>Stromversorgung mit Steckernetzteil
Idee: Ein kostengünstiges Modell einer Schranke / eines Bahnübergangs entwickeln, das von Schülern selbst gebaut, elektrisch angeschlossen und manuell bedient werden kann.
Bauteile des Modells:
Wie auf Abb. 1 + 2 (ein Prototyp in der Entwicklung aus Papier) zu sehen, besteht die Schranke (der Bahnübergang) aus 2 Wellpappenstücke eines Kartons als Boden, 2 Servo-Motoren (Abb. 3) mit Verkleidung (Schrankenwärterhäuschen und Motorgehäuse "rustikal", Abb.2, Nr. 1 + 2) ohne komplizierteren Einbau in eine Modellbahnplatte, 2 Schranken-Schlagbäume aus Blumendraht mit rot-weißem Papier ummantellt (Abb.2.4 ) und mit Draht-Öse und schwarzem Klebeband (Abb.2.3) am Hebelarm-Aufsatz (Abb. 3, Nr. 2) des Motors befestigt. Die Fahrbahnen sind selbstgedruckte Papierstraßen. Der Gleiseinsatz zwischen den Schienen ist mit Fahrbahnpapier beklebter Karton. Für das Häuschen ( Abb 2.1 ) und für die anderen Papierelemente wurde ein Bastelbogen (Abb. 5) erstellt, der auf Fotokopierpapier ausgedruckt wurde (Der Bastelbogen kann auch mit Karton verstärkt oder auf Fotokarton gedruckt werden für mehr Stabilität.). Dazu kommen noch ein "Servo-Tester" (Abb. 4) für die Handsteuerung und Verbindungsleitungen (Abb. 6) von den Servo-Motoren zum Tester und zur Stromversorgung.
Abb.1 Schranke von vorn
Abb. 2 Schranke von oben und hinten
1 - Servomotor + Schrankenwärterhaus als Verkleidung
2 - Servomotor + Verkleidung
3 - Servomotoranschluss an den Schrankenbaum
4 - Schranke und selbst gedruckte Fahrbahn
Abb. 3 Servomotor und Zubehör,
1 - Motor
2 - Hebelarmaufsatz für die Schranke
3 - Anschluss an die Steuerung (Servo-Tester)
Kosten: 1,- bis 2,- EUR pro Stück incl. Versand , je nach Mengenrabatt 1)
Zur Steuerung mit Servo-Tester :
Der Servo-Tester (Abb. 4) eignet sich besonders gut, wenn insgesamt für die Modellbahn-Anlage eine analoge, manuelle Steuerung über Schalter und Drehregler (z. B. am Trafo oder als Potentiometer - regelbarer Widerstand - z.B. für Zuggeschwindigkeit) vorgesehen ist und ein großes Stellpult (oder auch mehrere kleinere) für die Gesamtsteuerung (Zug, Weichen, Signale, Schranken, Entkupplungsgleise, Licht und andere mit Motoren bestückte Modelle wie Windmühlen, Windräder, Wassermühlen, Kräne, Hebebühnen, Tore von Lokschuppen u.a.) gebaut wird, worin man den Servo-Tester (wobei nur der Drehknopf, Abb.4.3, auf dem Stellpult zu sehen ist) integrieren kann; siehe dazu auch "Mühlen und Motoren".So können mehrere Personen (z.B.SchülerInnen eines Projektes) die manuelle Steuerung übernehmen, was bei Inbetriebnahme der Anlage auch die notwendige Absprache und Kommunikation fördert, je nach den selbst erstellten Fahrplänen.
