Hobby-Lichtsignal-Experimente

von Manfred G. Fischer, 28. Januar 2007; update 12. Oktober 2013 - Abschnitt über monostablie Relais aktualisiert

 

Haftungsausschluss:

Bei einem Umbau von Modellbahnartikeln durch nicht-autorisiertes Personal erlischt ein evtl. vorhandener Gewährleistungsanspruch gegen den/die Hersteller. Alle hier gemachten Angaben zum Umbau erfolgen ohne Gewährleistung auf Vollständigkeit oder Richtigkeit. Ein Nachbau geschieht auf eigene Gefahr und eigenes Risiko. Insbesondere kann ein Rückbau in den Ausgangszustand nicht garantiert werden. Der Autor dieses Artikels kann für evtl. Folgen, die sich aus einem solchen Umbau ergeben, nicht haftbar gemacht werden.

Hinweis auf geschützte Warenzeichen:

 

 

 

Aufgabe: LED-Tausch bei den neuen preisgünstigen Hobby-Lichtsignalen von Märklin

Die Hobby-Lichtsignale enthalten recht blasse grüne LEDs. Wenn man smaragdgrüne superhelle LEDs (true green) in diesen Signalen haben möchte (wie bei den Profi-Signalen aus dem Hause Märklin), kommt man um einen LED-Tausch nicht drumherum. Zu beachten ist dabei, dass dann die grünen LEDs sehr viel heller leuchten als die belassenen gelben oder roten LEDs. Ab einem Vorwiderstand von 10 kOhm in der Zuleitung zu den Signalen fällt dies aber nicht mehr so sehr auf.

Hier als Beispiel Umbau des Lichtvorsignals 74380: ausgepackt...

Um den Signalmast demontieren zu können, müssen die beiden Abdeckplatten angehoben werden. Dies ist am einfachsten möglich, wenn man von unten gegen die 6 Steckpfosten dieser Abdeckplatten drückt:

Schrittweise kann man dann die beiden Abdeckplatten vom Befestigungshalter des Signals entfernen:

Um den Signalmast vom Befestigungshalter zu lösen, muß der Signalmast aus seiner Verankerung in Blickrichtung verschoben werden und gibt dann zwei Kontaktbleche frei. Das Kontaktgegenstück befindet sich innen im Signalmast und man kann nach der Demontage erkennen, dass die beiden Pole außen als dünne, lackierte Metallflächen weiter nach oben in den Signalschrm verlaufen.

Signalmast vom Halter gelöst:

Um an die LEDs heranzukommen, muß der Lampenschirm (dies ist die vordere Abdeckung; besteht aus Kunststoff) vorsichtig von der dünnen, schwarz lackierten Trägerplatine abgehoben werden. Bei meinen Lichtvorsignalen war der Lampenschirm jeweils in der Mitte mit einer unterschiedlich dicken Schicht eines silikonartigen Klebstoffs mittig auf der Platine befestigt, so dass man an den Ecken mit einem Fingelnagel zwischen die beiden Bauteile eindringen konnte:

Die gelben (bzw. roten) LEDs sind antiparallel zu den grünen LEDs auf der Trägerplatine angeordnet. Beim "Ablöten" der grünen LEDs bitte vorsichtig vorgehen, um die Leiterbahnen nicht abzureißen. Ich kann nicht ausschließen, dass die LEDs möglicherweise (zusätzlich) aufgeklebt (gebondet) sind: 

Als Tausch-LEDs habe ich mir 0603-SMD-LEDs #271109 von www.ledbaron.de besorgt. Vorwiderstand in der Zuleitung mindestens 680 Ohm wie beim Belassen der originalen LEDs, bessere Ergebnisse erzielt man aber mit 10 kOhm oder mehr:

Tauschen erfolgt schrittweise. Ich habe zunächst mit der oberen LED begonnen. Die Befestigungsrichtung kann dem Foto entnommen werden:

