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Umbau Fleischmann 145 mit Schlusslichtnachrüstung

Anzeige:

Überblick

Vorwort

Fleischmann bietet die E-Lok der Baureihe 145 mit einer partiellen Vorbereitung für den Decodereinbau an - um eine vollwertige Lötschnittstelle handelt es sich aber nicht. Es wird dokumentiert, wo Trennungen auf der Platine durchzuführen sind, allerdings müssen auch die Lichtplatinen modifiziert werden. Speziell für die 145 045-1 hatte ich mir vorgenommen, auch das rote Schlusslicht nachzurüsten, da diese Lok ein Nahverkehrspaket haben soll und wohl auch mit DoStos im Einsatz war.

Benötigtes Material

1 ESU Lokpilot Micro V4
4 LED 0401 rot (Extangis GmbH / ledbaron) (*)
Mikrolitze 0,2 mm (Extangis GmbH / ledbaron) (*)
Cu-Lackdraht 70 μm oder 0,1 mm (z. B. Reichelt)
2 SMD N-Kanal Anreicherungs-FET BSS123 (z. B. Reichelt)
2 SMD Widerstand 0603 15 kΩ (z. B. Reichelt) (**)
Kapton-Band, 10 mm bis 15 mm breit (z. B. über Dr. D. Müller) (***)
Cyanacrylat-Kleber (dickflüssig)

(*) Der Anbieter verkauft über eBay unter dem Namen "ledbaron".
(**) Abhängig von der Betriebsspannung müssen die Werte gegebenenfalls angepasst werden.
(***) Zu finden über Mercateo

Die ausgewählten FETs sind direkt kompatibel zu den Logikpegelausgängen, daher kommen wir ohne weitere Bauteile (Vorwiderstände/Spannungsteiler) aus.

Vorbereitung der Hauptplatine

Die Leiterbahntrennungen werden wie im Fleischmann-Verpackungseinleger beschrieben durchgeführt, allerdings mit folgenden Abweichungen:

• Bild a: Die Diode "6" wird mit einem Stück Draht überbrückt.
• Bild b: Die Diode "5" wird mit einem Stück Draht überbrückt.
• Bild c: Oberhalb von Anschluss "1" werden zwei Trennungen angebracht, so dass ein L-förmiges Stück der Leiterbahn vollständig isoliert ist. Dieses benötigen wir zum Anlöten der Masse des Decoders und der Source-Anschlüsse der FETs. Weiterhin werden unmittelbar links und rechts des oberen Motor-Kontaktes die Leiterbahnen zu den Lichtplatinen aufgetrennt. Der Teil der Platine, auf dem die SMD-FETs zu liegen kommen, muss mit Kapton-Band abgeklebt werden, dann können die FETs aufgelötet werden (siehe Bild weiter unten).

Die Entstörmaßnahmen (Drosseln, Kondensator) sollten meines Erachtens bei Fleischmann-Motoren der hier verwendeten Bauart ("die alte Dreipol-Funkenschleuder") keinesfalls entfernt werden - diese Motore liefern bei höherer Drehzahl ein Störfeuer, das selbst "robuste" Decoder zum Absturz bringt. Weiterhin gibt es bei extrem langsamer Fahrt unter Umständen extreme Stromspitzen, deren Ursache ich noch nicht kenne (möglicherweise kurzzeitige Isolationsfehler). Meine Zimo-Decoder haben sich bei einigen dieser Motoren schon ziemlich jämmerlich beschwert ("Kreischen" der Decoder-Endstufe), wenn die Entstörglieder drin bleiben, ist der Spuk vorbei.

Das berühmt-berüchtigte Blech zwischen einem der Kollektor-Anschlüsse und dem Gehäuse war hier nicht verbaut, trotzdem sollte man das sicherheitshalber kontrollieren.

Vorbereitung des Decoders

Der Schrumpfschlauch muss entfernt werden, damit wir Zugang zu den Logikpegelanschlüssen bekommen. Die blaue Plus-Leitung wird entfernt (ablöten). An den Masseanschluss und die beiden Logikpegelausgänge wird je ein kurzes Stück Litze angelötet (z. B. kurzes Stück der übrig gebliebenen blauen Litze).

