Modellbau-Ratgeber: mit den richtigen Reglern Fahrspaß maximieren

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Mit den richtigen Reglern für Fahrspaß sorgen

Digital oder analog – ohne Regler geht es im Modellbau nicht

Wer Modelle baut, möchte meist auch, dass diese funktionieren. Im Unterschied zu Standmodellen, die die Vitrine oder den Schreibtisch zieren, geht es bei Funktionsmodellen darum, dass sie dem großen Vorbild in möglichst allen ihren Funktionen nahekommen. Die optische Schönheit und Eleganz des Modells ist hier keineswegs bedeutungslos, aber eben nur eine Seite der Medaille. Die große Herausforderung liegt darin, ein Modell zu dirigieren. Je nach Anzahl der Freiheitsgrade des Modells, also der Zahl seiner steuerbaren Komponenten, braucht man dazu bis zu sechs Steuerkanäle.

Automodellbau braucht Funkfernsteuerung

Im Automodellbau bringt ein Modell bereits eine solche Komplexität mit sich, dass die Herausforderung auch für einen erfahrenen Modellbauer groß ist. Nicht nur die Regelung der Motordrehzahl ist dabei wichtig, auch weitere Funktionen wie Lenkung, Gangschaltung sowie optionale Features wie die Beleuchtung des Modells wollen gesteuert werden. All diese Funktionen werden im Automodellbau über eine Funkfernsteuerung realisiert, die meist auf einer Frequenz von 2,4 GHz sendet. Der im Fahrzeug befindliche Empfänger splittet die auf verschiedenen Kanälen empfangenen Steuerbefehle auf und leitet sie an die entsprechenden Regler und Servos im Modell weiter, die dann die eigentliche Arbeit des Steuerns übernehmen. Das korrekte Funktionieren des Übertragungsweges ist dabei entscheidend, denn wenn auch nur eines der Module versagt, ist der Weg des Signals unterbrochen und es droht im schlimmsten Fall der Verlust des Modells.

Modelleisenbahnbau funktioniert via Schienensystem

Etwas anders liegt der Fall bei Modelleisenbahnen. Hier fallen einige der genannten Schwierigkeiten weg. Es wird keine Funkstrecke gebraucht, weil das Schienensystem die Steuerimpulse sowie die Stromspeisung durch direkten mechanischen Kontakt an das Modell überträgt. Dennoch sind die Herausforderungen bei der Steuerung einer Modelleisenbahn keineswegs gering zu schätzen. Hat die einzelne Lokomotive auch nur einen Freiheitsgrad, das heißt, sie bewegt sich (in verschiedenen Geschwindigkeiten) entweder vor oder zurück, so kann die Komplexität einer ganzen Modelleisenbahnanlage schnell in ungeahntem Maße wachsen, wenn mehrere Züge auf verschiedenen Strecken gleichzeitig verkehren sollen. Durch mehrere Züge sowie viele mögliche Weichenstellungen und deren Kombinationen ist schnell eine Zahl von möglichen Schaltzuständen erreicht, die in die Hunderte geht und nicht mehr ohne Weiteres überblickt werden kann. Schließlich sollen alle Fahrzeuge ohne Kollision die Strecke passieren.

Modellautos mit Computersteuerung

Fortgeschrittene Anlagen beziehen auch den Straßenverkehr ein. Die kleinen Modellautos fahren ebenso wie die Züge und stellen eine zusätzliche Herausforderung an den Steuer- und Regelkreis dar. Wenn es Schienenüberquerungen in der Anlage gibt, interagieren beide Systeme miteinander. Spätestens hier steht neben einem Stellwerk für den Zugverkehr eine Computersteuerung für die gesamte Anlage zur Diskussion. Digitale Technik hat auch in die Welt der Modelleisenbahnen Einzug gehalten. Sie will ausbaufähig konzipiert, korrekt installiert und perfekt beherrscht werden. Regler, die hauptsächlich die Geschwindigkeit der Fahrzeuge steuern, sind ein unverzichtbarer Bestandteil dieses Konzepts.