Ein erster Test. Man erkennt deutlich, das die neue LED deutlich heller ist:

Nun kommt die untere LED dran (die muß genau andersherum auf die Trägerplatine):

Und ein abschließender Test:

Den Lampenschirm habe ich dann mit einem kleinen Tropfen Plastikkleber wiederbefestigt. Das nächste Bild zeigt den Vorher/Nachher-Effekt, noch mit 680 Ohm in der Stromzuleitung:

Und am Einbauort (der zugegebenermaßen völlig vorbildfrei ist) mit 10 kOhm in der Stromzuleitung bei beiden Vorsignalen:

 

Nun zwei Bilder vom Umbau beim Blocksignal 74391:

Vergleich zwischen vorher und nachher, mit zusätzlichem 10 kOhm Widerstand in der Zuleitung zur neuen gras-grünen 0603-SMD-LED:

Will man nur für das grüne Licht den Vorwiderstand vergrößern, so braucht man neben dem passenden Vorwiderstand noch zwei gegenläufig einzuschleifende Dioden. Den Einbau dieser Modifikation in die dunkelblaue Zuleitung zum Hobby-Signal 74391 zeigt das folgende Schema und Bild:

   

 

Ein LED-Tausch bei den Gleissperrsignalen ("Schotterzwerge") 74371 aus der Hobby-Serie ist schwieriger, da hier die LEDs auf eine kleinen Platine sehr nahe beieinander liegen:

 

Manfred Fischer, 2013-09-11


 

 

 

Aufgabe: die neuen preisgünstigen Hobby-Lichtsignale von Märklin (Gleissperrsignal 74371, Blocksignal 74391) konventionell an alten Stellpulten oder Universalfernschaltern betreiben.

Die neuen Hobby-Lichtsignale sind mit LEDs ausgestattet und weisen nur zwei Zuleitungskabel auf. Die Farbkodierung ist hellblau für den gleisnäheren Lötpunkt und dunkelblau für den außen liegenden Lötpunkt. Die SMD-LEDs erfordern zu ihrem Betrieb die Einspeisung von Gleichstrom. Sie sind auf der kleinen Trägerplatine so verbaut, dass die roten und grünen/weissen LEDs verschieden gepolt mit der Zuleitung verbunden sind. Deshalb kommen diese Signale auch mit zwei Zuleitungen aus, ohne dass ein eigener kleiner Microprozessor zur Lichtwechselsteuerung im Signal benötigt wird. Märklin geht davon aus, dass die Anwender diese neuen Signale nur mit den neuen Stellpulten betreiben. In diesen Stellpulten sind kleine Schiebeschalter eingebaut, die als Polwender und gleichzeitig als Ein-/Ausschalter für den Bahnstrom dienen.

Dieses Funktionsprinzip läßt sich aber mit zwei Dioden an einem konventionellen Universalfernschalter nachstellen und macht so den Weg frei, diese neuen Signale auch in bestehende alte Anlagenkonzepte einzubauen:

Die obige Auswahl, den hellblauen Anschluß des Signals mit Masse des Lichttrafos zu verbinden, ist rein willkürlich. Bei Tauschen der Anschlüsse müssen dann entweder die beiden Si-Dioden 1N4007 (1000V, 1A) anders herum gepolt eingebaut werden oder die Tasterbelegung getauscht werden. Es empfiehlt sich einen Vorwiderstand (hier: 680 Ohm) mit einzuplanen, um die Lebensdauer der LEDs zu erhöhen. Es empfiehlt sich, eigene Werte zu ermitteln in Abhängigkeit des verwendeten Stroms.

Manfred Fischer, 2007-01-28


 

 

 

Nächste Aufgabe: Verwendung der neuen Hobby-Gleissperrsignale aus dem Hause Märklin 74371 nutzen, um den Fahrstrombelegungszustand für Drehscheibenzufahrten anzuzeigen.

