Modifikationen an der Veit VII K in TTe

Hallo in die Runde,

vor zwei Monaten habe ich von der Firma Veit meine VII K bekommen. Ich hatte ein bereits digitalisiertes Modell mit Beleuchtung bestellt. Grundsätzlich war ich sehr zufrieden, bis ich die Lok das erste Mal analog betreiben wollte. Durch den Heißwolf-Fahrregler war ich quasi perfekte Fahreigenschaften gewohnt und habe diesen auch wieder hergenommen. Doch die Lok wollte einfach nicht ordentlich fahren. Soweit das Grundproblem, meine Lösung möchte ich hier beschreiben.

Ich habe zunächst versucht, die Analogfahreigenschaften über die Einstellungen des ESU LokPilot 5 micro zu verbessern. Nach rund drei Stunden Programmieren, Testfahrten und wiederholtem Nachjustieren wurde das Verhalten zwar etwas besser, von einem wirklich brauchbaren Analogbetrieb war die Lok aber noch weit entfernt.

Ob dabei eine Einstellung von mir nicht optimal gewählt war oder ob sich Decoder, Motor und Heißwolf-Fahrregler einfach nicht besonders gut vertragen, kann ich nicht sicher sagen. Das Verhalten beim langsamen Hochdrehen der Spannung ist jedenfalls ziemlich auffällig: Zwischen 0 und etwa 4 V passiert zunächst gar nichts. Ab ungefähr 4 V schaltet sich die Beleuchtung ein und der Motor beginnt unter deutlichen Geräuschen zu drehen. Dieser Zustand hält jedoch nur bis etwa 4,7 V an, anschließend gehen Licht und Motor wieder aus.

Erst ab rund 6,5 V schalten sich Beleuchtung und Motor erneut ein. Die Lok fährt dann einigermaßen normal, setzt aber bereits mit einer merklichen Geschwindigkeit ein. Ein kontrolliertes Anfahren oder sehr langsames Rangieren ist so nicht möglich, der Langsamfahrbereich ist damit im Analogbetrieb leider praktisch nicht nutzbar.

Nun habe ich überlegt, wie ich das Problem lösen könnte, und bin auf die Idee gekommen, einen Schalter in die Lok zu bauen, mit dem man zwischen Analog- und Digitalbetrieb umschalten kann. Also kurz einen Plan gemacht, wie man das möglichst einfach umschalten kann. Dabei bin ich auf folgende Schaltung gekommen:

Der Decoder bleibt immer am Gleis angeschlossen. Ich schalte nur den Motor von den Motorausgängen des Decoders (rot) weg und direkt auf die Gleisspannung (grün).

Dann habe ich in meinem Sammelsurium geschaut, was ich für Umschalter vorhanden habe, und bin bei einem SMD-Umschalter von sol-expert-group (Art.Nr.: 00414) hängen geblieben. Dieser ist schön klein, man braucht aber zwei davon, weil er nur einpolig ist. Ich habe zwei dieser Schalter auf ein kleines Stück 0,5 mm dicke, beidseitige Leiterplatte gelötet und nach einer Position in der Lok gesucht. Diese war auch schnell gefunden, siehe Bild.

Man könnte meinen, die Firma Veit hat die Position so vorgesehen, denn in dem Gussteil, in dem der Motor eingeklebt wird, ist an einer Stelle unten ein Ausschnitt, der sehr guten Zugriff auf die beiden Schalter ermöglicht.

Ich hatte die Lok nun also auseinandergebaut, um genauer zu sehen, wie ich die Schalter am besten befestige und wo ich die Kabel entlangführe. Dabei stellte ich fest, dass im Führerstandsbereich sehr viel „Luft“ ist. Da ich ein Fan von möglichst großen Schwungmassen bin, habe ich gedacht, dass man diesen Platz über der Platine im Führerstand eigentlich für eine zusätzliche Schwungmasse nutzen könnte. Kurz gemessen, was Veit für einen Motor verbaut hat (8 × 16 mm). Diese Größe gibt es auch mit zwei Wellenenden – und ich hatte sogar einen davon da. Also den Motor vorsichtig ausgebaut und den alternativen Motor reingelegt. Und siehe da: Eine Schwungmasse mit 8 mm Durchmesser und 10 mm Länge passt ohne Probleme in den Führerstand.

Nach dem Abziehen der Schwungmasse-Schnecke-Kombination vom alten Motor konnte der neue Motor, ein 0816D – 12 V von Tramfabriek, bestückt werden. Auf die Seite ohne Anschlussbeine kam die Schwungmasse-Schnecke-Kombi und auf die andere Seite die neue Schwungmasse.