Einbau des Decoders

Der Decoder wird dann wie im folgenden Bild zu sehen angeschlossen:


Abbildung zeigt die Unterseite des Modells

Hier ist auch gut zu erkennen, wie die beiden SMD-FETs an den isolierten L-förmigen Leiterbahnabschnitt angeschlossen werden. Die zuvor angelöteten Litzen gehen an das kurze Leiterbahnstück (Masse) und die beiden G-Anschlüsse der FETs (Logikpegel). Der Bereich der Platine, auf dem die G- und D-Anschlüsse zu liegen kommen, ist mit Kapton-Band abgeklebt. Ich rate hier deshalb dringend zu Kapton, weil es nicht schmilzt und es daher keine Probleme beim Anlöten der G- und D-Anschlüsse gibt. Die Leiterbahnen zu den Glühbirnen liegen sehr weit am Rand der Platine - hier muss möglichst sparsam mit dem Zinn umgegangen werden und die Litze möglichst weit innen angeschlossen werden. Trotzdem muss die Kunststoffwanne noch ein wenig ausgearbeitet werden, damit sie später wieder passt:


Abbildung: Kunststoffabdeckung

An die D-Anschlüsse wird jeweils ein Stück Mikrolitze angelötet. Dieses wird dann auf die Oberseite und von dort zu den LEDs geführt:





Abbildungen: Kabelführung auf die Oberseite und zu den LEDs

An den LEDs selbst werden jeweils kurze Stücke Cu-Lackdraht angelötet (die LEDs können auch fertig vorbereitet bei der Extangis GmbH bezogen werden, was für viele in Anbetracht der kleinen Abmessungen (ca. 1 x 0,25 mm^2) eine große Hilfe sein dürfte). Den Mix aus Mikrolitze und Cu-Lackdraht habe ich deshalb gewählt, weil die Mikrolitze an den LEDs zu leicht gebrochen ist, bei dünnem Cu-Lackdraht die Lackschicht aber wiederum sehr leicht durchscheuert, so dass ich davon abrate, den Lackdraht direkt auf Metallteilen zu verlegen.

Dann werden die LEDs angeschlossen. Die Wahl fiel hier auf die kleinsten verfügbaren LEDs: Diese tragen sehr wenig auf, wenn sie liegend montiert werden:


Foto: Mit freundlicher Genehmigung, © Extangis GmbH, www.ledbaron.de

Je zwei LEDs werden in Serie geschaltet, die Kathode wird über einen Widerstand an den decoderseitigen Anschluss der jeweiligen Glühbirne angeschlossen. Der Trick hierbei ist, dass der LED-Strom (ca. 1 mA) über die Glühbirne fließt, er reicht nicht, um die Glühbirne zum Leuchten zu bringen. Wird aber die Glühbirne per Decoder eingeschaltet, ist die LED zwangsweise aus! Bei Verwendung des ESU Decoders wäre dieser Trick nicht nötig, wer einen anderen Decoder einsetzt, dem hilft dieser Schaltungstrick unter Umständen, wenn er die roten LEDs sonst bei bestimmten Signalbildern nicht ausgeschaltet bekommt.

Die LEDs werden mit einer kleinen Menge Cyanacrylat-Kleber befestigt. Sie sollten direkt hinter den Reflexions-/Umlenkflächen der Lichtleiter zu liegen kommen. Da hier sehr wenig Platz ist, werden die LEDs liegend eingeklebt, und zwar so, dass sie nach außen abstrahlen:



Im Gehäuseoberteil wird jeweils ein "U" aus schwarzer Pappe eingeklebt um zu verhindern, dass zuviel Streulicht in das obere Licht oder den falschen Scheinwerfer-Ausschnitt einstrahlt:



Der letzte Schritt ist die Programmierung des Decoders. Die Wahl war unter anderem deshalb auf den ESU gefallen, weil ESU die ausgefeilteste Methode hat, die Funktionen zu programmieren.

Achtung, ab hier wird es ziemlich abstrakt. Wer sich damit nicht herumschlagen will, kann direkt zur Programmierung der CVs weitergehen.

