MTH BR44 - Meine Spur 0 Welt

wenn es dem Esel zu wohl wird, dann geht er aufs Eis...  Anscheinend war mir auch zu wohl, deshalb hatte ich beschlossen, meine MTH 44 mit Faulhabermotor und ESU-Decoder auszurüsten. Hätte ich gewusst, was ich jetzt weiß, wäre ich wohl schreiend weggelaufen. Allerdings kann ich sagen, dass sich der Umbau trotz eines erheblichen Aufwands an Zeit, Geduld und Geld gelohnt hat. Dies ist jetzt eine ganz andere Lok, was Fahrverhalten und Sound betrifft. Aber der Reihe nach.

Bekanntlich ist das Fahrverhalten der Originallok nicht optimal. Sporadisch stoppt die Lok und lässt sich nicht wieder in Betrieb setzen. Das Langsamfahrverhalten lässt stark zu wünschen übrig. Die Stromaufnahme ist sehr hoch.

Beim Sound ist vor allen Dingen zu bemängeln, dass pro Radumdrehung nur drei Auspuffschläge zu hören sind, dabei müssen es bei einer Dreizylinderlok sechs sein. Die Tatsache, dass nur ein Lautsprecher im Tender ist, empfinde ich bei der Vorbeifahrt als sehr störend. Das mag für die Baugröße H0 OK sein, bei  Null finde ich das unmöglich (auch, wenn es andere namhafte deutsche Hersteller so machen).

                         4. Die Stromabnahmebasis der Lok ist also eigentlich sehr lang, von der ersten Kuppelachse bis zum letzten Tenderradsatz. Leider sind die Achsen der Lok aber nicht gefedert, so dass schon bei einer leichten Erhöhung im Gleis die mittleren Kuppelachsen aufliegen, die erste und letzte aber anfangen zu schweben. Leider ist das mit einem vernünftigen Aufwand nicht zu ändern.

Wir erinnern uns, dies ist die Lok, wie sie aus der Packung kommt:

Und hier ist sie schon auf der Schlachtbank:

Bevor ich fortfahre, möchte ich erwähnen, dass nicht alles auf meinem Mist gewachsen ist. Sehr viele Informationen und Anregungen verdanke ich der Australischen Webseite Preitenbahn.  Die Umbaubeschreibung lässt sich dort nicht ohne weiteres öffnen, deshalb hier ein kleiner Umweg. Die Beschreibung bezieht sich auf die S3/6 und die SNCF Chapelon, ist aber weitgehend auch auf die BR 44 anwendbar.

Aber nun weiter mit dem Umbau. Als erstes habe ich den Tender geöffnet:

In Folie eingepackt findet man den Decoder und in der schwarzen Plastikdose den Lautsprecher. Die Teile und die Kabel, einschließlich des Steckers für die Verbindung zur Lok habe ich entfernt:

Die Stromabnehmer habe ich ebenfalls entfernt, die werden aber später wiedereingebaut. Danach sah der Tender so aus:

Als nächstes habe ich die Lok zerlegt. Dazu sind nur drei Schrauben zu entfernen, eine unter der Rauchkammer und zwei unter dem Führerhaus:

Das ganze Kabelgewölle habe ich ebenfalls entfernt, die kleinen Stecker aber an den Anschlüssen zunächst belassen. Im Kessel befinden sich die Anschlüsse für Spitzenlicht, Lüfter, Raucherzeuger, Triebwerksbeleuchtung, Feuer, und Führerhausbeleuchtung. Daran wird nichts geändert, es kommt nur noch der Lautsprecher in der Rauchkammer dazu.

Und hier nun das Fahrwerk:

Ziemlich mittig ist ein Bündel dünner Drähte zu sehen, die führen zu den LED der Frontbeleuchtung. Auf der kleinen Platine befinden sich auch die Vorwiderstände der LED. Die zwei Stecker sind für die Verbindung zu den Gerätschaften im Kessel (siehe oben). Die farbigen Kabel nach rechts sind für die Verbindung zum Tender, den Motoranschluss und die Stromabnahme der Lok.

Das Getriebe , das auf die vorletzte Kuppelachse wirkt, ist eine massive Veranstaltung und würde auch in einem Traktor eine gute Figur machen. Aber Scherz beiseite, es läuft sehr leichtgängig. Die Zahnräder sind vermutlich aus Bronze, was mit der Schnecke aus Stahl eine sehr gute Reibpaarung ergibt. Das fiese Chinafett  :cursing: habe ich mit Bremsenreiniger ausgewaschen und dann das Getriebe mit leichtem Teflonfett (für Fahrräder) neu abgeschmiert:

Den Originalmotor habe ich durch einen Faulhaber 2342 018 CR mit 18V und 24W ersetzt. Dieser ist ziemlich genau so lang wie der Originalmotor, hat aber einen geringeren Durchmesser. Natürlich passt er nicht in die originale Motorhalterung, deshalb habe ich einen Adapter gedreht. Dieser hat den Durchmesser des Originalmotors und die gleichen Befestigungsgewinde. Die drei inneren Bohrungen nehmen die versenkten Befestigungsschrauben für den Faulhaber auf.

