Thomas Kortschack

Hobby- und Projekt-Website

Drehscheibenumbau auf Schrittmotor

Im H0- bzw. N-Bereich kennen die allermeisten sicherlich die Drehscheiben aus dem Hause Fleischmann bzw. Märklin und damit auch den beiliegenden Dreh­schei­ben-Schal­ter, der meist bei analogen oder manuell gesteuerten Modellbahnanlagen zum Einsatz kommt. Auch brauche ich vermutlich niemanden erzählen, dass der original verbaute Antrieb nicht gerade der leiseste ist, wobei das einem einfachen "Spielbetrieb" keinen Abbruch tut.

Dennoch machte ich mir 2011 schon Gedanken um eine Drehscheibenunterstützung in meiner eigenen Modellbahnsteuerungssoftware, sodass man dann auf PC-gesteuerten Anlagen auch einem Bahnbetriebswerk etwas mehr Leben einhauchen kann.

Zunächst entschied ich mich eine Fleischmann H0-Drehscheibe 6052 mittels Littfinski Drehscheibendecoder TT-DEC auszustatten und damit die ersten Gehversuche zu wagen. Bis dato hatte ich mit Littfinski Produkten wenig Probleme, doch so richtig warm wurde ich mit dem Drehscheibendecoder nicht. Auch wenn ich mich strickt an die Anleitung gehalten habe, verzählte sich der Decoder im Testbetrieb ab und zu und so stand die Bühne teils nicht mehr am richtigen Gleisabgang. Die Steuerungssoftware kann zwar über einen Rückmelder erfahren, wann der Decoder eine Bewegung abgeschlossen hat, an welcher Position die Bühne dann jedoch steht (wenn es bei der Drehung evt. ein Problem gab) ist nicht ermittelbar und so landete die ein oder andere Lok bei den Tests schonmal in der Grube. Sicherlich kann der Decoder nur bedingt etwas dafür, wenn z.B. der Motor schwergängig ist, aber die Drehscheibe habe ich auch mehrfach zerlegt und die Motoreinheit komplett gereinigt und geölt, doch die Probleme blieben.

Es verging etwas Zeit als ich mich 2013 mit einer Fleischmann N-Drehscheibe 9152 nochmal ans Werk machte, wobei ich auch hier mit dem o.g. Drehscheibendecoder ähnliche Probleme hatte

Auf der Suche nach Alternativen bin ich u.a. auf den Drehscheibendekoder 2010 (kurz DSD2010) von Sven Brandt gestoßen, bei dem kurzgefasst eine Gruben- und Bühnenplatine zum Einsatz kommt und mit einem optischen Sensor und einer Reflektor-Scheibe die Drehung überwacht wird. Da ich mich zum damaligen Zeitpunkt bereits mit dem CAN-digital-Bahn Projekt beschäftigt hatte, war mir schnell klar, dass ich bzgl. der Ansteuerung von Zubehör (Weichen, Signale, Drehscheiben, ...) nur noch Lösungen anstrebe, die mir eine bidirektionale Kommunikation ermöglichen. Doch bis dato gab es so etwas meines Wissens nicht und so legte ich das Thema Drehscheibe erstmal wieder auf Eis.

Mit dem ersten StepControl-Knotenprototypen vom BiDiB-Projekt kam ich ca. 2016-2017 in Berührung. Hierbei wird u.a. versucht die Drehscheibe auf einen Schrittmotor umzurüsten und so konstruierte ich für meine H0- und N-Drehscheibe eine passende Motorhalterung.

Schrittmotorhalterung Einzelteile

Neben der eigentlichen Motorhalterung ist links im Bild noch eine Adapterplatte zu sehen, die sich je nach N- bzw. H0-Drehscheibe minimal unterscheidet. Der Motorhalter ist absolut identisch.

Montierte Schrittmotorhalterung

Bei der Drehscheibe wird die Bühne herausgenommen und der Zentrumsbolzen ausgebaut. Danach lässt sich von unten die hier provisorisch eingespannte Welle der Motorhalterung von unten durch das zentrale Grubenloch stecken. Die Adapterplatte liegt somit auf der Grubenunterseite auf und wird verklebt. Der Motorhalter lässt sich mit 4 Schrauben später jederzeit abnehmen.

Verbaute Schrittmotorhalterung

Bei der Bühne wird mittig eine Welle verklebt, sodass diese dann mit der Wellenkupplung am Schrittmotor befestigt werden kann.

Um die Bühnendrehung unabhängig von der damals noch in den Anfängen befindlichen StepControl-Prototypen und BiDiB-Tools zu testen, hatte ich mich entschlossen einen sogenannten SilentStepStick mit TMC2130 Schrittmotortreiber an einen Raspberry Pi anzuschließen. Unabhängig davon wollte ich kurz die App-Entwicklung für Windows IoT Core ausprobieren und habe eine sehr simple App "Stepper Motor Tester" aufgespielt, sodass ich die Drehung über einen Touchscreen steuern konnte.

Drehscheibentest mit Raspberry Pi

Da es zu einigen technischen Herausforderungen gekommen ist, dauerte es dann durchaus noch bis zum Jahreswechsel 2019/2020, bis eine neuere StepControl (ReadyLine) vom BiDiB-Entwicklerteam zu Testzwecken bei mir eingetroffen ist.

Zwischenzeitlich hatte ich meine Drehscheiben jeweils um eine Halterung für eine TLE4905 Platine ergänzt. Mit einem Magneten unterhalb der Bühne und einem TLE4905 Hallsensor, kann später eine Referenzfahrt (Homing) durchgeführt werden, was z.B. wichtig ist, wenn die Modellbahnanlage eingeschaltet wird.

Des Weiteren habe ich die alten Schrittmotoren gegen neuere ersetzt. Der Unterschied ist hierbei, dass die alten Schrittmotoren 200 Vollschritte (1,8°) unterstützen, die neueren 400 Vollschritte (0,9°), was sich bei der direkt angetriebenen Bühne bemerkbar macht. Für Technikinteressierte sei erwähnt, dass natürlich die StepControl mittels TMC2130 das sogenannte Microstepping unterstützt, sodass ein Vollschritt in dutzende kleine Mikroschritte unterteilt ist.

Verteilt über das Jahr 2020 erfolgten einige Tests mit der StepControl (ReadyLine) und der Konfiguration und Ansteuerung per BiDiB-Wizard.

Drehscheibentest mit StepControl

Während des Umbaus habe ich bereits 2017 und auch bei der Inbetriebnahme 2020 Videosequenzen gedreht. Auch wenn im Zusammenschnitt nicht alles auf dem neusten Stand ist, zeigt dieser dennoch, wie der Umbau erfolgen kann. Beim Betrieb der StepControl mit einem Soundmodul gab es am Ende des Videos noch Soundaussetzer, die mittlerweile behoben sind.

Bei meiner N-Drehscheibe bin ich schon recht zuversichtlich. Bei meiner H0-Drehscheibe stehen noch ein paar Tests an.

Natürlich werde ich an dieser Stelle den Beitrag erweitern, sobald es neue Informationen gibt.