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Ratgeber
Liebevoll gestaltete Modellbahnanlagen haben einen ganz besonderen Reiz und faszinieren Groß und Klein. Das gilt für professionell gebaute Großanlagen ebenso, wie für private Kleinanlagen.
Denn die vielen alltäglichen Szenen rund um den Bahnbetrieb lassen sich auch im Miniaturmaßstab wunderbar nachbauen und gestalten. Allerdings sind die detailgetreuen Szenerien meist statisch und wirken dadurch eher wie eingefrorene Momentaufnahmen.
Wenn aber fließende Bewegungen, überraschende Lichteffekte und auch vorbildgetreue Geräusche hinzukommen, wirken die Szenen gleich viel lebendiger.
Und genau für diese Aufgaben ist die Modellbahn Elektronik der geradezu ideale Helfer für Ihr Hobby. Doch die clevere Elektronik kann noch weit mehr. Wir zeigen Ihnen gerne welche Möglichkeiten Sie haben und wo der aktuelle Stand der Technik ist.
Die ersten elektrischen Modellbahnen sind noch ganz ohne Elektronik und mit nur ganz wenig Elektrik ausgekommen. Es gab am Anfang oft nur ein Gleisoval auf dem eine Lokomotive mit wenigen Waggons ihre Runden drehte. Die Schienen der Bahn dienten gleichzeitig als Stromleiter und an einem regelbaren Trafo (Fahrgerät) wurde die Fahrgeschwindigkeit eingestellt.
Doch sehr schnell wuchs bei den Modellbahnfreunden der Wunsch, die Modelleisenbahnanlage immer weiter auszubauen und mit vielfältigen Funktionen auszustatten. Es mussten zum Beispiel die von Hand verstellbaren Weichen und Signale elektrisch betätigt werden.
Mit dem Ausbau der Gleisanlagen wuchsen dann auch die Anforderungen an die Zugsteuerungen und die Elektrik. Das war die Geburtsstunde der Modelleisenbahn-Elektronik.
Für fast alle Steuer- und Schaltaufgaben wurden elektronische Helfer entwickelt, die einen reibungslosen Zugverkehr auf der Anlage gewährleisten. Und da Modellbahn-Freunde neben Pinsel, Spachtel und Leim auch perfekt mit dem Lötkolben umgehen können, werden auch heute noch im Bereich der Modelleisenbahn-Elektronik viele Bausätze zum Löten angeboten.
Bei der Elektrik bzw. der Stromversorgung einer Modelleisenbahn sind die Hersteller von Anfang an unterschiedliche Wege gegangen bzw. haben unterschiedliche Philosophien verfolgt. Die Firma Märklin hat auf Wechselspannung mit ca. 18 V gesetzt, wobei die beiden Schienen das gleiche Spannungspotential (Masse) haben. Somit können selbst komplizierte Gleisfiguren (wie z.B. Kehrschleifen) ohne zusätzliche Modelleisenbahn-Elektronik aufgebaut werden ohne dass ein Kurzschluss entsteht.
Die Stromzuführung für die Lokomotiven erfolgt über Punktkontakte, die zwischen den Gleisen montiert sind und über einen Schleifer den Strom zur Lokomotive übertragen. In den Lokomotiven ist ein mittlerweile elektronischer Umschalter integriert, der per kurzzeitigem 24 V-Impuls die Fahrtrichtung der Lokomotive ändert.
Firmen wie Fleischmann, Arnold, Hobbytrain, Liliput, Piko, Roco oder Trix, um nur einige zu nennen, setzten bei ihrer Elektrik von Anfang an auf Gleichspannung. Das in Haupt-Fahrtrichtung rechte Gleis entspricht dem Plus-Anschluss und das linke Gleis dem Minus-Anschluss. Demzufolge müssen auch isolierte Radsätze verwendet werden, damit durch das rollende Material kein Kurzschluss zwischen den Gleisen entsteht. Um eine Lokomotive auch rückwärts fahren lassen zu können, wird einfach die Spannung auf den Schienen umgepolt.
Wechselstrom- und Gleichstromgleis
Bei genauer Betrachtung erkennt man am linken Gleis (A) die Punktkontakte zwischen den beiden Schienen. Aus diesem Grund wird dieses Gleis auch "Dreileiter-Gleis" genannt und ist für den Betrieb mit Wechselstrom ausgelegt. Am rechten Gleis (B) fehlen die Punktkontakte. Dieses vorbildorientierte Zweileiter-Gleis ist für den Gleichstrombetrieb ausgelegt.
Bei beiden Systemen wird die Fahrgeschwindigkeit der Lokomotive durch die Höhe der Gleich- bzw. Wechselspannung auf dem Gleissystem bestimmt. Wenn also zwei Züge in einem Gleisoval fahren, erhalten beide Züge immer die gleiche Spannung und verhalten sich somit gleich. Bei komplexen Gleisanlagen mit einer Vielzahl an Zügen musste deshalb eine Lösung für dieses Problem her.
