Märklin Weichenantrieb Studie                                                                             Apr-05 Ronald Kwas  (überarbeitet Mar 2019)

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Hintergrund:  Bei der Entwiklung und Konstruktion unserer neuen Maerklin C-Gleis Anlage habe ich mich naher über über die Gleise und elektrischen  Weichenantriebe vom Typ 74490 informiert.  Das M. Nickl C-Gleis Buch (Ref 1) war informativ, aber das Thema Weichenrückmeldung (geschweige realistische) blieb erstaunlicherweise unbehandelt.  Bei unserer digital gefahrener und analog gesteuerten (der Computer soll ja nicht den ganzen Spass haben!) Anlage, sollten die ausser Sicht im Schattenbahnhof verborgenen Weichen direct überwachbar sein...und zwar nicht nur durch die Stellung der Knöpfe am Stellpult sondern über LEDs, die die wirkliche Stellung angeben …ich hatte sowieso vor, anstatt altmodische Maerklin Stellpulte, industrielle Standardschalter vom Typ “two position, momentary action, center OFF” an einem selbstgefertigten Steuerpullt einzusetzen.  Und selbst in einer Volldigitalen Anlage ist die “Weichenrückmeldung” keine echte Rückmeldung, sondern eigentlich, und besser ausgedrück nur eine “Weichenansteuerungsmeldung”…von Rückmeldung sollte hier eigentlich keine Rede sein…und da wir vorhaben, auf dieser Anlage digital zu Fahren, aber Analog zu schalten, haben wir noch nicht diese “Pseudorückmeldung” vorhanden. 

Ich habe mir also vorgenommen die Weichenantriebe naher anzusehen, under dem Gedanken …vielleicht könnte ich ein Rückmeldesignal dem Antrieb entnehmen…laut Buch  haben sie eine interne Endabstellung, zweifellos eingebaut um vor verbrannten Antriebe, die keine hatten, aber mit Dauerstrom angesteuert wurden, vorzubeugen.  Diese Endabstellung ist mit einem Klick in beiden Endlagen beim Bewegen des Ankers wahrnehmbar…also dachte ich mir “wenn Du Glück hast, benutzt Maerklin diese kleinen Nanoschalter (Ref 2) wie auch im Buch bei den Schaltgleisen gezeigt” (Kapitel 13.   C-Schaltgleise mit Microschaltern)…dies erwiess sich auch als der Fall nach einer vorsichtigen Entfernung des Blechgehaeuse und Untersuchung (siehe:  Bilder). 

Eine weitere sorgfältige technische Untersuchung ergab folgenden Stromkreis:

Schaltplan Weichenantrieb Märklin 74490

Funktionweise:  Licht bzw.Weichen und Schaltwechselstrom Spannung wird durch das mittlere Kabel (L) auf beide Schalter eingespeist.  Strom fliesst, baut magnetische Kraft auf, der den Anker aber erst durch eine Erdung ihrer Steuerungskabel (1 und 2) bewegt.  Bei Benutzung der originallen Märklin Stellpulten sorgen diese durch eine Kippmechanik dafur, das jeweils nur ein Kabel, und das nur momentan, geerdet wird…Punkt1:  Beim Einsatzt fremder Schalter, sind Tasterkippschalter an besten geeignet!  Die Endabstellung des Stroms wird durch die beiden Nanoschalter * im Antrieb zusätzlich gesichert.  Sie verhindern, das kein (weiter unnötiger) Strom fliesst, nachdem sich der Antrieb in der gewünschten Stellung befindet (selbst bei Dauerstrom).  Die Schalter schalten den Strom ab, nachdem sie in den Endlagen durch den Anker angetastet werden.  Die Schalter sorgen auch dafür, das jeweils nur Strom in “der anderen” Spule fliessen kann, um die Bewegung in die andere Stellung zu ermöglichen.

