MTH E94 - Meine Spur 0 Welt

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MTH E94

Projekte > Decoderumbau
kürzlich habe ich hier im Spur Null Forum eine E94 von MTH günstig "geschossen". Leider kam die Maschine aufgrund schlechter Verpackung leicht beschädigt bei mir an, ausserdem funktionierte die Beleuchtung an einer Seite nicht. Ich stelle hier keine Bilder davon ein, weil ich niemandem auf die Füße treten will. Ich habe mich mit dem Verkäufer auch finanziell geeinigt, so dass alles fair abgelaufen ist. Damit alle wissen, von welcher Lok hier die Rede ist, siehe Spur Null Magazin. Meine Lok hat allerdings Pantografen mit Doppelwippe, das wird später noch wichtig.
Zunächst habe ich die Maschine natürlich auf meiner Anlage fahren lassen. Das ging auch ganz gut, das Teil hat mit seinen zwei Motoren eine extreme Zugkraft:


Die Lok zieht auf dem Bild 32 Güterwagen über eine Steigung mit 2,5% und R1 Radien. Die ersten Güterwagen nach der Lok fingen schon an zu entgleisen weil der Zug zu groß wurde. Die Stromaufnahme konnte ich dabei nicht messen, die sollte aber nach mehr als 3A tendieren. Weil ich aber grundsätzlich alle MTH Loks mit ESU-Decodern und Faulhaber-Motoren ausrüste, wurde das Schwein als nächstes geschlachtet:
Ich habe rigoros die originale Elektrik entfernt, nur die Anshlussplatinen der Beluchtung habe ich weiterverwendet. Hier die überflüssigen "Innereien":
Die zwei Baugruppen mit den kleinen Motoren sind die Pantografenantriebe, die ich durch Servos ersetzt habe. Im Nachhinein habe ich überlegt, dass ich sie mit einer geschickten Elektronik hätte weiterverwenden können, da war es aber schon zu spät. Ausserdem meine ich, dass die Pantografen mit Servos leichter zu kontrollieren sind.
Im nächsten Schritt habe ich die Beleuchtung repariert, was in eine entsetzliche Fummelei ausgeartet ist. In den Lampen sitzen winzige Platinen mit noch winzigeren LED, die ersetzt werden mussten. Die Platinen lassen sich relativ leicht aus den Lampen herausziehen, nachdem man die Lampen von der Pufferbohle abgezogen hat. Diese sind nur gesteckt, nicht geklebt. Im Nächsten Bild ist eine Platine zu sehen, zum Vergleich ein Zahnstocher:
Auf dem Bild nicht zu sehen, aber hier sitzt auch das größte Problem bei einem Decodertausch. MTH verwendet nicht einen gemeinsamen Pluspol für die zweifarbige Beleuchtung, sondern einen gemeinsamen Minuspol. Weil aber die Ausgänge eines ESU-Decoders nach Minus schalten (uch auch alle anderen Decoder, die ich kenne) funktioniert das nicht. Das gleiche Problem hatte ich auch beim Umbau meiner BR44 und meines Taurus. Also musste eine Schaltung her, die die Verhältnisse umkehrt. Ich habe dafür Optokoppler verwendet, bei denen die Anode der LED über einen Vorwiderstand 1K an U+ des Decoders angeschlossen sind. Die Kathoden der LED sind mit den Ausgängen des Decoders verbunden. Schaltet nun ein Ausgang, leuchtet die LED auf (kann man natürlich nicht sehen, weil im Gehäuse des Optokopplers). Der Phototransistor im Optokoppler wird dadurch leitend und der Strom fließt von U+ über den Kollektor des Transistors zum Emitter und von da über einen Vorwiderstand von 1K zur Anode der LED in der Lampe und von der Kathode der LED zum GND-Anschluss des Decoders. Alles klar? Damit sind die Verhältnisse umgekehrt und die Beleuchtung funktioniert.Bevor mir die Elektroniker hier im Forum schreiben: man kann statt der Optos natürlich auch PNP-Transistoren verwenden, die sind mir aber unsymphatisch und die Verhältnisse mit Optokopplern sind für mich klarer.
