Impulsdauer (t1) ganz erheblich. So erheblich, dass es gut sein kann, dass ein Glockenankermotor meint, er müsse seine Tätigkeit schon längst aufgenommen haben. Schaut 'mal hier im dem Diagramm (x = Zeit, y = Amplitude). Zumindest meine Tests mit (nur) rund 85Hz Frequenz bestätigen diese Befürchtung.
Für sachdienliche Hinweise dankt im Voraus die Entwicklungsabteilung Frankfurt am Main
.Beste Grüße,
Viele Grüße, fido