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Standard-Bremsmodule für digital gesteuerte Modelleisenbahnen nach Märklin-Motorola-Format

Loks mit märklin Dekoder kommen zum Stehen, wenn statt der Digitalspannung eine Gleichspannung am Mittelleiter anliegt. Gegenüber den Schienen als Masse ist die Gleichspannung des Mittelleiters typischerweise negativ gepolt. Einfache Dekoder, wie z. B. Delta and 6080, halten im Bremsabschnitt abrupt an, während moderne Hochleistungsantriebe (z. B. 6090, 6090x, alle mfx-Decoder) langsam abbremsen. Das Prinzip, eine Gleichspannung als Auslöser zum Bremsen zu interpretieren, wird oft als märklin-Bremsstrecke bezeichnet.

Um eine Digitallok also sanft anzuhalten, braucht man einen Schienenabschnitt mit isoliertem Mittelleiter, der entweder mit Digitalspannung, oder mit Gleichspannung gespeist werden kann. Liegt Gleichspannung an, gibts aber ein Problem, wenn die Lok vom normalen Schienenabschnitt in den Bremsabschnitt einfährt, weil nämlich der Schleifer die Digitalspannung des normalen Schienenabschnitts mit der Gleichspannung des Bremsabschnitts verbindet. Dies sorgt für einen Kurzschluss, der böse Folgen haben kann. Märklins Bremsmodul 72441 und 72442 löst das, indem zwischen Fahrstrecke und Bremsabschnitt am Anfang ein sog. Übergangsabschnitt, und am Ende ein sog. Halteabschnitt eingefügt wird.

Marke Eigenbau

Bild Standard-Bremsmodul

Die Funktion eines konventionellen Bremsmoduls (in der Funktion vergleichbar mit dem märklin 72441 und 72442) kann mit wenigen Bauteilen erreicht werden. Die Schaltung geht (nach meinem besten Wissen) zurück auf eine Veröffentlichung eines Schaltplans im Märklin Magazin 5/93.

Die Elektronik eines solchen Bremsmoduls besteht im Grunde aus einem (bistabilen) Relais und der Ansteuerung seiner Spulen, und der Bremsspannungserzeugung mittels Dioden und einem Elko. Mehrere Schaltungsvorschläge können heutzutage im Web gefunden werden.

Trotz seiner vermeintlichen Einfachheit findet man im Web zwei Schaltungsvarianten, ich bezeichne sie mal als die deutsche Variante und die niederländische Variante, und zwar einfach wegen der Mehrzahl der Webseiten, die davon schreiben. Die bessere ist die niederländische Variante, weil sie bei Durchfahrt, also bei grünem Signal alle Gleisabschnitte mit vollwertiger Digitalspannung versorgt, sie entspricht der Schaltung des Märklin Magazins. Die deutsche Variante versorgt den Übergangsabschnitt stets nur mit negativen Spannungspulsen, was vereinzelt bei gewissen Lokdekodern zu einem beeinträchtigten Fahrverhalten auf dem Übergangsabschnitt führt – was im Bremszustand zwangsläufig technisch bedingt ist, aber im Fahrtzustand eben nach niederländischer Art vermeidbar ist.

Konventionelles Bremsmodul - das bogobit Standard-Bremsmodul

Das hier beschriebene bogobit "Standard-Bremsmodul" zeichnet sich gegenüber so manchem Alternativprodukt durch folgende Eigenschaften aus:

  1. Bremsmodul kann parallel zu einer Weiche / einem Signal (Doppelspulenantrieb, Endabschaltung nicht erforderlich) angeschlossen werden
  2. Bei grünem Signal (keine Bremsung) liegt in allen Gleisabschnitten vollwertige Digitalspannung an (also kein Stottern auf dem Übergangsabschnitt)
  3. Schonung der Relaiskontakte durch unmittelbare Ladung des Elkos
  4. Leiterplattenlayout zum einfachen Nachbau

Platine und kompletter Bausatz sind im Shop erhältlich.

Schaltplan

Hier folgt der Schaltplan des "Standard-Bremsmoduls" in der bogobit-Ausführung, Version 1.0:
Schaltplan
Standard Bremsmodul

Hier finden Sie den Schaltplan im PDF-Format.

Funktionsprinzip

C1 speichert die Bremsgleichspannung. Er wird über D7 ständig in geladenem Zustand gehalten.

In der oberen Position der Relaiskontakte (im Bild nehmen die Relaiskontakte die untere Position ein) fließt der Mittelleiterstrom von der Zentraleinheit K9 (B) zum Bremsabschnitt K7 (B#) und über D5 oder D6 zum Übergangsabschnitt K8 (Ü#). Der Zug fährt durch.

Wird das Relais umgestellt, dann wird der Bremsabschnitt K7 (B#) von C1 versorgt. Der Übergangsabschnitt K8 (Ü#) erhält nur die negativen Spannungspulse der Digitalspannung K9 (B) über D6.