Das müssen Regler für Modellautos können

Die Geschwindigkeit spielt eine wichtige Rolle für den Automodellbau. Sie soll jedoch nicht einfach so groß wie möglich sein, sondern auch stufenlos regelbar. In Wirklichkeit arbeiten digitale Regler durchaus mit diskreten Regelstufen. Diese sind jedoch so fein, dass sie nicht wahrnehmbar sind und der Eindruck eines fließenden Übergangs entsteht. Dabei sollen kleinste Steuerausschläge möglichst verlustfrei in tatsächliche Bewegung umgesetzt werden. Das gilt nicht nur für die Steuerung der Geschwindigkeit, sondern insbesondere für die Lenkung des Modells, die sich bei Elektromodellen und Verbrenner-Modellen kaum unterscheidet. In beiden Fällen wird sie über Servos realisiert, die den Ausschlag des impulsgebenden Joysticks an der Fernbedienung genau abbilden und im Idealfall den gesamten Steuerausschlag ohne Zeitverzögerung in eine entsprechende Bewegung umsetzen. Das geschieht über einen kleinen Hebel am Servo, der wiederum mit dem Lenkgestänge des Modells verbunden ist. So übernehmen Servos, die eigentlich Mikromotoren sind, die Vermittlerrolle zwischen dem „Nervensystem" des Modells, also den elektrischen Steuerbefehlen, und den „Muskeln", also dem Motor beziehungsweise der Lenkung des Wagens.

Die Achillesferse des Elektroantriebs

Modelle mit Elektromotoren werden mit einem Akku betrieben, der die Stromspeisung für den Funkempfänger und die Servos übernimmt. Seine Hauptaufgabe ist es jedoch, die Leistung für den Antrieb bereitzustellen. Mit dieser Leistung gilt es sparsam umzugehen. An den langsamen Fortschritten, die der Elektroantrieb im wirklichen Straßenverkehr macht, kann man sehen, dass es nach wie vor ein großes technisches Problem darstellt, Autos elektrisch anzutreiben. Den vielen Vorteilen dieser Technik wie absolute Schadstofffreiheit und fast geräuschloses Arbeiten mit beeindruckenden Drehmomenten steht ein entscheidender Nachteil gegenüber: Die Achillesferse des Elektroantriebs ist die Speicherung der Energie mittels Akku. Trotz großer technischer Fortschritte sind Akkumulatoren bis heute schwergewichtig, teuer und nicht ausreichend sicher. Ihre Speicherkapazität im Verhältnis zum Gewicht reicht bis heute nicht an diejenige von flüssigem Kraftstoff für Verbrennungsmotoren heran. So können Elektroautos zwar eine hohe Beschleunigung und Geschwindigkeit realisieren, ihre Schwachstelle bleibt dabei aber die Reichweite. Dieses Problem haben elektrische Modellautos ebenfalls. Ihre Akkus müssen nach ca. 30 Minuten an die Steckdose.

Maximale Energieausbeute durch elektronische Regler

Da sich Wettkämpfe durchaus über mehrere Stunden hinziehen können, ist das Auswechseln des Akkus mit einem Boxenstopp vergleichbar, der wertvolle Zeit kostet. Ein vordringliches Ziel ist daher auch im Modellbau die Erhöhung der Reichweite beziehungsweise der Betriebsdauer mit einer Akkuladung. Im Sinne dieses Ziels hat sich im Modellbau die Verwendung von Lithium-Polymer-Akkus durchgesetzt, die eine beachtliche Kapazität haben und großen Stromdurchfluss beim Abrufen der Energie gewährleisten. Die andere Seite der Bemühungen um große Geschwindigkeiten und Reichweiten ist der sparsame Umgang mit den vorhandenen Energiereserven das Akkus. Würde man für die Regelung der Geschwindigkeit Trafos einsetzen, hätte man bei der Verwertung der Akku-Leistung einen verhängnisvollen Verlust hinzunehmen: Die nicht verwendete Energie bei niedrigen Drehzahlen würde vollständig in Wärme umgewandelt und wäre somit verloren.