Die zusätzliche Schwungmasse habe ich mangels eigener Drehmaschine aus zwei Micromotor-Schwungmassen mit jeweils 8 mm Durchmesser und 5 mm Länge aufgebaut. Verwendet habe ich dafür die Ausführung F005 mit 1,5-mm-Bohrung. Beide Schwungmassen wurden auf ein Adapterrohr von 1 mm auf 1,5 mm (B1015) gelötet, sodass sich eine insgesamt etwa 10 mm lange Schwungmasse ergab.

Anschließend habe ich die fertige Einheit auf die 1-mm-Motorwelle aufgeklebt. Um einen möglichst guten Rundlauf zu erreichen, habe ich den Motor eingespannt und die Schwungmasse vorsichtig mit einem Drehmeißel von Hand überdreht. Das ist sicherlich keine perfekte Lösung und ersetzt keine sauber gedreht und gewuchtete Schwungmasse, für die vorhandenen Mittel war es aber die praktikabelste Möglichkeit und das Ergebnis läuft sehr gut.

Dann habe ich die Schalter eingeklebt und die Kabel angeschlossen. Dabei habe ich die Anschlüsse auf der Platine genutzt, um die Gleisspannung und die Motorausgänge vom Decoder abzugreifen. Diese Kabel sollte man anlöten, bevor der Motor reinkommt, sonst sind die Lötpads unter der Schwungmasse und man kommt nicht mehr ran.

Die Lötpads für den Decoder hinten auf der Platine sind so noch frei, um direkt einen Decoder anzulöten oder – wie es bei meiner Maschine von Veit gemacht wurde – nur die vier Kabel anzulöten.

Ich habe dann noch ein Kabelschutzblech um die Schwungmasse gebaut, welches ich nach etwas Biegen zur Befestigung einfach auf die zwei freien Lötpads der Platine gelötet habe. Sowohl das Blech als auch die neue Schwungmasse wurden mit Edding schwarz gefärbt und verschwinden optisch so im Führerstand.

Zusätzlich sind dann noch Lokführer und Heizer in die Maschine gekommen. Die Figuren wurden unterhalb des Bauchnabels amputiert und auf ein Blech geklebt. Anschließend habe ich dieses Blech von unten an den Stehkessel geklebt.

Dann wieder alles zusammenbauen, dabei auf die Kabel achten und sich über das Ergebnis freuen.

Und hier nochmal ein Blick von unten auf die Schalter:

Das Umschalten erfolgt von unten mit einer Pinzette und etwas Feingefühl. Muss man ja schließlich nicht zehnmal am Tag machen.

Da ich so zufrieden mit meinem Umbau bin, dachte ich, ich teile diesen mal mit der Welt. Sicherlich gibt es andere Decoder, die das Analogfahren besser ermöglichen. Durch den Heißwolf-Fahrregler ist das Analogfahren ohne Decoder meiner Meinung nach gerade im Langsamfahrbetrieb aber noch ein bisschen besser als das digitale Fahren. Kann ja jeder seine Meinung haben – meine Lok ist nun jedenfalls für beide Technologien bestens gerüstet.

Die Loknummer ist grundsätzlich kein Geheimnis, es ist die 99 784. Allerdings passt die äußere Gestaltung der Lok noch nicht zu 100% zur gewählten Nummer. Da es bei meinem Umbau in erster Linie um die inneren Werte ging, habe ich die Nummer lieber geschwärzt. So wollte ich vermeiden, dass die „Nietenzähler“ – und nein, das ist keineswegs negativ gemeint, teilweise gehöre ich selbst dazu – sich an möglichen Abweichungen zwischen Loknummer und Außenhülle aufhängen.

Es ist schließlich mein erster Forumsbeitrag, daher war ich an dieser Stelle lieber etwas vorsichtiger.

Zitat von Dirk Lenhard

bist du dir sicher, dass der Motor die einseitige "Monster"-Schwungmasse auf Dauer ertragen wird?

Da mache ich mir keine großen Sorgen. Ich habe bei anderen Umbauten bereits ähnliche, teils sogar größere Schwungmassen verbaut. Diese Modelle haben inzwischen viele hundert Fahrstunden hinter sich, ohne dass es dabei Probleme mit dem Motor gab.

Hallo Christian,

ich glaube, ich habe meinen Anwendungsfall nicht ausreichend erläutert. Ich möchte das Modell grundsätzlich digital auf meiner Heimanlage fahren. Allerdings bin ich auch nicht abgeneigt, die Lok einmal zu einem Treffen oder einer Ausstellung mitzunehmen, bei der meine Module und die Fahrzeuge eventuell analog betrieben werden. Ich möchte also ein Modell haben, das möglichst überall eingesetzt werden kann – unabhängig davon, ob analog oder digital gesteuert wird.

Zu den anschließenden Kommentaren zur Schwungmasse möchte ich noch etwas sagen. Ich hoffe, ich verstehe deine Aussagen richtig; falls nicht, korrigiere mich gerne.