An den Servo-Tester können bis zu 3 Servo-Motoren prallel angeschlossen werden. Für die manuelle Steuerung der Schranken werden 2 Anschlüsse benötigt 2). Es eignet sich zur Steuerung besonders der Modus "MAN" (s. Abb.4.4). Beide Schlagbäume der Schranken bewegen sich dann gleichzeitig in gleicher Höhe, und man kann den Drehknopf (Abb.4.3) mit einer dem Schließen und Öffnen entsprechenden Geschwindigkeit bewegen, in einem Winkel, der notwendig ist. Vorher muss jedoch ausprobiert werden, wo der 0-Punkt des Testers bei den Schranken liegt. Das muss der Punkt sein, bei dem sie unten auf den Halterungen aufliegen (s. Abb. 1). Dafür muss der Hebel mit Schlagbaum (Abb.2.3 bzw. Abb.3.2) am Servo-Motor solange umgesetzt werden, bis Auflagepunkt und 0-Punkt am Drehknopf gleich sind.
Abb. 4 Servo-Tester als Steuergerät
1 - "OUT"= Anschluss für 1-3 Servomotoren
2 - "IN" = Spannungsversorgung mit "+", " - " 4,5 - 6V und einem Dateneingang
3 - Drehknopf zur manuellen Bewegung des
Servo-Motors
4 - "SELECT" = Betriebsarten-Wahltaster
Die 3 Betriebsarten (Modi) des Servo-Testers:
1. "MAN" = Manueller Modus: Den Knopf mit der Hand drehen (auch mit unterschiedlicher Geschwindigkeit) und eine entsprechende Reaktion der Motoren überprüfen,
2. "NEUTRAL" = Neutralmodus: Servo-Motor durch Tasterdruck zum Neutralpunkt zurückkehren lassen,
3. "AUTO" = Automatikmodus: Servo-Hebelaufsatz (2) bei Tasterdruck wie einen Scheibenwischer mit maximalem Winkel schwingen lassen.
Der erste Modus ist ideal, um manuell eine Schranke mit eigener Geschwindigkeit zu öffnen und zu schließen.
Im Modus 3 kann z.B. ein Modell betätigt werden, wo auf Knopfdruck eine Auf- und Ab- oder Vor- und Zurück-Bewegung mit einem Servo-Motor plus entsprechendem Hebel-Aufsatz ausgeführt werden soll.
Kosten: 1 - 2 EUR pro Stück, je nach Mengenrabatt (z.B. 10 Stück für 9,99 EUR incl. Versand) 1)
Abb. 5 Bastelbogen
SOGL01 Schrankenwärterhäuschen.doc
mit Motorverkleidung "rustikal"
Stromanschluss des Servo-Testers:
Beim Anschließen des Testers an die Stromversorgung braucht man evtl. einen Vorwiderstand oder Spannungsteiler, um von 12 V Gleichspannung am Trafo auf 4,5-6V am Tester herunterzukommen, wenn man keinen Trafo und auch kein Netzgerät / Ladegerät hat, die 5- 6V liefern. Bei 14 V~ Wechselspannung vom Trafo muss zuerst auch noch ein Gleichrichter vorgeschaltet werden.
Es funktionierte im Testlauf auf jeden Fall mit einer neuen 4,5V Flachbatterie und einem Universal-Steckernetzteil, dass auf 4,5 oder 6V gestellt werden konnte. Ein 5V Netzgerät (Abb.8) mit Netzteiladapter für Kabelschraubanschluss (Abb. 7) wird auch funktionieren. Für die Verbindung zu den Servo-Motoren und der Spannungsquelle können fertige Kabelverlängerungen genommen werden (Abb.6) , die auch an die normale Verdrahtung über Leitungsverteiler oder Lüsterklemmen angeschlossen werden können.
Abb. 6, Breadboard-Kabel female-male, Kabelverlängerung für die Servos
Kosten: 40 Stück, je 30cm Kabel mit Stecker und Buchse, Kosten incl. Versand: ca. 4 EUR 1)
Abb. 7, Netzteil-Adapter, femal, 5 Stück 2,10 EUR 1), für Steckernetzteil Abb.8 und Kabel-Verlängerung wie Abb.6 oder andere
Modellbahnkabel
Stromversorgung mit Steckernetzteil:
Eine kostengünstige Stromversorgung ist z.B. das Stecker-Netzteil von Abb.8 mit 2A maximaler Strombelastung. Dort können mindestens 4 kleine Servo-Motoren mit je 500mA Betriebsstrom angeschlossen werden. Somit kann dieses Netzteil mindestens 2 Servo-Tester mit je 2 Servo-Motoren gleichzeitig versorgen. Dafür eignet sich ein Stromverteiler wie in Abb.9.