Leider ist die Programmierung in der Anleitung nur unvollständig dokumentiert. Die Funktionsbeschreibung (Anleitung Abb. 16) wie z. B. "Stand vorwärts", "F0 vorwärts" etc. ist nämlich lediglich eine Default-Konfiguration und auch nicht auf 13 Funktionen beschränkt. Tatsächlich handelt es sich um 32 Terme, die mittels einer UND-Verknüpfung jeweils einen Vektor aus sämtlichen Eingangssignalen bilden, die jeweils normal und invers verfügbar sind, also "Fahrt", "/Fahrt", "vorwärts", "/vorwärts", "F0", "/F0" usw. Eine Beschreibung wie "Licht vorwärts" heißt dann nichts anderes als ein Vektor, in dem "vorwärts" und "F0" ausgewählt sind. Legt man dann einen Vektor der aktuellen Betriebsdaten passend an, kann der Wahrheitswert dieses Terms sehr einfach mit ein paar UND-Operationen ermittelt werden, d. h. diese "CV-Wüste" lässt sich aufgrund ihres stringenten Aufbaus sehr effizient abarbeiten.

Mehr Details, bitte...

Bei den meisten Decodern kann der Benutzer bestenfalls zwei Stufen der Verarbeitungskette konfigurieren, die Zuordnung von Funktionen und Richtungsbit ist fest verdrahtet (z. B. NMRA CV33 == "F0" & "vorwärts", CV35 == "F1" usw.), man kann also nur die Ausgänge zuordnen (ODER-Term) und den Ausgängen noch Effekte zuordnen. Bei Zimo (und Lenz bzgl. F1) sind die fest verdrahteten Funktionen noch richtungsbhängig. Das war's dann aber schon.

ESU hat eine vierstufige Verarbeitung, wobei man, wenn man schon mal GALs programmiert hat, die ersten Stufen gleich wiedererkennt, es ist also nichts irgendwie Neues oder Revolutionäres, aber wunderbar flexibel und, wenn man das System einmal begriffen hat, eigentlich sehr logisch aufgebaut.
Jeder Term besteht aus 12 CVs, startend ab CV257 in Page 4098 (CV31=16, CV32=2).

Stufe 1:

Je 8 CVs werden verwendet, um einen UND-Term zu formulieren. Jedes Eingangssignal liegt dort in nicht inverser und inverser Form vor, also Vortwärts, /Vorwärts, Fahrt, /Fahrt, F0, /F0, ... F28, /F28. Baut man einen entsprechend breiten Betriebsdatenvektor auf, dann lässt sich der Wahrheitswert eines solchen Terms sehr effizient berechnen. Ganz witzig: Ohne zu wissen, dass es ESU schon so macht ,hatte ich bereits mit anderen Herstellern ein sehr ähnliches Verfahren besprochen, um ein wirklich flexibles Funktion-Mapping zu realisieren. Hier lässt sich z. B. eine Zwangsabschaltung ganz einfach bewerkstelligen, indem z. B. die Default-Konfiguration des sechsten Terms "F0 rückwärts" für das rote Licht so geändert wird, dass gilt "/vorwärts & F0 & /F3", d. h. der Rangiergang würde verhindern, dass das rote Licht angeht.

Stufe 2:

Ist der Term wahr, dann bestimmen vier weitere CVs, auf welche Ausgänge und logischen Funktionen der Term wirkt (leider dokumentiert die Anleitung die jeweils zweite CV für die Ausgänge nicht, da finden sich nämlich die sekundären Ausgänge - siehe Stufe 3). Nur diese CVs sind in der Anleitung dokumentiert und gelten in der beschriebenen Form nur dann, wenn die UND-Terme nicht geändert wurden. In dieser zweiten Zuordnung stecken implizit die ODER-Terme, d. h. wenn mehrere Terme denselben Ausgang adressieren, dann ist das eine ODER-Verknüpfung.

Sufe 3:

Jeder Ausgang bis AUX2 ist logisch zweimal vorhanden. Ab CV355 in Page 4096 liegen Licht vorne [2], Licht hinten [2], AUX1 [2] und AUX2 [2]. Der Sinn des Ganzen (leider auch in keiner Weise dokumentiert): Hier kann ein Ausgang mit verschiedenen Effekten (Lichteffekte, Dimmung, Spezialfunktionen) konfiguriert werden. Die primäre Konfiguration hat Priorität. Ein konkretes Beispiel wäre dann z. B. wieder unser rotes Licht bzw. dessen Zwangsabschaltung, man könnte AUX1 [1] mit Dimmung 0 (Licht aus) belegen und AUX1 [2] mit Dimmung 31. Der Rangiergang würde dann auf AUX1 [1] wirken, das normale Licht F0 rückwärts auf AUX1 [2]. Ist beides gleichzeitig an, "gewinnt" AUX1 [1], d. h. das Licht bleibt aus!

