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.


Nachtrag 2022

Es ist einige Zeit vergangen und neben der N-Drehscheibe habe ich auch weitere Tests an meiner H0-Drehscheibe gemacht.
Mit dem Direktantrieb bin ich mittlerweile auch bei meiner H0-Drehscheibe zufrieden, da ich in der bereits umgebauten Drehscheibe von 2017 die Silberstahlwelle gegen eine Messingwelle mit aufgelöteter Messingplatte ersetzt habe.

Per E-Mail erhalte ich immer wieder vorab Fragen, sodass ich versuche diese hier direkt zu beantworten. Hier folgen ein paar Fragen von Interessenten, sowie meine Antworten darauf:

  • Kann ich die 3D-Druck-Daten erhalten?

    Aufgrund der Druckversuche und der vielen Tests, möchte ich meine 3D-Druck-Daten für dieses Projekt nicht kostenlos zur Verfügung stellen. Wer Interesse hat seine Drehscheibe umzubauen, kann den Umbausatz bei mir erwerben (Infos siehe unten).

  • Für welche Fleischmann-Drehscheibe ist dieser Umbau geeignet?

    Ich selbst habe eine Fleischmann H0-Drehscheibe 6052 und N-Drehscheibe 9152 umgebaut. Es gibt auch schon Tester, die eine Märklin Drehscheibe oder anderweitige Fleischmann Drehscheiben umgebaut haben, da diese oftmals von der Grube identisch sind.

  • Lässt sich diese Lösung mit klassischen Drehscheibendecodern ansteuern (z.B. LDT TT-DEC)?

    Nein, für einen Schrittmotor benötigt man einen speziellen Decoder, der solche Motoren ansteuern kann.

  • Welche Anbieter bieten die Technik an, um einen Schrittmotor für eine Drehscheibe anzusteuern?

    Aktuell ist von Fichtelbahn die sogenannte StepControl dazu in der Lage, die einen Schrittmotor im Mikroschrittbetrieb ansteuern kann. Optional gibt es auch noch ein SUSI-Soundmodul. Von Fichtelbahn wird ein passender Schrittmotor mitgeliefert, der getestet ist und ein gutes Laufverhalten zeigt. Eine Sensor-Platine TLE4905 (Hallsensor) wird ebenfalls mitgeliefert, die zur Referenzfahrt (Homing) nötig ist.

    Oft werden mir bzgl. Fichtelbahn auch die Fragen gestellt, warum die StepControl noch nicht in dessen Shop gelistet ist bzw. ob es auch eine Bühnenplatine gibt. Die StepControl ist bis dato noch in der Testphase, jedoch kann diese schon per E-Mail bei Fichtelbahn angefragt werden. Eine Bühnenplatine ist in Entwicklung. Diese ermöglicht es später das Bühnengleis in mehrere Belegtabschnitte einzuteilen und u.a. Signale bzw. Beleuchtung auf der Bühne anzusteuern.

    Nebenbemerkung: Falls es anderweitige Hersteller für Schrittmotor-Decoder gibt, die für den Direktantrieb einer Bühne geeignet sind, dann kann dies mir natürlich gerne mitgeteilt werden, sodass ich diese verlinken kann.

  • Welche Steuerungssoftware unterstützt diese Lösung?

    Letztendlich kommt es darauf an, welchen Drehscheibendecoder man einsetzt. Nutzt man die Fichtelbahn StepControl, so handelt es sich hierbei um einen BiDiB-Knoten. D.h. die Steuerungssoftware muss das Modellbahnbussystem BiDiB unterstützen, sowie die Drehscheibenansteuerung über BiDiB (siehe auch BiDiB-Wiki).

  • Was kostet der Umbausatz und was ist dabei?

    Zur Befestigung eines Schrittmotors an der Drehscheibengrube biete ich folgendes Set für 68€ an (ohne Schrittmotor). Enthalten sind alle nötigen Schrauben, Muttern, U-Scheiben und eine Wellenkupplung (5mm auf 4mm).
    Die Halterung ist von mir i.d.R. schon vormontiert, weil ich nach dem Druck die Halterung entsprechend nachbearbeite und kurz teste, dass soweit alles in Ordnung ist und sich später ein NEMA 17 Schrittmotor problemlos anschrauben lässt.