So etwas kann man natürlich nicht fliegend verdrahten, deshalb habe ich eine Platine entworfen, auf die der Decoder (ein ESU Loksound 4.0 XL) aufgesteckt wird. Alle Anschlüsse des Decoders, die für die Lok gebraucht werden, habe ich auf Steckverbinder geführt, um eine ordentlich Verkabelung zu haben.
Die kleinen schwarzen Dinger sind die erwähnten Vorwiderstände, die kleinen schwarzen "Bonbons" die Optokoppler.
jetzt geht es weiter. Hier sind die Drehgestelle mit ausgebauten Motoren, etwas weniger Fett hätte es sicher auch getan. Die Motoren sind mit den oberen Drehgestellführungen verschraubt, diese werden an den Drehgestellen mit jeweils eine zentrale Schraube befestigt:
Zwischen Motoren und Drehgestellen sitzt das zentrale Chassis:
Auf das Chassis habe ich Stehbolzen montiert, dafür mußte ich zwei Gewindebohrungen im Chassis auf 3,5 mm öffnen.  Auf die Bolzen habe ich die Decoderplatine montiert, vorher hab ich den Magneten des Lautsprechers abgeklebt, um einen möglichen Kurzschluss zu vermeiden. Die Stehbolzen sind gerade so hoch um noch minimalen Platz zwischen Platine und Magnet zu lassen.
Damit der Lautsprecher möglichst tief sitzt, habe ich den Gummiring, auf dem er im Chassis sitzt, entfernt. In der Folge mußte ich die Halteklammern des Lautsprechers nachbiegen, weil er sonst nicht fest gehalten wurde, siehe gelbe Pfeile.
Hier ist die Decoderplatine eingebaut und der Decoder eingesteckt. Alle Kabel sind mit Steckern versehen und an ihrem Platz:
Hier ist die Verkabelung des Vorbaus an Führerstand 1 zu sehen, das dort ursprünglich zu sehende zweite braune Kabel habe ich durch ein gelbes Kabel ersetzt, um Verwechselungen zu vermeiden:
Und hier der Vorbau an Führerstand 2. Hier habe ich ein zweites grünes Kabel durch ein graues Kabel ersetzt:
Die gelben Stecker an den Vorbauten sind für die Führerstandsbeleuchtung, die losen Kabel mit weißen Steckern führen zu den Spitzenlichtern an den Vorbauten.
Schließlich habe ich noch die Stromabnahme verbessert, indem ich zwei Kabel mit Lötösen, die übrig waren, mit den Stromabnahmeblechen verlötet habe. Das gelingt übrigens nur mit einem speziellen Flussmittel, weil aus Edelstahl. Ich habe dafür Lötöl von Fohrmann verwendet. Die Lötösen habe ich mit zwei M3-Schraubenmit vorhandenen Bolzen in den Drehgestelln verschraubt. Auf der Oberseite der Drehgestelle sind daran Kabel angeschlossen, die ich mit dem rechten Gleiseingang des Decoders verbunden habe. Von jedem Drehgestell führt ein weiteres rotes und ein braunes Kabel zum rechten Gleiseingang des Decoders. Jeweils ein schwarzes Kabel führt von jedem Drehgestell zum linken Gleiseingang des Decoders. Die schwarzen Kabel sind mit dem Chassis und den Rahmen der Drehgestelle verbunden.