Stromversorgung durch Blockstellenmodule
Die Lösung sieht dann so aus, dass beim Anlagenbau die Gleisanlage an einigen Stellen elektrisch getrennt wird. Dadurch entstehen mehrere verschiedene und untereinander isolierte Stromkreise.
So kann ein Zug im Bahnhofsbereich in einem Halteabschnitt stehen, während ein weiterer Zug in einem anderen Gleisabschnitt noch freie Fahrt hat. Die Stromversorgung bzw. das Schalten der Fahrspannung in den einzelnen Gleisabschnitten erfolgt über Blockstellenmodule, die teilweise auch noch die Lichtsignale mit ansteuern können.
Reedkontakte in den Schienen und Magnete unter den Lokomotiven bzw. Waggons lösen bei Bedarf die notwendigen Schaltimpulse für einen automatisierten Fahrbetrieb aus.
Selbstverständlich ist über ein Stellpult auch eine manuelle Steuerung der Blockstellenmodule möglich.
Weitere Möglichkeiten bei der Unterteilung der Gleisanlage
Die Unterteilung der Gleisanlage in unterschiedliche und elektrisch voneinander getrennte Gleisabschnitte bietet aber noch weit mehr Möglichkeiten.
Automatische Pendelzugsteuerungen sind mit dieser Elektrik ebenso möglich, wie aufwändige Schattenbahnhofsteuerungen. Dabei werden die im Moment nicht benötigten Züge in einem nicht einsehbaren Bereich unterhalb der Modellbahn-Anlage geparkt.
Gleisbesetztmelder erkennen genau in welchem Abschnitt der Modellbahn Züge unterwegs sind und ermöglichen mit diesen Informationen selbst komplexe Zugsteuerungen, die vollkommen automatisch ablaufen.
Anfahr- und Bremsautomatiken sorgen für einen perfekten Zugbetrieb mit absolut realistischem Fahrverhalten der Lokomotiven.
Bei der Steuerung von großen Anlagen kommen selbst die findigsten Modelbahnprofis irgendwann an die Grenzen des Machbaren. Spätestens dann, wenn die analoge Elektrotechnik mit ihrer Vielzahl von Schaltbausteinen, Steuerungen, Kabeln, Drähten und elektronischen Schaltungen im wahrsten Sinn des Wortes „verwirrend“ wird. Doch das ist bei einer digitalen Modellbahn kein Thema mehr. Denn in den 1980er Jahren, als Waschmaschinen, Telefone oder sogar Toaster und Mixer anfingen immer intelligenter zu werden, zog die Digitaltechnik auch in die Modellbahnlandschaft ein.
Dabei haben sich verschiedene Formate am Markt etabliert:
- Märklin Motorola (MM, mfx)
- Selectrix bzw. Trix (SX)
- Digital Command Control (DCC) als herstellerunabhängiges Format
Die grundsätzliche Funktion der unterschiedlichen Formate ist annähernd identisch. Die wesentlichen Unterschiede liegen im Aufbau des Datenprotokolls sowie in den unterschiedlichen Leistungsmerkmalen wie z.B. die Anzahl der unterstützten Fahrstufen. Mittlerweile gibt es schon digitale Steuerzentralen, die mehrere unterschiedliche Formate (Multiprotokoll) unterstützen.
Und mit der neuen Digitaltechnik wurden viele alte Probleme gelöst. Denn bei einer digital gesteuerten Eisenbahn liegt auf der kompletten Gleisanlage eine gleichbleibend hohe Rechteck-Wechselspannung mit ca. 10 kHz an.
Eine Aufteilung in elektrisch getrennte Gleisbereiche, so wie bei der analogen Steuerung, ist nicht mehr erforderlich. Lediglich bei Wendeschleifen müssen in Zweileiter-Gleissystemen (Schienen ohne Mittelkontakt) Trennstellen verwendet werden, um einen Kurzschluss zu vermeiden.
Die Informationen für die Geschwindigkeit, die Fahrtrichtung und etwaige Sonderfunktionen, wie z.B. die Lok-Beleuchtung, werden von der Steuerzentrale digitalisiert und verschlüsselt (codiert). Mit Hilfe der Rechteck-Wechselspannung werden die digitalen Informationen im kompletten Gleissystem verteilt. Je nach Dateninformation des digitalen Steuersignals (0 oder 1) fallen die rechteckigen Spannungsimpulse auf dem Gleissystem breiter (232 µs) oder schmäler (116 µs) aus.
Damit eine Lokomotive die verschlüsselten Informationen „verstehen“ und auch umsetzen kann, ist ein elektronisches Bauteil (Lok-Decoder) eingebaut. Der Decoder entschlüsselt (decodiert) die Informationen und steuert dann entsprechend den Vorgaben von der Steuerzentrale den Antriebsmotor oder die Zugbeleuchtung.