Hier ist nun der Faulhaber schon mit dem Befestigungswinkel montiert. Weil die rudimentäre Schwungmasse mit dem Zebrastreifen für die Lastregelung die falsche Bohrung für die Motorwelle des Faulhabers aufweist, musste ich mir eine neue Aufnahme für die Kardanwelle drehen. Diese besteht aus einem Stück Rundstahl mit einer Bohrung und einem Schlitz für den Mitnehmer. Die Aufnahme ist auf 3 mm H7 für den Faulhaber gebohrt und aufgerieben:

Nachdem der Antrieb analog getestet und für gut befunden war, habe ich mich um den Taktgeber für den Auspuffsound gekümmert.  Als Sensor habe ich ein Hallelement verwendet. Das hat nichts mit Nachhall zutu, der Name des Entdeckers des Halleffekts hieß Edwin Hall. Wer mehr darüber wissen will, gibt in der Wikipedia "Hall-Effekt" ein. Für uns Normalsterbliche genügt die praktische Anwendung. Ein Hallelement ist ungefähr so groß wie ein Streichholzkopf und hat drei Beine, man könnte es mit einem Transistor vergleichen. Das Element hat eine flache und eine eckige Seite. Kommt man mit dem Südpol eine Magneten in die Nähe der eckigen Seite, schaltet das Hallelement, wenn es richtig angeschlossen ist. Der von mir verwendete Decoder ESU Loksound L 4.0 hat direkte Anschlüsse für das Hallelement, der Anschluss ist in der Betriebsanleitung des Decoders beschrieben.

Bei der BR 44 handelt es sich bekanntlich um eine Dreizylinderlok, also müssen sechs Auspuffschläge pro Radumdrehung zu hören sein. Um das zu erreichen, habe ich eine Geberscheibe angefertigt, in deren Umfang sechs Neodym-Magnete mit 2 mm Durchmesser eingelassen sind. Die Scheibe habe ich aus Kunststoff gefertigt, weil die Scheibe aus Platzgründen (Innentriebwerk) auf der Isolierung der Achse sitzt. Wäre sie aus Metall, gäbe es einen Kurzschluss. Die Scheibe passt auch nur auf die erste Kuppelachse. Weil ich natürlich die Achse nicht ausbauen und ein Rad abziehen wollte (und konnte), musste ich die Scheibe geteilt ausführen und mit zwei M1,6 Schrauben wieder verbinden:

Zu sehen ist der Prototyp der Scheibe, ich musste sie noch mal anfertigen, weil die Enden der Magneten nicht mit dem Umfang der Scheibe fluchten. Dadurch würden sich unregelmäßige Abstände der Auspuffschläge ergeben. Bei der zweiten Scheibe habe ich dann die Bohrungen tiefer gemacht.

Den Hallsensor habe ich mit Sekundenkleber auf ein Stück zur Öse gebogenen Messingdraht geklebt, die Anschlussdrähte an die gekürzten Beine gelötet , das Ganze mit Schrumpfschlauch überzogen und mit der Schraube der Bremsbacken befestigt. Der Pfeil im Foto zeigt auf den montierten Sensor:

Weil ich den Decoder in den Kessel gebaut habe, waren acht Verbindungen zwischen Lok und Tender erforderlich, als da sind: Gleis rechts, Gleis links, U+, Ground, Licht weiß, Licht rot, Lautsprecher plus, Lautsprecher minus. Das sind zwei mehr, als bei der die Originalkupplung mit sechs Verbindungen.

Ich musste also eine neue Steckverbindung anfertigen. Dazu habe ich mir spezielle Steckverbinder mit 2 mm Stiftabstand (das Original hat 2,54 mm) bei Reichelt bestellt. De Breite stimmte damit fast genau überein. Dazu habe ich mir zwei kleine Platinen gefräst, die acht Bohrungen für die Pins und zwei Bohrungen für die Befestigungsschrauben M2 aufweisen. Dazu habe ich mir noch kleine Abstandshülsen aus Messing gedreht.  Mit ein wenig Feilarbeit an den Aufnahmen hat es dann gepasst. Montiert sieht das so aus:

Jetzt geht es weiter mit dem Decoder. Dafür habe ich den ESU Loksound L 4.0 gewählt, aufgrund seiner recht geringen Größe. Er kommt mit einer Adapterplatine, die ich aber nicht verwendet habe. Stattdessen habe ich eine Adapterplatine entworfen, die auch die vier Optokoppler und die Vorwiderstände für die LED in der Lok enthält. Die Vorwiderstände für die LED im Tender sitzen auf der Tenderplatine, um die Anzahl der Leitungen zwischen Lok und Tender auf ein Minimum zu reduzieren. Hier das Bild der Adapterplatine, bitte beachten, dass ich die Optokoppler-Bausteine versehentlich verkehrt herum montiert hatte:

Der 10polige Stecker unten an der Adapter-Platine dient zur Verbindung der Adapter-Platine mit der Verteiler-Platine im Kessel. Dies ist der Schaltplan der Adapter-Platine:

Die Adapterplatine mit dem Decoder habe ich dann stehend auf einem Metallteil montiert, das den sonst unten offenen Kessel abschließt. Die Fotos zeigen die erste Version der Adapterplatine, bei der ich die bedrahtete Version des Optokoppler-Bausteins eingesetzt haben. Es stellte sich aber heraus, dass Bauteile des Decoders diesem Baustein im Wege waren, weshalb die Kombination Adapter-Decoder zu dick wurde. Deshalb habe ich eine neue Platine angefertigt, aber vergessen, neue Fotos vom Einbau zu machen:

Hier ist der Decoder verdrahtet und auf dem Fahrwerk montiert:

Die Verteiler-Platine im Kessel dient zum Anschluss der mit dem Kessel verbundenen Komponenten, als da sind: Rauchgenerator, Lüfter des Rauchgenerators, LED Feuerbüchse, LED Triebwerksbeleuchtung, LED Führerstandbeleuchtung, Lautsprecher in der Rauchkammer. Das Spitzenlicht wird über eine Steckverbindung direkt an die Adapterplatine angeschlossen, weil der 10polige Stecker sonst 11 Pole haben müsste. Solche Stecker mit mehr als 10 Polen gibt es aber nicht.

Hier der Schaltplan der Verteiler-Platine:

Der Schaltplan zeigt einen Brücken-Gleichrichter, der wechselstromseitig an die Gleisspannung (TRK_R, TRK_L) angeschlossen ist. Der von ihm gelieferte Gleichstrom wird über den FET Q1 an den Rauchgenerator geliefert. Der FET wird über den Optokoppler OK1 gesteuert. Der Ausgang für den Rauchgenerator gibt ein PWM-Signal ab, wie übrigens auch der Motorausgang und die AUX-Ausgänge des Decoders. PWM übersetzt sich mit Pulse Width Modulation oder deutsch Pulsbreiten-Modulation.  Das bedeutet, dass die Spannung konstant ist, aber die Zeit, in der die Spannung am Ausgang eingeschaltet ist, variabel. Dadurch ist auch die Ausgangsleistung variabel. Wer mehr wissen will: Wikipedia oder PN, dies ist schließlich kein Elektronik-Seminar. Schließlich wird über die unterschiedlichen Einschaltzeiten des FET die Leistung des Rauchgenerators gesteuert, mehr muss man eigentlich nicht wissen. Gleiches gilt übrigens auch für die LED der Lokbeleuchtung.

Der Vorteil dieser Schaltung ist schlussendlich, dass der Decoder nicht mit dem Strombedarf des Rauchgenerators belastet ist, weil dieser direkt aus der Gleisspannung versorgt wird.

Die Platine habe ich im Stehkessel montiert, dort sind zwei Gewindebolzen vorhanden, die sich dafür anbieten:

In diese Bolzen habe ich M3-Gewinde geschnitten und kurze Abstandsbolzen mit Außen- und Innengewinde eingeschraubt.

Darauf habe ich eine Polystyrol-Platte befestigt, die wiederum zwei Gewindebolzen für die Befestigung der Verteilerplatine trägt:

Und hier schließlich die Verteilerplatine im Stehkessel:

Und hier noch die Unterseite der Verteilerplatine:

Den Lautsprecher musste ich links und rechts noch etwas abschleifen (die Rauchkammer ist nicht rund), dann passte er saugend in die Rauchkammer.

Hier noch ein Bild vom Raucherzeuger und dem Stecker des Spitzenlichts. Der gelbe Pfeil zeigt auf den Stecker, der rote auf den Lüfter des Raucherzeugers:

Hier die Strippen im Kessel:

Schlussendlich habe ich noch eine Platine für den Tender produziert. Diese nimmt den Lautsprecher für tiefen Töne, die Vorwiderstände für die Tenderbeleuchtung und den Strompuffer auf. Der Lautsprecher ist über einen Tiefpass, bestehend aus einer Drossel mit 1 mH und einem Tonfrequenz-Kondensator mit 22 µF / 63 V, angeschlossen. Alles weitere könnt ihr dem Schaltplan entnehmen:

Und hier die Platine selbst:

Diese Platine habe ich in den Tender eingeklebt. Anschließend habe ich den Tender montiert. Weil das nicht besonders spannend war, gibt es keine Bilder.

Nach erfolgreicher Programmierung des Decoders und Probefahrt habe ich die Lok noch etwas verschönert. Ab Werk hat sie blanke Radreifen und Naben. Weil das ja nun gar nicht geht, habe ich mit Farbe nachgeholfen (der Motor lief dabei auf einer niedrigen Fahrstufe):