    Umbausatz Fleischmann Drehscheibe auf Schrittmotor

    Mittlerweile nutze ich selbst eine 4mm Messingwelle mit gefräster Messingplatte, die man mit der Bühne verklebt.
    Da ich gefragt wurde, ob ich auch sowas anbieten könnte, kann dies optional für 8€ mit erworben werden (fertig verlötet).

    Info: Die Maße oben in der Bühne sind teils etwas unterschiedlich. Wer die Abdeckung öffnet und mir die Größe der Einbuchtung mitteilt, dem könnte ich das nach Maß fräsen.

    Messingwelle mit verlöteter Messingplatte

    Wer eine Fichtelbahn Sensor-Platine TLE4905 (Hallsensor) einsetzen möchte, der kann bei der Bestellung eines Umbausets noch eine kostenlose TLE4905-Halterung inkl. Schraube bekommen.

    Halterung Sensor-Platine TLE4905

    Ich möchte hierbei betonten, dass es sich um einen Umbausatz handelt (vorgehen bitte aus dem Video entnehmen). Etwas handwerkliches Geschick ist natürlich Grundvorraussetzung und von kleineren Nacharbeiten sollte man sich nicht abschrecken lassen.
    Da hier natürlich Änderungen an der Fleischmann-Drehscheibe vorgenommen werden und u.a. auch der original Antrieb entfernt wird, sollte bei neu angeschaften Drehscheiben davon ausgegangen werden, dass die Garantie seitens des Herstellers erlischt. I.d.R. werden aber ohnehin meist Drehscheiben umgebaut, die gebraucht bzw. Jahre alt sind.

  • Wie sind die Lieferzeiten?

    Ich betreibe Modellbau/Modellbahn rein als Hobby und gehe einen ganz normalen Beruf nach, sodass ich nicht immer täglich reagieren kann. Ein paar wenige Exemplare liegen ausgedruckt bereit und drucken kann ich jederzeit wieder. Anderenfalls werde ich diesbzgl. entsprechend informieren.

  • Wie kann ich bestellen, welche Versandkosten fallen an und erhalte ich eine Rechnung?

    Einen Shop betreibe ich derzeit nicht. Bitte einfach per E-mail über das Kontaktformular bestellen bzw. darüber auch gerne vorab noch Fragen stellen, wenn etwas unklar sein sollte.

    Bei einer Bestellung möglichst folgende Angaben dazuschreiben:

    • Für welche Spurweite/Nenngröße bzw. Fleischmann-Drehscheibe benötigen Sie das Umbauset? H0 oder N?
    • Möchten Sie die Messingwelle mit gefräster und verlöteter Messingplatte mitbestellen?
    • Benötigen Sie eine Halterung für die Fichtelbahn Sensor-Platine TLE4905 (lege ich bei einer Bestellung des Umbausets kostenlos bei, falls gewünscht)?

    Ich versende i.d.R. per Hermes S-Paket (Hermes Preisangabe Jan 2022: 4,95 €) und gebe die Versandkosten 1:1 weiter.

    Bei einer Bestellung erhalten Sie von mir eine Rechnung (Vorkasse). Als Kleinunternehmer im Sinne von § 19 Abs. 1 Umsatzsteuergesetz (UStG) wird Umsatzsteuer nicht berechnet.


Nachfolgend möchte ich Fragen beantworten, die beim Umbau von Anwendern aufgetreten sind:

  • Was für ein Kunststoff wird hier eingesetzt?

    Ich verwende für meinen FDM-Drucker ganz normalen PLA-Kunststoff, wobei ich hier qualitativ hochwertiges PLA-Filament von BASF einsetze.
    An dieser Stelle sei erwähnt, dass PLA bis bis ca. 60 °C wärmeformbeständig ist. Darüber hinaus sollte man Temperaturen vermeiden.

  • Welchen Klebstoff sollte man verwenden?

    Mittlerweile verwende ich für diesen Anwendungsbereich nur noch 2K Epoxykleber.
    Ich hatte 2017 Jamara Epoxi-Rapid verwendet, später auch Toolcraft 1347649.
    Ein Anwender hat zuletzt mit UHU Plus Schnellfest (35g Tube) ebenfalls gute Erfahrungen gemacht.


Da in Verbindung mit der Fichtelbahn StepControl auch Fragen aufgekommen sind, versuche ich diese hier ebenfalls zu beantworten, soweit es mir möglich ist.
Sehr spezielle technische Fragen bzgl. der Fichtelbahn-Produkte bitte im OpenDCC-Forum stellen oder Kontakt mit Fichtelbahn aufnehmen.