Drehscheiben haben Zufahrts- und Abstellgleise (grob gesprochen). Modellbahndrehscheiben (wie z.B. die von Roco) schalten den Fahrstrom aller Gleise ab, die nicht mit der Drehbühne in Kontakt stehen. Eine feine Einrichtung, um bei konventionellem analogen Zugbetrieb mehrere Loks tatsächlich stromlos abzustellen. Beim Digitalbetrieb ist dies nicht immer wünschenswert, weil man ja auch die abgestellten Loks evtl. noch beleuchten oder "qualmen" lassen möchte. Trotzdem kann es aus Sicherheitsgründen sinnvoll sein, die letzten Fahrzentimeter der Drehscheibengleise auch im Digitalbetrieb stromlos zu schalten, sobald kein Bühnekontakt mehr vorliegt, um ein versehentliches Fahren in die Drehscheibengrube zu verhindern. Bei unserer Drehscheibe habe ich mich entschlossen, dies für die beiden Zufahrtsgleise auf ganzer Loklänge vorzusehen. Dazu werden die Zufahrtsgleise komplett gegen übrige digital betriebene Anlage isoliert. Bei Bühnenkontakt erhält dann das jeweilige Zufahrtsgleis Fahrstrom über die Drehscheibenbühne. Dies wäre auch eine Möglichkeit, um eine Quasi-Gleisbesetztanzeige zu erhalten (Strom an = es kann gefahren werden). Tatsächlich ist es aber besser, bei Märklin-Mittelleitergleisen eine Gleisbesetztmeldung über die Massetrennung der beiden Außenschienen zu erzielen: eine Außenschiene bekommt bei der Roco-Drehscheibe nämlich auch Massekontakt über die Drehbühne. Die andere Außenschiene kann mit dem Rückmeldekontakt (s-88 Modul) verbunden werden. Man erhält also beides: Gleisbesetztmeldung und Meldung, ob Fahrstrom von der Bühne aus dem Zufahrtsgleis anliegt. Will man letzteres auch visuell darstellen (mit Gleissperrsignalen), braucht man eine Funktion, die "Rot" zeigt, falls kein Strom anliegt und "Weiss", wenn Strom anliegt. Dies läßt sich preisgünstig mit einem gepolten monostabilen Relais erreichen. Dieses läßt Strom durch in Ruhestellung und schaltet um, wenn Strom anliegt, um dann die andere Stromquelle fließen zu lassen. Dann lassen sich auch die preisgünstigen Hobby-Gleissperrsignale von Märklin verwenden (die leider gelbes statt weißem Licht zeigen).

Ein unerwartetes Problem war allerdings der Schaltstrom selbst: im Digitalsystem liegen im Fahrstrom für ein Relais nutzbar nur ca. 7V vor (tatsächlich liegt im Digitalsystem je nach Digitalzentrale eine Spannung zwischen 18V bis 22V an), man benötigt also Relais, die auch schon bei 5V zuverlässig schalten. Wie schon Eingangs erwähnt, benötigen diese mit LEDs bestückten Signale Gleichstrom, und auch monostablie Relais schalten (nur) mit Gleichstrom. Die Digitalspannung im Falle des Hauses Märklin ist eine modulierte Wechselstromspannung, ungeeignet ein monostabiles gepoltes 5V-Relais umzuschalten (es kommt lediglich zu einem herzsynchronen Flackern).
 
Ich hatte mich daher zunächst entschlossen, den Fahrstrom des jeweiligen Drehscheibenzufahrtsgeises in einen "Verstärker und Gleichrichter" einzuspeisen, der seinerseits dann das Relais und die Signal-LEDs mit Strom versorgt. Dazu hatte ich für jedes Zufahrtsgleis ein Viesmann Powermodul (vi5215) beschafft (nicht ganz billig), eigentlich ein großer Kondensator mit Gleichrichtdioden. Gepolte monostabile Relais gibt es mit 1xUM, 2xUM und 4xUM (z.B. Relais 5V 4xUM, Conrad 502901); ein Relais mit 1xUM reicht aus. Die Stromstärke und Spannung, die dieses Relais verkraften können muß, hängt vom jeweiligen Digitalsystem ab (max. 40V, bis zu 5A sind mittlerweile (2013) erreichbar). Im August 2007 hatte ich das Powermodul dann durch einen Brückengleichrichter ersetzt (Conrad 501883, 2,2 A), was wesentlich preisgünstiger ist. 
 