D1 und D3 bestimmen die Polarität der Gleichspannung zur Ansteuerung der Relaisspulen. D2 und D4 sind Freilaufdioden. Beim Anschluss an digitale Weichendecoder (solche mit NPN-Transistoren oder N-MOSFETs) kann diese Polarität gerade falsch herum sein und das Relais reagiert dann nicht. In diesem Fall müssen alle Dioden D1 bis D4 anders herum orientiert werden. R1 ist ein Vorwiderstand zur Anpassung der Relais-Spulenspannung an die Betriebsspannung. Bei einem Relais mit einer Spulen-Nennspannung von 15 V ist normalerweise kein Vorwiderstand nötig, R1 ist dann 0 Ω (eine Drahtbrücke).

Anschluss

Die Anschlussklemmen des Bremsmoduls werden wie folgt angeschlossen:

KlemmeKürzelBezeichnungAnschluss
K10 0 0an Zentraleinheit "0"
K9 B Ban Zentraleinheit "B"
K8 Ü#Übergangsabschnitt Gleisan Mittelleiter Übergangsabschnitt
K7 B#Bremsabschnitt Gleisan Mittelleiter Bremsabschnitt
K5 S*Schaltkontakt gemeinsamfalls Stoppabschnitt benötigt: an Zentraleinheit "B"
K6 SGSchaltkontakt grünfalls Stoppabschnitt benötigt: an Mittelleiter Stoppabschnitt
K4 SRSchaltkontakt rotfalls Stoppabschnitt benötigt: nicht angeschlossen
K2 R*Relais gemeinsaman Weichendekoder, gelber Weichenanschluss
K3 RGRelais grünan Weichendekoder, blauer/grüner Weichenanschluss
K1 RRRelais rotan Weichendekoder, blauer/roter Weichenanschluss

Ein konventionelles Bremsmodul erfordert drei aufeinanderfolgende Gleisabschnitte: neben dem Bremsabschnitt in der Mitte noch zusätzlich einen sogenannten Übergangsabschnitt und einen Stoppabschnitt. Übergangs- und Stoppabschnitt müssen mindestens so lange wie der längste Schleifer sein. So wird verhindert, dass der Schleifer den Mittelleiter des normalen Schienenabschnitts mit dem Gleichstrom auf dem Mittelleiter des Bremsabschnitts überbrückt, was zu einem Kurzschluss führen würde. Anmerkung: Weniger Gleisabschnitte sind mit dem bogobit Bremsmodul Classic erforderlich.

Wenn alle Lokdekoder die Lok innerhalb des Bremsabschnittes zum Halten bringen, dann ist betrieblich eigentlich kein Stoppabschnitt nötig, und der Stoppabschnitt kann durch einen Übergangsabschnitt ersetzt werden. Das heißt, vor und nach dem Bremsabschnitt ist ein Übergangsabschnitt. Beide Übergangsabschnitte sind elektrisch verbunden (parallel geschaltet). Der Relaiskontakt, der sonst für den Stoppabschnitt gebraucht würde, wird dann für andere Zwecke frei, etwa zur Umschaltung der Anzeige eines Lichtsignals.

Wenn man auf einen Übergangs- oder Stoppabschnitt verzichten würde, und der Schleifer verbindet beim Überfahren der Trennstelle Fahr- und Bremsabschnitt direkt miteinander (das entspricht im abgebildeten Schaltplan einer Verbindung von K1 mit K4), dann liegt die Digitalspannung direkt am Elko (C1 im Schaltplan), der positive Spannungspulse gar nicht verträgt. Der Elko kann dabei explodieren.

Das Schema des Gleisaufbaus ist bei Verwendung eines Stoppabschnitts wie folgt:

Vorzugsfahrtrichtung von links nach rechts:

  normaler Fahrabschnitt        Übergangsabschnitt  Bremsabschnitt   Stoppabschnitt     normaler Fahrabschnitt
  an 'B' von Trafo/CU           (Bremsmodul K8)     (Bremsmodul K7)  (Bremsmodul K6)    an 'B' von Trafo/CU
______________________________________________________________________________________________________________
                                               
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                                                                        ________|o)   |
                                                                                |o)   |

Ohne Stoppabschnitt (dann gibt es auch keine Vorzugsfahrtrichtung) sieht der Gleisaufbau wie folgt aus:

  normaler Fahrabschnitt        Übergangsabschnitt  Bremsabschnitt   Übergangsabschn.   normaler Fahrabschnitt
  an 'B' von Trafo/CU           (Bremsmodul K8)     (Bremsmodul K7)  (Bremsmodul K8)    an 'B' von Trafo/CU
______________________________________________________________________________________________________________
                                               
----------------------------|----------------------|----------------|----------------|------------------------
______________________________________________________________________________________________________________
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                                                                        ________|o)   |
                                                                                |o)   |

Links

Weitere Webseiten, die ebenfalls Bauvorschläge für ein Bremsmodul enthalten: