Ansteuerung der Servos

Ansteuerung im Analogbetrieb

Servos benötigen, wie jeder andere Weichenantrieb auch, elektrische Signale zum Schalten der Weichen. Da Servos aber Motoren sind, benötigen sie Dauerstrom, um die Weiche umzustellen und danach die Weichenzunge in ihrer jeweiligen Endlage zu fixieren. Taster und auch die gewöhnlichen MpC-Weichen-Decoder liefern aber nur einen kurzen Stellimpuls.

Es wird also noch eine Servo-Ansteuerung benötigt, die nach dem Empfang eines Schaltimpulses den Servo selbständig steuert. Die Anschaltung muss dafür sorgen, dass der Dauerstrom für den Servo nur solange anliegt, bis die Weiche umgelaufen ist. Da die Weichenzunge der Steuerung aber nicht mitteilt, dass sie ihre Endlage erreicht hat, muss die Steuerung also in der Lage sein, sich zuvor eingestellte Endlagen zu merken und dementsprechend die Stromzufuhr steuern. Außerdem soll sie den Servo-Stellarm in der jeweils erreichten Endlage fixieren, so dass ein Verstellen der Weiche durch fahrende Züge oder versehentlich von Hand nicht möglich ist.

Wie macht die Servo-Ansteuerung das? Der Modellbahner schließt an die Ansteuerung ein sogenanntes Programmiergerät an, das ist ein kleines Kästchen mit mehreren Tastern, und stellt damit den Weichenumlauf ein. Das Besondere an einem Servo ist, dass sich sein Motor relativ präzise in vielen kleinen Teilschritten drehen kann, also ausgehend von einer eingestellten Ausgangsposition den Stellwinkel seines Stellarms Grad um Grad verändert. Beim Programmieren wird die Weichenzunge per Tastendruck schrittweise in die jeweilige Endlage gefahren, wobei sich die Steuerung merkt, wieviele Schritte bis zur linken bzw. rechten Endlage benötigt werden. Und diese Stellschritte werden dann mit jedem späteren Weichenstellbefehl reproduziert,egal, ob der von einem manuell betätigten Taster kommt, oder von einer Computersteuerung.

Solche Anschaltungen werden üblicherweise mit Mikroprozessoren bestückt, deren Programm solche Dinge wie Stellgeschwindigkeit, Endlagen-Einstellung, Relais-Ansteuerung für Herzstückpolarisierung usw. steuern.

Für diesen Zweck hat MpC-Anwender Winfried Koehne eine SCU (Servo Control Unit) entwickelt, die auch bei mir im Einsatz ist. Sie besteht aus einer Platine, die zur Ansteuerung von jeweils 4 Servos dient. Diese Platine hat einen Stelleingang für die 4 Servos und 4 Ausgänge. Damit kann entweder ein Servo direkt oder aber eine kleine Zusatzplatine mit zwei Relais für die Herzstückpolarisierung angesteuert werden, die auch die Stellimpulse an den Servo weiterleitet.

Anmerkung: An den Stelleingang können natürlich auch normale Taster anstelle des MpC-Weichendekoders angeschlossen werden. Der SCU ist es nämlich völlig egal, auf welche Weise sie ihren Stellimpuls erhält.

Das "Programmiergerät" wird nur zur korrekten Einstellung des Servos benötigt (Stellgeschwindigkeit, Endlagen der Weichenzunge). Auf diese Weise kann man jede einzelne Weiche individuell einstellen. Während im sichtbaren Bereich ein vorbildlich langsames Umlaufen der Weichenzungen gewünscht ist, kann man im Schattenbahnhof darauf verzichten, was die Einstellung einer Fahrstraße dort beschleunigt.

Die vorgenommenen Einstellungen werden mittels Knopfdruck am Programmiergerät in der SCU gespeichert und dann von ihr für künftige Stellvorgänge verwendet.

Diese kleine Relaisplatine wird bei Bedarf in der Nähe der Weiche installiert. Sie versorgt auf kurzem Wege über ihre zwei Relais das Herzstück der Weiche. Vom Ausgang der SCU geht ein Flachbandkabel an diese Platine. Am zweiten Stecker der Platine wird dann das Anschlusskabel des Servos angeschlossen.

Das Programmiergerät verfügt über drei Tasten, mit denen alle Einstellungen vorgenommen werden können.

Hier sind drei SCU zu sehen, so wie ich sie am Rande des Schattenbahnhofs montiert habe. Auf den Lötleisten kommen die Stellimpulse von der Steuerung an (sie könnten auch von Tastern stammen). Hier werden dann Flachbandkabel angelötet, die am anderen Ende einen Pfostenstecker aufgedrückt bekamen, der im Stelleingang der SCU steckt.

Im Hintergrund ist die separate Stromversorgung für die SCU und den Stellstrom der Servos zu erkennen. Dieses Netzteil stammt von Reichelt und ist mit 5A Ausgangsleistung genügend groß dimensioniert, um alle SCU und Servos mit Strom zu versorgen. Es ist kurzschlussfest und verfügt über einen Überlastschutz. Inzwischen hat Reichelt bessere, weil mit sicherem Anschlusskabel für 230 V versehene Schaltnetzteile im Programm.

Wer seine Anlage digital betreibt und/oder seine Weichen mittels Weichendecodern schaltet, kann auf entsprechende Produkte der jeweiligen Digitalanbieter zurückgreifen, die unmittelbar die Servos ansteuern, was natürlich preisgünstiger ist, als die Verwendung von Weichendecodern, die mit einem Impuls eine weitere Servo-Ansteuerung bedienen. Ich kann an dieser Stelle nicht sämtliche Produkte aufführen, aber auf zwei typische Vertreter dieser Spezies verweisen.

Zum Einen ist hier für SX-Anwender der sogenannte Flüsterantrieb von Rautenhaus zu nennen. Das ist ein Komplett-Produkt bestehend aus einem Decoder im bekannten, übersichtlichen Kästchen mit Schraubklemmen, der bereits die Ansteuerung für zwei Servos und zusätzlich zwei auf die Steuerung abgestimmte Servos nebst Montagematerial und Stelldrähten incl. Spezialhalterung enthält. Der "Komplett"-Philosophie folgend sind natürlich auch Kontakte zur Herzstückpolarisierung oder andere Funktionen bereits enthalten, was den Zukauf weiterer Bauteile überflüssig macht. Dieser Decoder wird - wie üblich - direkt an den SX-Bus angeschlossen.

Für DCC-Anwender gibt es einen 4-fach/8-fach Servodecoder von JoKa electronic. Mit einer Baugruppe können insgesamt vier/acht Servos geschaltet werden. Zudem ist das Bauteil recht preiswert, allerdings ein Bausatz, bei dem man selbst zum Lötkolben greifen muss. Praktisch: Bedienungsanleitung/Bauanleitung und Anwendungsbeipiele stehen als pdf-Datei zum download zur Verfügung. Allerdings gilt es zu beachten, dass für die Herzstückpolarisierung entweder zusätzliche Baugruppen gekauft oder aber Relaisbaugruppen selbst hergestellt werden müssen. Jedenfalls kann der 8-fach-Decoder 8 Relais ansteuern.