Anfangs hatte ich noch einen Vorwiderstand von 68 Ohm in der Zuleitung zum Gleissperrsignal verwendet, dieser ist aber verzichtbar, da Vorwiderstände sich in den Hobby-Signalen selbst schon befinden. Das modifizierte Schema Stand 2013:
 
 
Die folgenden Bilder zeigen den entsprechenden Aufbau mit Brückengleichrichter mit aktuellen Bauteilen aus 2013:
- ein Stück Lochrasterplatine,
- 2 Si-Dioden 1N4007,
- 1 Silizium-Brückengleichrichter B40c3700,
- 1 Relais monostabil 1xUM Omron G6RL-14-ASI 5V dc (auf dem Bild von unten zu sehen),
- etwas Modellbahnlitze.
 
Leiterbahnen auf der Lochrasterplatine entsprechend aufgetrennt und Kabel angelötet:
 
 
Bauteile aufgelötet:
 

Manfred Fischer, aktualisiert 2013-10-12

 



 

Nachtrag Linkliste 2012-04-05:
http://www.stummiforum.de/viewtopic.php?t=98759 - Tipp 76xxx Signale (Okt. 2013)
http://www.stummiforum.de/viewtopic.php?t=96809 - Märklin 74391 anschließen (Aug. 2013)
http://forum.miniatur-wunderland.de/analog-f11/hobbysignale-umschaltung-rot-gruen--t30594.html - (März 2013)
http://www.stummiforum.de/viewtopic.php?t=72680 - 2 Märklin Lichtsignale def. (Feb. 2012)
http://www.stummiforum.de/viewtopic.php?t=60424 - Zwei MÄ Hobby-Signale gegensätzlich schalten (Apr. 2011)
http://www.stummiforum.de/viewtopic.php?t=57777 - preisgünstige Lichtsignale - Tausch gelbe durch weiße sh0/1? (Feb. 2011)
http://www.stummiforum.de/viewtopic.php?t=51813 - Hobby-Signale von Märklin - digital schalten? (Okt. 2010) 
http://www.stummiforum.de/viewtopic.php?t=41747 - Märklin Hobbysignale (74371,74380,74391) (Sep. 2009)
http://www.stummiforum.de/viewtopic.php?t=28767 - Überblendeffekt für Lichtsignale (Okt. 2008)
http://www.windigipet.de/foren/index.php?topic=24978.0 - Märklin-Hobby-Signale (Mrz. 2005), Erstbeschreibung von Gerd Boll.
http://www.henningvoosen.de/Site/Insider/Buch_Tips.htm#3 - Anschlussbeispiele für märklin-Hobby-Signale von Henning Voosen  
http://www.kinderbahn.de/technik/Elektrik/Signale.htm

Die "komplexeren Signale" aus der "Profi-Linie" haben auch nur zwei Kabel als Zuleitung und im Lampenschirm einen Mikrokontroller und evtl. noch mehr. Das Kommunikationsprotokoll zwischen Signal-Decoder und Mikrokontroller im Lampenschirm ist beschrieben auf:
http://www.skrauss.de/modellbahn/msignal.html - Protokollbeschreibung
 
Auf der niederländischen Mä-Homepage findet sich eine umfangreiche Beschreibung zu den Lichtsignalen:
http://www.marklin.nl/support/support-pdfs/Marklin%20Super%20Seinen_NL.pdf/

 

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