Antriebstellung:  Gerade

Die Idee entwickelt sich:  …aber erfahrene Elektrotechniker werden hinzu vielleicht sofort erkennen, das dies kein einfacher Schalter, sondern ein Umschalter (Form “C” genannt) ist.  Wenn sein Mechanismus in dieser Stellung schaltet, wird der Strom nicht nur abgeschaltet, sondern von Kontakt NC auf den (im originalen, unbenutzten) NO umgeschaltet…und ein Kontakt der Endstellungsbedingt, und nur nach dem Schalten Spannung hat, hat interessante Möglichkeiten!

Der  NO Kontakt des Schalters SW1 ist dabei verdaechtig günstig angebracht!  Durch den geringsten Aufwand, sprich durch bloß den Anschluss, eines Widerstands und einer LED könnte man mit diesem Kontakt die wirkliche und bestätigte Endlage des Anker (also erfolgreiches Umstellen und so Echte Rückmeldung!) der Weiche anzeigen!  Tests erwiesen, diese Umrüstung als machbar und fehlerlos funktionierend!  Das “Rückmeldekabel” wird zurück an das Stellpult geleitet, und durch den Wiederstand und LED geerdet…einfacher geht’s wirklich nicht! 

…aber ganz einfach ist es nie!  Schalter SW2 hingegen ist leider nicht so günstig vorbereitet.  Die Verbindung zu seiner Spule liegt auf dem C Kontakt, die Versorgungsspannung wird also nicht umgeschaltet..  Um den selben Trick hier zu benutzen, müssen leider erst die C und NC Verbindungen von der Platine zum Schalter getauscht werden (siehe: Bild 2. , sodas die Spulenverbindung, und also Lichtspannung wie bei SW1, am C Kontakt liegt, und dann auch umgeschaltet wird).  So  modifiziert, ist die originale Function des Schalter SW2 unverändert (er unterbricht immernoch den Spulenstrom bei Ereichung der Endlage), aber durch das Tauschen der Kontakte wird, ähnlich wie bei SW1, die Rückmeldung durch den NO Kontakt ermöglicht.  Danach laesst sich, genau wie bei SW1, die bestaetigte Endlage durch einen Widerstand und eine LED realisieren.  Wenn Märklin nicht nur den Schalter so anbringen könnte, sondern auch noch die beiden NO Anschlüsse durch einen Stecker ans Tageslicht bringen könnte…dann könnten sie auch ein Rückmeldekabelset als Zubehör verkaufen!

Funktionsweise, (nach Umrüstung) genau betrachtet:  Angenommen der Anker wird durch Erdung der linken Steuerverbindung (1) in die gerade Stellung (also nach links) bewegt, so schaltet der Anker, bei Erreichung der Endlage, den Nanoschalter um.  Dieser beendet den kurzzeitig fliessenden Aktivierungsstrom durch die Spule (Spulenwiederstand liegt etwa bei 12.9Ohm, ergibt also eine Stromstärke von 1.2A und deswegen satte 19,8Watt, die der Antrieb nie auf Dauer aushalten würde), und zur gleichen Zeit, schaltet die Spannung auf die Rückmeldung (diese wird durch einen üblichen strombegrenzenden Widerstand (z.B. 1.5kOhm) auf einen minimalen Wert von 10mA gehalten.  Diese Strommenge dagegen ergibt 7μWatt in der Spule, was die LED zum saftigen Leuchten bringt, sie aber ewig aushalten wird! 

In der abweichend Stellung (Erdung des Steuerkabels 2) ändern sich die Betätigungsrichtung, und der betätigte Schalter ist in diesem Fall SW2. 

Es ändert sich wenig am Arbeitsvorgang. 

 
Umgerüsteter Weichenantrieb mit Rückmeldung

Mechanisch gesehen:  Der NO Kontakt der beiden Schalter wird jetzt benutzt, da sich aber mechanisch nichts geändert  hat, erfordern diese Änderungen keinen weitere Mechanische Kraftentwicklung von den Spulen.  Zusätzlicher Strom wird nicht während der Spulenbetätigung gezogen.  Die mechanische Betriebsfunktion und Sicherheit sind total unbeeinträchtigt. 

Elektrisch gesehen:  Die (originale) elektrische Betriebsfunktion und Sicherheit ist ebenfalls unbeeinträchtigt, aber zusätzlich zu der originalen elektrischen Funktion (die immer noch die gefürchtete Spulenerhitzung verhindert), fliesst nach dem Umschalten, LEDstrom durch den zuletzt geschalteten Schalter, und zeigt deren Betätigung an.  Dieser wird durch den üblichen strombegrenzenden Widerstand gering gehalten.  Der "andere" Schalter bleibt in der unbetätigten Stellung (C verbunden mit NC) in Bereitschaft für die nächste Weichenumschaltung.  Beim nächsten Umschalten erlischt die anzeigende LED, das gleiche Umschaltverfahren findet auf der "anderen Seite" statt, versorgt so die andere LED durch ihren eigenen Widerstand. 

Handbetrieb der Weichen  Nach dem Einbau eines umgerüsteten Weichenantriebs erwies sich, dass eine handgeschaltete Endstellung nur korrekt angezeigt wird, wenn der Handhebel etwas positiv und schneller betätigt wird.  Beim langsamen Schalten bewegt sich der Weichenantriebsanker nicht durch den Rückantrieb vom Handhebel bis zum Anschlag (und Schalteraktivirung) in die Endlage.  Ergebnis:  Beide Rückmelder LEDS bleiben unbeleuchtet.  Da aber jeweils immer eine LED im Betrieb beleuchtet sein sollte, bringt dieser Zustand Aufmerksamkeit auf sich, den mann sofort korregiern kann. 

Beim schelleren Hebel betätigen wurde immer der Endstop und eine leuchtende LED erreicht.  Hiermit kann ich mich abfinden!

Anwendung in bei verschiedenen Weichen:  Ich habe die hier beschriebene Umrüstung bei Mä. 24611 Links und 24612 Rechtsweichen, 24671,24672 Bogenweichen, und 24620 Kreutzweichen erfolgreich eingesetzt.  Ich bevorzuge Grüne LEDs für die Geradestellung, und Rote (oder Orange) für die Abweichung, aber vielleicht werden Bi-color LEDs interessant sein, da nur ein Loch in der Mitte der Weiche im Stellpult zur Befestigung reichen würde.  Da sich auf unserer Anlage keine Dreiwegweichen von Typ 24630 befinden, habe ich noch keine Erfahrung hiermit, da aber die Umrüstung sich nur auf den universalen Antrieb hält, würde ich keinerlei Probleme bei dieser Anwendung erwarten.

Langfristige Zuverlässigkeit und Gebrauchserfahrung erfolgen noch! 

Bilder: 

74490 Weichenantriebe, neu, und umgerüstet.
Rotes Kabel an rotes LED...Grün an Grün.

Detailierte Ansicht der Modifizierungen.

Auf Anregungen und eigene Erfahrungenen würde ich mich freuen.  Derjenige, der eine erfolgreiche, weniger aufwendige, echte Weichenrückmeldung für Märklin C-Gleis vorschlägt bekommt ein virtuelles Weissbier!   Ron 

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Referenzen:

Ref 1.  Buch:  Anlagenbau C-Gleiss Spezial, von Markus L. Nickl.  Herausgeber:  1998 Märklin Magazin

Ref 2.  Industriel standard Form C (also unschaltende) Ultra Subminischalter von Herstellern Cherry oder Omron.  Ompon Beispiel hier:  

Datenquelle:  https://omronfs.omron.com/en_US/ecb/products/pdf/en-d2f.pdf 

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Copyright © 2005-2019.  Ronald Kwas.  Die hier enthaltene Infos wurden mit aller Sorgfalt zusammen gestellt, und ich stehe total dahinter, sie muss aber auf eingene Gewähr und im Zusammenhang mit normalem, sorgfälltigem Werktischumgang eingesetzt werden.