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Allgemeine Informationen zur Digitaltechnik

Ein kurzer und einfach gehaltener Überblick über die digitale Welt der Modelleisenbahn.

Wie funktioniert Digital?

Im Analogbetrieb bestimmt die H öhe der Spannung die Geschwindigkeit der Lokomotive - je höher die Spannung umso höher die Geschwindigkeit; keine Spannung am Gleis bedeutet Stillstand. Alle Leuchtmittel (Lokbeleuchtung, Wageninnenbeleuchtung) leichten je nach Spannung unterschiedlich stark (von verschiedenen Kunstschaltungen mal abgesehen). Man spricht hier von einer schienenbezogenen Steuerung.

Im Digitalbetrieb besteht kein direkter Zusammenhang zwischen Schienenspannung und der Lokgeschwindigkeit - es liegt an der Schiene immer die volle Schienenspannung an, wobei es sich hier um eine rechteckförmige Wechselspannung handelt, die ständig zwischen Plus und Minus wechselt - siehe auch Elektrik/Spannungsarten. Diese Wechselspannung ist an sich konstant, aber das Pulsmuster ändert sich und gibt so digitale Informationen weiter. Diese digitale Informationen werden von einer Zentrale generiert und enthalten Informationen über die anzusprechende Adresse, Geschwindigkeit, zu schaltende Sonderfunktionen etc. Jede Lokomotive auf dem Gleis benötigt einen Empfängerbaustein (Decoder), dem eine Adresse zugeordnet ist. Wird die beim Decoder eingestellte Adresse angesprochen, so werden alle zur Adresse gehörenden Informationen ausgeführt - z.B. beschleunigen der Lok oder das Licht einschalten. Man spricht hier von einer lokbezogenen Steuerung.

Der Vorteil liegt nun darin, dass jede Lokomotive für sich alleine angesprochen werden kann und völlig unabhängig von anderen Lokomotiven bewegt werden kann - es kann ein echter Mehrzugbetrieb stattfinden. Dadurch werden für das manuelle fahren auch keine Trennabschnitte zum Abstellen von Zügen benötigt - soll eine Anlage jedoch automatisiert werden, so sind Trennabschnitte, zumindest zum Rückmelden, wieder notwendig.

funktionsprinzip digital
Abbildung: Funktionsprinzip der Digitaltechnik

"Zwei Drähte und fertig ist die Verdrahtung"

Ein weiterer Vorteil von Digital ist, dass die Verdrahtung einfacher wird. Im einfachsten Fall kann man sogar mit 2 Drähten zum Anschließen der Gleise an die Zentrale auskommen - wer allerdings mehr als einen Kreis mit einem Abstellgleis baut, wird damit nicht auskommen.

Sobald die Anlage etwas größer wird, muss darauf geachtet werden, dass man mehrere Einspeisepunkte vorsieht, die nicht zu weit auseinanderliegen, um das Digitalsignal nicht durch den Widerstand der Schienenprofile zu verfälschen (die Empfehlung des oftmaligen Einspeisens gilt natürlich auch im Analogbetrieb - hier geschieht dies aber oftmals automatisch, da man Trennstellen vorsehen muss, die gezwungenermaßen mit eigenen Anspeisungen versehen werden). Wenn mehrere Züge auf der Anlage verkehren sollen, so muss man einen Booster (Verstärker) vorsehen - dieser muss dann einen Teil der Anlage speisen, der vom Rest der Anlage allpolig abgetrennt ist (z.B. Isolierverbinder an beiden Gleisprofilen an jeder Seite zur restlichen Anlage - also insgesamt mindestens vier Isolierstellen).

Wenn Schaltvorgänge auch über das Digitalsystem erledigt werden sollen (man kann selbstverständlich auch analog Schalten und digital Fahren bzw. umgekehrt), steigt der Verdrahtungsaufwand weiter. Für jedes Objekt (Weiche, Signal, Häuserbeleuchtung etc.) wird ein entsprechender Decoder benötigt. Dieser Decoder bekommt seine Informationen entweder von einem Signal-Bus oder direkt vom Gleissignal (abhängig vom Digitalsystem). Die zu schaltenden Verbraucher werden direkt an den Decoder angeschlossen. Die Vorteile des digitalen Schaltens sind zum einen die dezentrale Verkabelung (es müssen nicht alle Leitungen bis zu einem zentralen Stellpult gezogen werden) und die Möglichkeit, bei Verwendung eines Interfaces (Schnittstelle zum Computer), alle Schaltvorgänge über einen Computer zu steuern - Gleisbildstellwerke lassen sich am Computer wesentlich schneller und einfacher erstellen.

Die Verkabelung einer digitalen Anlage erfordert wie auch die Verkabelung einer analogen Anlage ein hohes Maß an Aufmerksamkeit und Gewissenhaftigkeit. Es müssen ausreichend große Kabelquerschnitte verwendet werden, die der Leistung der Booster und Zentralen angepasst sein müssen, damit sie im Kurzschlussfall nicht abbrennen (Brandgefahr).
Es ist unbedint darauf zu achten, dass an die Transformatoren, die für die Speisung einer Leistungsstufe (Zentrale, Verstärker, Booster) dienen, keine weiteren Verbraucher angeschlossen werden sollten, um keine Geräte zu zerstören. Jede Leistungsstufe benötigt unbedingt eine eigene Spannungsversorgung (Transformator) - dies gilt oftmals auch für weitere digitale Geräte, die eine externe Spannungsversorgung benötigen - immer die Betriebsanleitungen genau betrachten! Die Leistung des Transformators soll mindestens dem des Boosters entsprechen oder höher sein - schwächere Transformatoren können im Kurzschlussfall Probleme bereiten.

anschluss-skizze digital
Abbildung: Prinzip-Anschluss-Skizze bei Digitalsystemen

Fahren und Steuern per Computer

Mittels eines Interfaces (in manchen Digitalzentralen inkludiert, ansonsten als externes Modul) kann die Verbindung zu einem Computer hergestellt werden. Durch die Verwendung eines geeigneten Programmes können sowohl Lokomotiven gesteuert werden als auch Steuerungsaufgaben (z.B. Gleisbildstellwerk) ausgeführt werden. Werden in der Anlage entsprechende Rückmeldebausteine eingebaut, so lassen sich damit ganze Anlagen automatisieren.

Nachteile von digitalen Systemen

Digital zu fahren ist nicht ganz billig - neben den Erstanschaffungskosten für die Zentrale und verschiedenen Eingabegeräten, Boostern und eventuell auch von Rückmeldern, Schaltbausteinen etc. dürfen auch die laufenden Kosten nicht vergessen werden, da für jedes neue Lokmodell auch ein Lokdecoder benötigt wird.

Das gesamte Gebiet der Digitaltechnik ist sehr komplex und kann einen mitunter vor Rätsel stellen und zum Verzweifeln bringen, wenn Komponente A mit B nicht zusammenspielen will und Komponente C plötzlich etwas ganz anderes tut, als es einen Tag zuvor noch getan hat, etc. Als Internet-User kann man aber mit Sicherheit auf die Hilfe einer ganzen Schar von Digitalanwendern zählen, die in den verschiedenen Internetforen und Newsgroups vertreten sind - unter anderem auch im Forum von 1zu160.

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