Stufe 4:

Hier kommen dann noch die Lichteffekte am Ausgang ins Spiel. Leider ist die Doku hier gründlich falsch, das Grade Xing wirkt nur bei allem, was blinkt, und dient primär dazu, bei Annäherung an Bahnübergänge Blinksignale an der Lok einzuschalten.

Zu viele Details? Dann bitte hier weiterlesen...

Bei der Programmierung habe ich Folgendes realisiert:
F0 steuert die Beleuchtung vorne,
F1 die Beleuchtung hinten,
F3 ist der Rangiergang,
F4 die Verzögerungs-Deaktivierung.

Der Term für "Fahrt vorwärts" und "Fahrt rückwärts" wurde so umdefiniert, dass das Rangierlicht nur dann eingeschaltet wird, wenn wenigstens auch F0 oder F1 aktiv ist. Ist weder F0 noch F1 an, dann bleibt auch mit Rangiergang das Licht aus!

"F0 rückwärts" und "F1 vorwärts" steuern dabei das rote Licht über die sekundären Ausgangs-Definitionen AUX1 [2] und AUX2 [2], die mit einem Dimm-Wert >0 versehen sind. Ich empfehle, mit einem Dimm-Wert von 8..12 zu experimentieren (im PokProgrammer-Projekt steht die Dimmung auf 31, was bei 18 V Fahrspannung zu hell ist). Die primären AUX-Definitionen sind auf einen Dimm-Wert von 0 konfiguriert, dies wird verwendet, um beim Rangiergang das rote Licht zwangs-abzuschalten.

Das Einschalten des Lichts wurde dabei so umgesetzt, dass die Terme 3 und 4 ("Fahrt vorwärts" und "Fahrt rückwärts") umdefiniert wurden zu "F0 & F3" bzw. "F1 & F3", wenn diese Terme wahr sind, werden Licht vorne [1], Licht hinten [1], AUX1 [1], AUX2 [1] geschaltet. Wie weiter oben erwähnt, sind die primären AUX-Ausgänge mit einem Dimm-Wert von 0 versehen, da diese Priorität vor den sekundären haben, schaltet der Rangiergang das Licht zwangsweise aus.

Im Grunde hätte man die Zwangsabschaltung auch schon mit der Stufe 1 alleine realisieren können, ich wollte aber einmal die Funktionsweise etwas ausloten.

Aufgrund der umfangreichen CV-Listen habe ich mich entschlossen, hier keine CV-Listen zum Abtippen zu hinterlegen, sondern stattdessen ein LokProgrammer-Projekt bereitgestellt (hier kann man die CVs auch exportieren bzw. nachschlagen) und habe die gegenüber dem jungfräulichen Decoder geänderten CVs auch nochmals in einer Textdatei hinterlegt (es handelt sich hier um einen "gestrippten" CV-Export.

Download:
CV-Einstellungen als Textdatei
CV-Einstellungen als LokProgrammer-Datei (.esux)

Letzte Worte

In der Praxis hat der LokPilot leider einige Firmware-Macken: Zum Einen reagiert er extrem sensibel auf Mikro-Unterbrechungen. Er merkt sich zwar (anders und besser als Lenz) die Fahrstufe, scheint aber den Regelkreis neu zu initialisieren, so dass die Lok dann "Schluckauf" bekommt und stottert. Außerdem flackert auch das Licht, sofern es gedimmt ist, mit voller Helligkeit auf. Weiterhin ist es mir nicht gelungen, den Fleischmann-Motor so einzumessen, dass er weder beim Anfahren noch beim Anhalten ruckt. Mindestens eine Kröte muss man leider immer schlucken. Insofern werden ESU-Decoder wohl in weiteren meiner Umbau-Projekte vorerst nicht zum Einsatz kommen - an der Motorregelung und dem Startverhalten des Decoders muss ESU unbedingt noch nachbessern!

Mein Dank für den Tip mit dem LokProgrammer gilt Ullrich Schicke, der mich darauf aufmerksam gemacht hat, dass die Dokumentation unvollständig und die Fähigkeiten des Decoders besser mit dieser Software auszuloten sind.

Zum Schluss noch ein paar urheberrechtliche Hinweise, da hier auch fremde Fotos verwendet werden: Das Makrofoto der roten 0401-LED ist © Extangis GmbH, www.ledbaron.de und wurde für diesen Umbaubericht freundlicherweise zur Verfügung gestellt. Alle übrigen Fotos © Torsten Lang.


Danke an Torsten Lang für die Zusendung.

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