Um eine einzelne Lokomotive gezielt steuern zu können, selbst wenn mehrere Lokomotiven auf dem Gleis stehen, hat jeder Decoder eine individuelle Adresse, die im System nur einmal vorhanden ist. Über diese Adresse kann die zentrale Steuerung nun jeden Decoder gezielt ansprechen und die erforderlichen Informationen übertragen. Zusätzlich zu den Adress- und Befehlsinformation wird u.a. auch ein Prüfbyte mit übertragen, mit dessen Hilfe der Decoder die Richtigkeit des Steuerbefehls feststellen kann.
Da die Rechteck-Wechselspannung auf den Schienen nicht nur zur Datenübertragung, sondern auch u.a. auch zur Stromversorgung der Lokomotiven dient, müssen bei größeren Modellbahnanlagen u. U. zwischen der digitalen Steuerzentrale und dem Gleis noch Booster geschaltet werden, um die notwendigen Ströme zu liefern.
Selbstverständlich können an den erforderlichen Stellen auch einfache Magnetartikel-Decoder direkt am Schienensystem angeschlossen werden, die dann Weichen oder Signale steuern. Der Verdrahtungsaufwand reduziert sich dadurch auf ein Minimum. Weitere Funktions-, Schalt- und Sounddecoder bieten die unterschiedlichsten Einsatzmöglichkeiten für eine realitätsnahe Steuerung der Modellbahnwelt.
Eine reizvolle Modellbahnanlage wird bei Dunkelheit noch viel reizvoller. Besonders dann, wenn sie vorbildgetreu beleuchtet wird. Neben einer Vielzahl von kontinuierlich leuchtenden LEDs und Glühbirnchen, sind es die kleinen aber feinen Lichteffekte, die oft eine große Wirkung auf den Betrachter haben.
Die defekte Straßenlaterne, die ständig flackert oder das gleißende Schweißlicht, das durch die offene Werkstatttür den Hof hell erleuchtet sind beliebte Special-Effects. Egal ob Einsatzfahrzeug, Ampeln, Reklameschilder, Bahnübergänge, Baustellen oder flackernde Fernseher in den Wohnzimmern des Miniaturlandes: Dank cleverer Beleuchtungselektronik und LED-Beleuchtung blinkt, blitzt und flackert es nach Einbruch der Dunkelheit überall auf der eigenen Anlage.
Übrigens: Mit winzig kleinen LED-Lichterketten und einer passenden Lichtsteuerung können Modellbahner selbst Kirmeskarussells originalgetreu illuminieren.
Aber auch beim rollenden Material hört die Beleuchtung nicht auf. Logisch, denn beim großen Vorbild sind die Fenster auch alle hell erleuchtet, wenn ein Personenzug durch die dunkle Nacht rollt. Mit der richtigen Beleuchtungs-Elektronik ist die Lichtgestaltung der Modellbahn genauso vielfältig und lebendig, wie in der Realität.
Wenn eine Dampflok mit rauchendem Schornstein abfahrbereit im Bahnhof steht und dabei keinen Mucks von sich gibt, dann ist es so, als ob der Koch das Salz in der Suppe vergessen hat. Für echte Fans der Modellbahn ist das ein Ding der Unmöglichkeit.
Denn nur wenn die typischen Dampflokgeräusche mit Pochen, Zischen und Fauchen zu hören sind, wissen betrachtende Personen sofort, dass die Fahrt gleich losgehen muss.
Wenn dann die Dampfpfeife ertönt und die Lok sich mit immer schnelleren Auspuffschlägen in Bewegung setzt, ist der Eindruck einer zum Leben erweckten Dampflokomotive im Miniaturformat perfekt.
Aber auch rund um die Lokomotiven gibt es viel zu hören. Zum Beispiel das akustische Warnsignal an einem Bahnübergang, das typische Geräusch einer Kettensäge oder das Martinshorn eines Einsatzfahrzeuges. Und pünktlich um 12:00 Uhr ertönen die Mittagsglocken im Kirchturm.
Mit der richtigen Geräusch-Elektronik können selbst statische Bereiche der Modellbahnanlage im Handumdrehen zum Leben erweckt werden.
Unser Praxistipp: Individuelle Geräusche für die Modellbahn
Neben den modellbahnspezifischen Geräuschmodulen mit vorgefertigter Soundkulisse besteht noch die Möglichkeit, universell einsetzbare Tonaufzeichnungs-Module zu nutzen. Mit diesen Modulen wird auf Knopfdruck das Klangspektrum des Originals oder der jeweiligen Szene aufgezeichnet und kann dann beliebig oft auf der Modellbahnanlage wiedergegeben werden.