Jetzt geht es zum Endspurt. Wie ich Eingangs erwähnte, habe ich die originalen Antriebe für die Pantografen entfernt und die Lok auf Servos umgerüstet. Es hat etwas Knobelei gebraucht, bis ich die aus meiner Sicht passende Position für die Servos gefunden hatte. Zum Einsatz kommen Miniaturservos von Reely mit der Bezeichnung S-0403, gekauft bei Conrad. Aus der umfangreichen Auswahl der mitgelieferten Servoarme habe ich das kleine Kreuz gewählt und drei der vier Arme abgezwickt. Vorher hatte ich den notwendigen Weg ausgemessen und die notwendige Länge der Arme berechnet. Zur Befestigung habe ich ein Stück 4mm Polystyrol genommen, das ich in die Haube des Trafos eingeklebt habe:
Um möglicht viel Weg für die Pantografenbetätigung zu ermöglichen, habe ich zwei kleine Anschläge abgekniffen, siehe gelber Pfeil:
Die Stößel, die die Pantografen überdie roten Umlenkhebel nach oben drücken, habe ich mit 1,2 mm durchbohrt und die Verbindung zu den Servos mit 1,0 mm Messingdraht hergestellt. Damit die Pantografen möglicht weit nach unten gefahren werden können, habe ich die Umlenkhebel noch etwas nachgebogen, dabei habe ich des Guten etwas zu viel getan, aber dazu später.
Damit konnten die Pantografen gehoben und gesenkt werden, was aber noch fehlte, war die entsprechende Programmierung des Decoders. Folgendes sollte erreicht werden:
[list][*]Fahrtrichtungs abhängiges heben und senken der Pantografen, dabei soll der Pantograf, der bereits gehoben ist, so lange gehoben bleiben, bis auch der andere Pantograf Kontakt mit der Fahrleitung hat, erst dann wird er gesenkt.[*]Normalerweis ist der in Fahrtrichtung hintere Pantograf gehoben, dieses Verhalten soll per Funktionstaste auch umkehrber sein, wenn z.B. Kesselwagen mit brennbarer Ladung befördert werden.[*]Zum Abrüsten sollen beide Pantografen per Funktionstaste gesenkt werden können.[/list]Die Servos sind an AUX9 (Führerstand 1) und AUX10 (Führerstand 2) angeschlossen. Wenn die Ausgänge eingeschaltet sind, werden die Pantografen gesenkt, sind sie ausgeschaltet, werden die Pantografen gehoben.
Daraus ergibt sich folgende Funktionstastenbelegung:
Wenn  F9 eingeschaltet ist, werden AUX9 und AUX10 eingeschaltet und beide Pantografen bedingungslos heruntergefahren.
Vorwärts oder Rückwärts F2 ist für die automatischen Kupplungen, die aber nicht eingebaut sind. Vorwärts oder Rückwärts F1 ist für das rote Schlusslicht.
Vorwärts, nicht F7 und Rückwärts, nicht F7 fahren die Pantografen in Fahrtrichtung vorne herunter.
Vorwärts, F7 und Rückwärts, F7 fahren die Pantografen in Fahrtrichtung hinten herunter.
Damit wäre schon mal das oben geforderte Verhalten fast erreicht. Allerdings bleibt der bereits gehobene Pantograf nicht am Fahrdraht, bis der andere Pantograf gehoben ist, sondern wird sofort gesenkt.Üble Lichtbögen wären die Folge  :wacko: Deshalb habe ich eine Verzögerung beim Einschalten des jeweiligen Ausgangs programmiert (wir erinnern uns, einschalten fährt den Patografen herunter):
Die Verzögerung ist etwas länger als die Zeit, die der andere Pantograf für das Hochfahren braucht. Wer das sehen will, schaut dieses Video:

