'lebender' Pantograph
Hallo zusammen...
Da ja nun schon einige 'Ihren' Bastelthread haben will ich nun auch diesen hernehmen und weiterführen...
Kann ein Admin bitte dieses Thema umändern in: schmeeses Bastelstube . Danke schön!
Wie schon an anderer Stelle geschrieben und auch schon gezeigt, habe ich mich mit dem Thema 'sich von selbst hebender Pantograph' - auch Schleifleiste oder Stromabnehmer genannt - beschäftigt. Nun ist das kein großes Ding, da es ja genügend "Vorbilder" in der großen Spur gibt. Daher wollte ich das Rad nicht neu erfinden und habe die Variante von Herrn Hübsch aus Österreich aufgegriffen und verwenden. Leider ist das Platzangebot in der Spur TT-Lok nicht allzu üppig, sodass sich doch einige kleine Veränderungen ergeben haben.
Nun einmal zum Aufbau.
Grundlage ist der Memory Draht auch Flexinol-Draht genannt.
Aller Anfang ist schwer und meist sehr Theoriebehaftet...
Hier nun einmal kurz etwas zum Pro Rail-Memory-Draht Testkit und Nitinol-Draht oder auch einfach Muskeldraht im Allgemeinen.
Auf den ersten Bildern seht Ihr was man für 21 Euro + 2Euro Versand bekommt.(Stand 2006) Bild 1: Pro Rail-Memory-Draht, Bild 2: Teflon-Schlauch zum Schutz des Drahtes vor Temperaturschwankungen und mechanisch / elektrischen Einwirkungen, Bild 3: Federn, Quetschhülsen und Lötnasen, an die der Draht sowie die Stromleitung angebracht werden kann.
Pro Rail International sitzt in Belgien. Die Bestellung erfolgt im Internet. Ich glaube auch für Leute die nicht so gut Englisch können ist dies kein Problem. Man kann auch mit Kreditkarte bezahlen - was ich getan habe. Die Lieferung erfolgt wenige Tage später im Luftpolsterumschlag. Der Service ist erstklassig.
Mir war es wichtig, dass ich mit dem Draht eine Beschreibung (zu meinem erstaunen auch in gutem Deutsch und einfach erklärt) bekam und der Preis recht moderat ist. Des Weiteren habe ich genau für diesen Draht einige Umbauanleitungen - allerdings nur für HO-Loks - im Internet gefunden, was die ersten Schritte mit diesem Material erleichterte und wie noch untenstehend erklärt, ist dieser für meine Anwendungen der Richtige gewesen.
Es gibt 2 unterschiedliche Effekte. Den einfachen Memory-Effekt und den umkehrbaren Memory-Effekt.
Beim einfachen Effekt wird der Draht in eine neue Form gebracht (Dehnung, Stauchung, Biegung) Wird nun eine definierte Temperaturschwelle durch erhitzen überschritten, kehrt der Draht in seine Ursprungsform zurück. Allerdings ist dieser Draht nur bedingt als Stellglied einsetzbar.
Beim umkehrbaren Effekt wird der Draht bei der Herstellung in eine vordefinierte Form gebracht und im Draht gespeichert. (Kristallgedächtnis) Wird nun der Draht erhitzt, stellt der Draht nicht nur seine Ursprüngliche Form wieder her sondern kehrt nach Abkühlung in seine Ausgangslage zurück. Was bewirkt, das der Draht je nach Temperaturänderung zwischen zwei fest definierten Formen hin und her 'pendelt'. Dieser Draht ist für die Anwendung als Stellglied interessant.
Nitinol / Flexinol oder Pro Rail-Memory-Draht?
NiTiNol wurde im US-
Naval
Ordnance
Laboratory entwickelt und ist eine
Nickel-
Titan-Legierung, was sich auch im Namen widerspiegelt.
Es ist die billigste Variante des Drahtes und für Stellglieder weniger geeignet.
Flexinol oder Muscle Wire ist eine spezielle Art von Nitinol welche für Stellglieder verwendet wird, aber ca. 30% teurer als Nitinol ist.
Pro Rail-Memory-Draht ist ein Dreikomponenten-Nitinol aus Nickel, Titan und Kupfer. Dieser dehnt sich leichter aus und bietet eine höhere Gewähr für die Wiederholungsgenauigkeit nach jedem Zyklus als der Zweikomponenten-Nitinol Flexinol. Die Lebensdauer bei normaler Beanspruchung liegt bei mehr als 10^6 Zyklen. Der Durchmesser beträgt 125 Mikrometer (+/-4%). Die Zugkraft des Drahtes liegt bei 2N, ca.200g, was in etwa 56 2-Eurocent Münzen entspricht.
Das Tempo der Formänderung erfolgt nie schlagartig er braucht bei ca. 20Grad Umgebungstemperatur ca. 2-3 Sekunden.
Diese Drähte werden tatsächlich seit 1992 auch bei Brawa als Flügelsignalstelldraht und bei Bahnschranken eingesetzt.(SlowMemory)
O.K., genug Theorie...
Nun weiter
...
Eigentlich gibt es hier nicht viel zu schreiben. Ich verweise mal auf die Seiten von
Herrn Hübsch aus Österreich, wo Ihr alles über die Grundlage der Spannungsversorgung, die dafür benötigten Bauteile und die Grundlegende Idee erfahren könnt.
Allerdings ist noch etwas zur Lösung des Platzangebotes zu sagen.