Natürlich gibt es auch Netzteile mit größerer Strombelastbarkeit und natürlich werden die Kosten dann größer. Da aber die Tester und Motoren selten gleichzeitig, und wenn doch, dann nur kurzzeitig belastet werden, können auch noch weitere Servo-Motoren und Tester angeschlossen werden, da für die Stromstärke noch viel Luft nach oben ist, es sei denn, die Servos laufen im Dauerbetrieb oder blockieren.
Abb. 8 Stecker Netzteil 5V, 2A, Kosten:: ca. 3,40 EUR 1)
Abb. 9 Stromverteiler 5fach für Netzteil von Abb. 8, Kosten: Stromverteiler 4fach ab 4,20 EUR 1)
Bei größeren und stärkeren Servo-Motoren als den oben genannten steigt jedoch die Stromaufnahme von über 500mA bis zu 2 A. Da muss man aufpassen, und sich über den Strom in Ampere (A) informieren.
Natürlich können auch ganz normale kleine Motoren für 3-6V, z.B. für Mühlen und Windräder oder andere elektrische Modelle und Kleingeräte, u.a. Soundmodule, Lampen und LEDs, an dieses Netzteil angeschlossen werden. Auch da sollte man sich über die Stromaufnahme der einzelnen Motoren und Geräte informieren, so das gleichzeitig über einen längeren Zeitraum insgesamt nicht mehr als 2 A Strom vom Netzteil abgegeben werden müssen. Andernfalls wird es zu heiß werden und sich irgendwann "verabschieden".
Beispielsweise können alternativ 100 LEDs mit je 20mA Stromaufnahme gleichzeitig an dieses Netzteil angeschlossen und betrieben werden. Bei LEDs, deren Versorgungsspannung je nach Farbe zwischen 2 und 3,5 V liegt, müssen jedoch noch entsprechende Vorwiderstände dazu geschaltet werden (siehe auch "Steuerung des Signals in der Modellbahnanlage").
Für eine Spannungsversorgung mit 5V vom Modellbahn-Trafo siehe das Thema "Spannungsregler-Modul am Trafo".
Zusätzlich kann während des Steuerns mit Servo-Tester ein entsprechender Klingelton auf einem Sound-Modul mit einem Schalter auf dem eigenen Schaltpult ein- und ausgeschaltet werden (siehe Soundmodule im Analogbetrieb).
Ein Soundbeispiel für ein Sound-Modul mit Loop-Funktion (abspielen mit"Start" drücken):
Klingeln einer Bahnschranke 11Sek.mp3 ...
mit (Dateinamen anklicken und rechte Maustaste) Kontextmenu /"Ziel
speichern unter" kann der Sound an einen selbst gewählten Ort auf dem
PC heruntergeladen werden.
AUSBLICK "Automatische Steuerung": Natürlich kann die Schranke auch ohne Servo-Tester mit automatischer digitaler Ansteuerung des Servomotors (z.B. mit "arduino" oder anderen Mikrokontrollern und Sensoren) betätigt werden. Für den "arduino" gibt es im Internet eine große Anzahl von Steuerungsprogrammen für Servomotoren (auch für andere Modelle, z.B. Kräne oder für Weichen). Das wäre aber ein Thema in einem Fortsetzungskurs "Automatische und digitale Steuerung von analogen Modellbahnanlagen" mit älteren Schülern - ohne die teuren digitalen Komponenten der verschiedenen Hersteller zu nutzen.
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1) alle Preisangaben sind von Internetanbietern, unverbindlich und ohne Gewähr, schwanken ständig
2) Für digitalen und Automatik-Betrieb mit Microcontrollern (z.B. "Arduino"), bei denen die Datenleitung des Inputs "IN" (Abb. 4.2) genutzt werden kann, bitte entsprechende Anleitungen bei den Herstellern oder im Internet nachlesen.
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