Ein letztes Problem gab es noch: Solange der Fahrregler einen separaten Umschalter für die Fahrtrichtung hat, z.B. der Lenz LH90 oder LH100 und die Handy-Apps ist alles OK. Das heißt, man kann Fahrstufe 0 einstellen, die Lok bewegt sich nicht und man fährt über die Umschaltung Vorwärts-Rückwärts den gewünschten Pantografen hoch. Leider ist das z.B. bei der Roco Multimaus und bei der Roco WLAN-Maus nicht möglich. Sobald man über die Nullstellung hinaus die erste Fahrstufe einstellt, kriecht die Lok los. Das sieht putzig aus, wenn eine noch abgerüstete Lok loskriecht, möglichst noch mit Sound.
Leider gibt es im ESU LokProgrammer keine Möglichkeit, für die erste Fahrstufe die Geschwindigkeit null einzustellen, kleiner eins  geht nicht. Nach längerem Knobeln bin ich dann daruf gekommen, per manueller CV-Eingabe die CV2 auf null zu setzen, fortan gings wie gewünscht.
Somit wäre alles gut gewesen, hätte es bei den Probefahrten nicht ein Problem gegeben. Zunächst hatte ich die Pantografensteuerung bei abgenommenem Gehäuse getestet, da lief alles wie geschmiert. Sobald aber die Lok zusammengebaut war, ruckelten die Pantografen beim Hochfahren, teilweise fuhren sie erst ganz hoch, wenn sich die Lok bewegte und manchmal machte die Lok dabei kleine Bocksprünge. Der erste Verdacht, dass das Gestänge auf dem Decoder Kurzschlüsse verursachte, erhärtete sich nicht.
Als ich mir dann die offene Lok genauer betrachtete, fielen mir die Kreise auf den Schwungmassen der Motoren auf:
Ein Vergleich der Positionen von Pantografenbetätigung und Schwungmassen bestätigte den Verdacht: Die Umlenkhebel schauten etwas zu weit (vielleicht 2 mm) zu weit aus den Kästen mit den Stößeln heraus und streiften die Schwungmassen, was bis zur Blockade eines Motors führen konnte. Also Umlenkhebel etwas abgekniffen, abgeschliffen und Pantografen wieder montiert - schon war der Spuk vorbei und alles lief wunderbar.
 
Ein weniger ernstes Problem bei der Motage der Lok waren die Führerstandsleitern. Diese stehen im Original zu weit nach innen und können die Drehgestelle blockieren. Keine große Sache, dachte ich mir und mit einem kleinen Heißluftgebläse habe ich sie nach außen gebogen. Groß war meine Erstaunen, als nach der Montage des Gehäuses auf dem Chassis die Dinger schon wieder nach innen standen. Die Ursache war schnell gefunden: das montierte Chassis drückt die Leitern nach unten und aufgrund der Geometrie in der Folge nach innen. Abhilfe schufen kleine, 1mm dicke Polystyrolstreifen, die ich unter die Leitern geklebt habe:
Damit saßen die Leitern nicht mehr auf dem Gehäuserand auf und wurden nicht nach innen gedrückt:
Damit war der eigentliche Umbau fertig. Was fehlt, sind die Faulhabermotoren. Bestellt sind sie, aber noch nicht angekommen. Es ist auch fraglich, ob ich sie einbaue, weil die Lok mit den Originalmotoren gute Fahreigenschaften hat. Wie ich bereits erwähnte, zieht sie wie ein Ochse. Um die Stromaufnahme zu testen habe ich folgende Fahrversuche gemacht:

  • Lok solo auf ebener Bahn: 0,4A
  • Lok mit 29 Güterwagen auf ebener Bahn: 0,8A
  • Lok mit 29 Güterwagen in 2,5% Steigung mit R1-Kurven: 2,0A
  • Lok schleudert: 3,0A

Dabei ist die Lok in der Lage, mit den Güterwagen in der Steigung ohne Schleudern anzufahren, das schafft keine meiner Lenz-Loks. Die 50er Kab schleudert z.B. ganz erbärmlich und bringt den Zug nicht von der Stelle. Zugegeben, dafür ist sie vermutlich auch nicht gedacht.
 
 
Wie auch immer, der Umbau auf Faulhabermotoren scheint mir nicht so dringend. Wenn ich es doch tue, werde ich hier natürlich berichten.
 
 
Schließlich habe ich die Lok noch patiniert. Leider habe ich davon nur wenig Bilder, die vorhandenen solt Ihr hier sehen:
Damit ist wieder ein spannendes Umbauprojekt abgeschlossen.
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