  • Wo platziert man am besten den Hallsensor und den Magneten?

    Dafür gibt es eigentlich keine genau Vorschrift, wobei man beides möglichst weit außen platzieren sollte, da der Umfang dort größer und das bzgl. der Genauigkeit besser ist (nahe an der Drehachse/Welle ist ungünstig).

    Bei der Fleischmann H0-Drehscheibe zeige ich im o.g. Video bei ca. 17:50 die Position des Magnets, sowie der Halterung mit der Fichtelbahn Sensor-Platine TLE4905.

    Bei der Fleischmann N-Drehscheibe kann der Magnet wie folgt platziert werden.

    Magnet für Fleischmann N-Drehscheibe

    Die Halterung mit der Fichtelbahn Sensor-Platine TLE4905 kann wie folgt platziert werden.

    Halterung Sensor-Platine TLE4905 für N

    Die Sensor-Platine TLE4905 wird an HOME 0 der StepControl angeschlossen. Wird ein Magnet detektiert, so leuchtet die LED auf der Sensor-Platine.
    Teilweise werden von Fichtelbahn bei der StepControl auch zwei Hallsensoren mitgeliefert, das ist aber für Schiebebühnen und co gedacht. Für Drehscheiben genügt ein Hallsensor.

  • Gibt es eine verständliche Erklärung, wie das mit der StepControl, dem Schrittmotor und dem Hallsensor funktioniert?

    Als Beispiel möchte ich den folgenden Aufbau mit einer Fleischmann Drehscheibe zeigen, die in 48 Segmente eingeteilt ist.
    Wir haben hier ein Einfahrtsgleis, welches mit * markiert ist. Zu Verständlichkeit habe ich alle Gleisanschlüsse grün markiert, die befahren werden können. Die rot markierten Gleisanschlüsse sind die Gegenseiten dazu.

    Beispiel N-Drehscheibe

    Im Beispiel steht die Bühne bei Gleisanschluss 1 (Einfahrtsgleis), wobei das zunächst nicht relevant ist. Schaltet man die StepControl ein, so dreht sich die Bühne gegen den Uhrzeigersinn (falls die Drehrichtung nicht stimmt, ist der Motor falsch angeschlossen).
    Dabei wird das sogenannte Homing (Referenzfahrt) durchgeführt. Die StepControl dreht die Bühne solange, bis der Hallsensor ein Signal liefert. Das ist der Fall, wenn der Magnet sich ca. über dem Hallsensor befindet. Diese Position ist der absolute Nullpunkt, ab dem letztendlich gezählt wird.

    Wir haben in diesem Fall einen Schrittmotor mit 400 Vollschritten bezogen auf eine Umdrehung (360°). Die StepControl steuert diesen Motor im Mikroschrittbetrieb an.
    Bei der Standardeinstellung sind das i.d.R. 64 Mikroschritte, sodass das insgesamt 25600 (400*64) Schritte für eine Umdrehung ergibt. Bei einer 180° Drehung muss die StepControl also 12800 Schritte ausführen, um z.B. eine Lok zu wenden.

    Auf dem o.g. Bild kann man erkennen, dass der Hallsensor und der Magnet nicht exakt am Gleisanschluss 1 liegen, sondern noch etwas gegen den Uhrzeigersinn versetzt sind. Man kann den Hallsensor auch komplett an eine andere Stelle einbauen.
    Ich habe es hier so umgesetzt, dass nach dem Homing (Referenzfahrt) mit relativ kurzem Weg der Gleisanschluss 1 angefahren werden kann.

    Hiermit stelle ich eine Excel-Datei zu Verfügung, die das mit den Gleisanschlüssen für dieses Beispiel verdeutlichen soll. Wer eine Drehscheibe auf einer Anlage einbaut, der sollte natürlich die Gleisanschlüsse per BiDiB-Wizard entsprechend anlernen. In meinem Fall war z.B. die Position des Gleisanschlusses 1 bei Wert 285 (Home 0 Offset), was bei jeder Drehscheibe anders ist. Das in der Excel-Tabelle sind nur theoretisch berechnete Werte und auch hier sollte man nicht davon ausgehen, dass das in der Praxis 100% stimmt.

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