Hier kommen die elektronischen Regler ins Spiel. Ihre Aufgabe ist es, die Energie ohne Verlust in Motorleistung zu übersetzen. Das wird auf folgende Weise bewerkstelligt: Ein elektronischer Regler schaltet den Motor entweder an oder aus. Dieses An- und Ausschalten geschieht jedoch mit einer so hohen Frequenz, dass das Ergebnis eine kontinuierliche Drehung des Motors ist. Geringere Drehzahlen werden so ganz einfach über die Verringerung dieser Schaltfrequenz erreicht. Auch die „langsameren" Frequenzen bewegen sich dabei immer noch im Bereich von mehreren Hundert pro Sekunde, sodass keinesfalls die Gefahr besteht, dass ein spürbares Stocken der Motordrehung auftritt. In den Phasen, in denen der Motor dabei ausgeschaltet ist, wird keine Energie verbraucht. Somit ist die Aufgabe des Reglers erfüllt, Wärmeverluste zu vermeiden. Der geringe Eigenstrombedarf und eine gewisse Erwärmung des Reglers selbst können dabei vernachlässigt werden. Moderne Regler von etablierten Firmen wie Carson oder ERP sind leicht (ca. 30 g), wasserdicht und haben einen Überlastungsschutz sowie einen Kurzschlussschutz.

Achten Sie beim Einbau darauf, dass Motor und Regler kompatibel sind. Hier gilt es, Kenngrößen wie die Zahl der Akkuzellen, die Betriebsspannung sowie den Stromverbrauch des Motors zu beachten. Übliche Werte sind ca. 12 Volt Betriebsspannung und ein maximaler Stromfluss von 20 A bis 30 A. Die meisten Regler können sowohl Brushed Motoren als auch Brushless-Motoren ansteuern.

Regler für Modelleisenbahnen

Bei Modelleisenbahnen sind die Anforderungen an die Regeltechnik grundsätzlich andere als im Automodellbau. Hier werden keine Akkus an Bord gebraucht, weil die Energie über die mechanische Verbindung von den Schienen über die Räder zum Motor geleitet wird. Grundsätzlich ist eine permanente Verbindung zum Stromnetz möglich. Für Modellbahnen wird üblicherweise eine Betriebsspannung von 12 V und Gleichstrom verwendet. Hier findet durchaus noch der herkömmliche Trafo mit Gleichrichter Verwendung, um diese aus dem 220V-Wechselstrom des Stromnetzes herzustellen. Gewicht spielt hier keine entscheidende Rolle und die Verluste in Form von Wärme können verschmerzt werden. Die Umschaltung der Fahrtrichtung wird über ein Umschaltrelais geregelt, das auch als Flipflop-Relais bezeichnet wird.

Mithilfe eines Potenziometers kann die Spannung stufenlos abgesenkt werden, sodass ein langsames Fahren des Zuges erreicht wird. Allerdings setzen sich die Züge auf diese Weise erst bei ca. 3 V in Bewegung. Das Ergebnis ist ein etwas ruckhaftes Anfahren. Das Ziel einer lebensechten Darstellung ist jedoch ein weiches Anfahren des Zuges mit sehr langsamer Geschwindigkeit. Hier kommt nun auch in der Modellbahntechnik moderne Elektronik zum Einsatz: Mit Reglern, die prinzipiell genau so funktionieren wie im Automodellbau, wird genau das erreicht: nahezu beliebig langsame Geschwindigkeiten bei hoher Zugkraft. So kommt ein langsames Fahrzeug auch an Steigungen und Weichen nicht zum Stehen.

Digitale Regler und Decoder für Modelleisenbahnen

Die digitale Steuerung der Züge ist eine grundsätzliche Alternative. Hierfür gibt es Systeme von Firmen wie Selectrix, DCC oder Fleischmann. Sie übernimmt neben der Steuerung von Zügen auch die Weichenstellung. Mit einer Handsteuerung und einer Zentrale hat auch der Modellbau-Einsteiger eine solide Basis, die durch eine Intellibox ausgebaut werden kann. Das bewährte Daisy-System ist ein Beispiel für eines der Konzepte. Die Produktion wurde inzwischen eingestellt, die Teile sind jedoch noch gebraucht erhältlich

Selbst für den Umsteiger, der bereits einen umfangreichen Wagenpark auf analoger Basis besitzt, ist die Digitaltechnik interessant: Durch das Umrüsten mit Decodern werden die alten Lokomotiven kompatibel zur neuen Technik. Die Preise für diese Decoder sind in den letzten Jahren gefallen, so dass Ihre Geldbörse durch die Umstellung nicht über Gebühr strapaziert wird. 

Machen Sie sich vertraut mit den Vor- und Nachteilen der verschiedenen Systeme und genießen Sie die weiche und sensible Steuerung, die mit digitaler Technik möglich ist.

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