Das Problem ist die Stromversorgung. Der Draht brauch also die 5V Gleichspannung und ca.200mA Strom.
Wie Herr Hübsch beschrieben, verwende auch ich die gleichen Bauteile (da kann man ja bekanntlich am wenigsten falsch machen
)
Ja, aber der Transistor - von stattlicher Größe, muss ja auch noch gekühlt werden. Die in HO haben es einfach. Soviel Platz unter der Lok ham wir nicht - bzw. hab ich auch gar nicht erst danach gesucht, weil ich das Gewicht, was unter den Kasten auf der unteren Seite der Lok ist, nicht entfernen wollte. Die Masse brauchen wir ja im Fahrbetrieb... Also habe ich mich entschlossen die Bauteile neben den Antrieben im Rahmen unterzubringen, wo man auch eine Kühlung oder Ableitung der Wärme vom Transistor hinbekommen kann.
Wie Ihr auf den Bildern sehen könnt, sind die Bauteile recht groß, die in die Lok müssen.
Warum ich gerade die BR 101 zum Testen genommen habe weiß ich nicht. Ich würde mal sagen, das lag am guten Preis für die Lok... Spielt auch keine Rolle weiter, aber soviel sei gesagt, die anderen BR's (143, 243...) sind auch in Vorbereitung...
Als erstes muss man die Lok natürlich von jeglichen Bauteilen befreien.
Nun wird der Rahmen für die Aufnahme der Bauteile vorbereitet:
Kabellöcher zur Verlegung der Kabel zum Decoder:
Nun folgt die Bohrung für den Transistor und das Ausfräsen des Rahmens für die elektrischen Bauteile:
Nun heißt es auch wie in der Eisenbahn:"Alles einsteigen und Platz nehmen..." Naja, das Ergebnis sieht man hier:
Nun, jetzt kann’s ja heißen, Motor rein und Deckel drauf - Fertig...
Naja, leider noch nicht.
Jetzt müssen wir uns natürlich noch dem Gehäuse mit dem Stelldraht zuwenden.
Dazu gibt es auch verschiedene Lösungen. Im Internet sind einige aufgezeigt. Für welche ich mich entschieden habe seht Ihr gleich. Allerdings muss man natürlich alles etwas abändern, um dem Platzangebot in der Lok gerecht zu werden. Ich würde sagen zwischen Leiterplatte und Lokdachunterseite sind gerade mal 1-2 mm Spiel, was sich noch als kleines Problemchen herausstellen sollte...
Pause zum Wach werden...
Hier ist mein Lösungsvorschlag mal ohne Kommentar, da die Bauteile ja im Probierset vorhanden sind. Wichtig wäre noch, dass die Länge des Memory-Drahtes so für meine Variante ausreichend ist (Stellweg ca.1-2mm) Dies muss bei einer anderen Ansteuerung des Pantographen nicht gleich sein. Mal kurz zur Erinnerung: den Stellweg verändert man mit der Länge des Memory-Drahtes...
Die Feder braucht man um dem Pantographen zu helfen sich niederzulegen, da der Strick doch einen recht hohen Reibwert hat.
Damit Ihr seht, wie die Anbindung an den Pantographen erfolgt, mal ein größeres Bildchen:
So, aber jetzt, alles zusammenbauen und testen...
Noch ohne Decoder, aber zum Testen braucht man den noch nicht. Diese Seite des Rahmens habe ich auch nicht weiter bearbeitet, sodass der Decoder ausreichend Platz haben sollte...
Alles zusammengebaut und die Kabel an die Stromversorgung gehängt, und was war? Nix ging
.
Da war wieder unser Problem, der Platz zwischen Leiterplatte und Lokdach. Erinnert Ihr Euch?
Was nun sprach Zeus. Da habe ich die Stellen gesucht, die zwischen Leiterplatte und Gehäusedach am höchsten sind. Die Messingbuchse, wo die Stromversorgung dran ist (rechts auf den Bildern) zusammengedrückt, bis Wasser kam. Natürlich nicht, aber halt soweit es ging. Auf der linken Seite kann ich ja die Feder nicht zusammendrücken, also habe ich die Leiterplatte ausgefräst soweit es die Leiterbahnen erlaubten. Aber dies hat auch nichts genützt. Also was jetzt? Eine neue Leiterplatte musste her, wo der Ausschnitt so groß wie möglich ist.
Also habe ich mich hingesetzt und eine neue Leiterplatte entworfen, die mir den Platz verschafft, den ich brauche. Das Ergebnis Dank eines Leiterplattenherstellers seht Ihr hier (Prototyp):
Wobei die äußeren Formen natürlich nur auf dem Bild so krumm sind
Also alles wieder ausgelötet und die neue Leiterplatte rein. Schaut schon mal gut aus. Inzwischen ist auch der Decoder implantiert worden.
Auf die Umschaltung auf Oberleitungsbetrieb habe ich natürlich verzichtet, da diese im Digitalbetrieb eh nicht gebraucht wird.
Jetzt wird noch geheiratet und fertig isse...
Danke an alle die es bis hierher durchgehalten haben.
Der 2. Prototyp ist auch schon in Arbeit. Vielleicht ist er auch bis zum Stammtisch in Dresden fertig und wird noch Veränderungen aufweisen, die den Nachbau vereinfachen werden. Jetzt wird auch eine Testphase beginnen, um die Hitzeentwicklung des Drahtes und der 'stromführenden Komponenten' zu testen.
Aber dazu später mehr...
Ich haben fertig!
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