Die zusätzliche Schwungmasse ist sehr wohl wirkungsvoller als die werksseitig montierte, denn relevant ist das gesamte Massenträgheitsmoment beziehungsweise die im rotierenden System gespeicherte Energie. Diese nimmt durch die zusätzliche Schwungmasse auf jeden Fall zu. Mir ist bewusst, dass eine Schwungmasse mit größerem Durchmesser bei weniger Masse ein höheres Trägheitsmoment erzielen kann, weil die Masse weiter außen sitzt. Leider ist im Modell dafür schlicht kein weiterer Platz vorhanden.

Beim Begriff

Zitat von PKP-modelarz

Der Wirkungsgrad [...] der Schwungmasse

kann ich dir nicht ganz folgen. Wenn Außendurchmesser, Länge und Material identisch sind, besitzt ein Vollzylinder absolut betrachtet ein größeres Massenträgheitsmoment als eine ausgedrehte oder hohle Schwungmasse. Die hohle Schwungmasse nutzt die vorhandene Masse zwar besser, weil weniger Material nahe der Drehachse sitzt. Sie wird aber eben auch leichter. Wenn die weggefallene Masse nicht außen am Rand wieder ergänzt wird, nimmt das absolute Trägheitsmoment trotzdem ab.

Dazu kommt, dass Stromabnahme und andere Fahreigenschaften wie die Zugkraft auch von der Gesamtmasse der Lok abhängen. Natürlich wird die Schwungmasse daran keinen riesigen Unterschied machen, aber die zusätzliche Masse ist aus meiner Sicht nicht grundsätzlich von Nachteil.

Die Schwungmasse ist zwar nicht professionell gewuchtet, läuft aber absolut rund und ohne sichtbares und spür/hörbares Eiern. Sicherlich könnte man die Lagerbelastung durch korrektes Wuchten – also durch gezieltes Abtragen von Material an der schwereren Stelle – noch weiter verringern. Ich sehe dafür bei diesem Modell allerdings keinen Anlass.

Zitat von PKP-modelarz

Die verlängerte Welle ...

Die Motorwelle ist auf dieser Seite übrigens 10 mm lang; ich habe sie mit der Schwungmasse also nur um etwa 2 mm verlängert.

Bei der digitalen Regelung kann eine größere Schwungmasse von Nachteil sein, wenn die Lastregelung sehr aggressiv eingestellt ist. Dem stimme ich grundsätzlich zu. Das sehe ich bei der Esu Motorsteuerung aber nicht als Problem. Die PWM-Ansteuerung sorgt nicht dafür, dass Motor und Schwungmasse bei jedem einzelnen Puls merklich beschleunigt und wieder abgebremst werden. Beim LokPilot 5 liegt die PWM-Frequenz – je nach Einstellung – zwischen 10 und 50 kHz; standardmäßig arbeitet der Decoder mit 40 kHz. Eine PWM-Periode dauert damit nur etwa 25 µs. Die mechanische Zeitkonstante eines kleinen Gleichstrommotors liegt dagegen im Millisekundenbereich. Der Rotor hat also gar nicht die Zeit, seine Drehzahl bei jedem einzelnen PWM-Puls nennenswert zu ändern. Für den Antrieb wirkt das PWM-Signal im Wesentlichen als mittlere Motorspannung beziehungsweise mittleres Drehmoment.

Vielleicht ein anschaulicher Vergleich: Ein Auto, das mit vielen tausend winzigen, sehr schnellen Gasimpulsen pro Sekunde angesteuert würde, würde nicht tausendfach pro Sekunde merklich beschleunigen und bremsen. Die Masse des Fahrzeugs glättet die Impulse zu einer kontinuierlich wirkenden Antriebskraft.

Zusätzlich belastet wird der Motor durch die Schwungmasse vor allem beim Beschleunigen und Verzögern, weil dann auch ihre Drehzahl geändert werden muss. Bei gleichförmiger Fahrt tritt diese zusätzliche Trägheitsbelastung nicht auf. Kritisch wären aus meiner Sicht vielmehr eine Unwucht, eine nicht ausreichend feste Befestigung, Schleifen oder eine zu hohe Drehzahl – all das ist bei meiner Schwungmasse-Motor-Kombination nicht vorhanden.

Dass eine saubere Stromabnahme im Digitalbetrieb deutlich wichtiger als eine Schwungmasse ist, da stimme ich dir zu. Eine Schwungmasse ersetzt keine gute Stromabnahme und schon gar keinen Puffer. Sie macht die Lok im Digitalbetrieb aber aus meiner Sicht nicht grundsätzlich schlechter, solange der Antrieb sauber läuft und die Regelung dazu passt.

Nehmt es mir bitte nicht übel, aber ich musste jetzt doch so einen Roman schreiben: Ich behaupte weiterhin, dass es kein „Murks im Quadrat“ ist. 😉

Beste Grüße Chrissi