Eigenbau Modellbahn-Schaltung für H/V-Hauptsignal mit Ersatzrot

Heute habe ich eine analoge Schaltung für ein Hauptsignal nach dem H/V-Signalsystem entworfen, welche mit 5 Transistoren auskommt und neben "Halt" und "Fahrt" auch "Langsamfahrt" anzeigen kann. Bei einfachen "mechanischen Stellwerken" einer Modelleisenbahn (z.B. die Druckschalter) kann somit auf einen Mikrocontroller zum Ansteuern der LEDs verzichten werden.

Details

Die Schaltung hat neben der Langsamfahrt-Funktion auch ein funktionsfähiges Ersatzrot. Zwar ist es unwahrscheinlich, dass die rote LED im Hauptrot ausfällt, aber aus Gründen der Realitätstreue ist für diesen Fall eine zweite rote LED als Ersatzrot angeschlossen, die zuverlässig "Halt" zeigen wird, wenn die erste LED ausfällt.

Die Schaltung basiert auf dem Prinzip, im Zweifel den niedrigsten Signalbegriff ("Halt") zu zeigen. Mit den beiden Steuerleitungen S1 und S2 können höherwertige Signalbegriffe gezeigt werden. Wird S1 auf einen HIGH-Pegel gesetzt, erlischt die rote LED und die grüne LED ("Fahrt") leuchtet auf. Wird zusätzlich noch auf S2 ein HIGH-Pegel angelegt, leuchtet die orange LED zusammen mit der grünen LED ("Langsamfahrt"). Liegt nur auf S2 ein HIGH-Pegel an, leuchtet die rote LED und grüne und orange LED bleiben aus. Damit könnte ein HIGH-Pegel an S2 zusammen mit einem LOW-Pegel an S1 für ein weiteres Signal, beispielsweise das Ersatzsignal Zs1 verwendet werden (drei weiße Punkte im Dreieck).

[caption id="attachment_37" align="alignnone" width="300"]Schaltung
für ein H/V Hauptsignal mit Ersatzrot und
Langsamfahrt Schaltung für ein H/V Hauptsignal mit Ersatzrot und Langsamfahrt[/caption]

Zwar ist die Schaltung für 5 Volt Gleichspannung ausgelegt, aber mit einer anderen Dimensionierung der LED-Vorwiderstände und einem Gleichrichter sollte die Schaltung auch an den üblichen Modellbahn-Spannungen (16V Wechselspannung oder 12V Gleichspannung) laufen.
Wird die Schaltung an einen Mikrocontroller angeschlossen, welcher auch die Versorgungsspannung steuert, kann dieser realistische Übergänge zwischen Signalbegriffen mittels Pulsweitenmodulation simulieren. Denn bei H/V-Signalen wird innerhalb einer Sekunde der alte Signalbegriff ausgeblendet (fade-out) und der neue Signalbegriff eingeblendet (fade-in).
Ist an den Mikrocontroller eine Lichtschranke knapp überhalb der Schienen angeschlossen, kann diese Lichtschranke als Kontaktschwelle verwendet werden. Damit kann der eingestellte Signalbegriff vom Mikrocontroller automatisch auf "Halt" gesetzt werden.

Vorsignal?

Ich habe auch versucht, ein Vorsignal nach dem H/V-Signalsystem zu konstruieren, allerdings macht die Doppelbelegung einer orangen und einer grünen LED die Konstruktion schwierig. Bei meinen Versuchen habe ich letztendlich für das Vorsignal mehr Transistoren gebraucht als für das Hauptsignal, sodass es beim Vorsignal warscheinlich sinnvoller wäre, ein Logikgatter zu verwenden. Dadurch wird die Bauweise auch kompakter.

Ausblick

Das Hauptsignal, welches hier im Schaltplan beschrieben wird, kann mit einem Vorsignal kombiniert werden und von einem gemeinsamen Mikrocontroller gesteuert werden, der am Hauptsignal, zusammen mit einer Infrarot-Kontaktschwelle, angebracht werden sollte. Damit kann auf der Modellbahn eine realistischere Signalisierung verwirklicht werden, bei der Signale selbstständig wieder vom Fahrtbegriff in den Haltebegriff zurückfallen, sobald ein Zug die Lichtschranke überfahren hat. Das Vorsignal muss unbedingt an die selben Steuerleitungen wie das Hauptsignal angeschlossen werden, damit es immer den gleichen Signalbegriff wie das Hauptsignal anzeigt.

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