Decoder

Digitalsysteme übertragen neben der elektrischen Antriebsenergie für Fahrzeuge und Magnetartikel noch digital kodierte Informationen über die Spannungsversorgung, die von einem Elektronikbaustein, dem Decoder, entschlüsselt und in Steuervorgänge umgesetzt werden. Man unterscheidet zwei verschiedene Varianten, den Lokdecoder und den Schaltdecoder.

Lokdecoder setzen die für sie über eine digitale Adresse gekennzeichneten Informationen für Fahrtrichtungs- und Geschwindigkeitsänderungen um und ermöglichen so einen Mehrzugbetrieb. In jedem Triebfahrzeug verarbeitet ein Lokdecoder die ihn betreffenden Informationen und steuert den Lokmotor sowie weitere Funktionsausgänge entsprechend an. Der Decoder ist quasi der mitfahrende "Lokführer".

Schaltdecoder schalten einzelne Ausgänge über binäre Signale ein oder aus. Sie dienen im allgemeinen zum Ansteuern von Magnetartikeln, wie Weichen, Signalen etc.

Funktionsweise

Mit einem Digitalsystem können mehrere Züge unabhängig voneinander auf demselben Gleis betrieben werden. Dazu werden die Fahrbefehle für die verschiedenen Züge und die Schaltbefehle in einer digitalen Form von der Digitalzentrale erzeugt. Dieses Digitalsignal entspricht einem definierten Digitalprotokoll und wird vom Booster dem Fahrstrom aufgeprägt.

Jede Lok muß im Digitalbetrieb mit einem »Lokdecoder« ausgerüstet sein. Diese Elektronik dekodiert die im Fahrstrom enthaltenen Informationen, die aus einer Adresse und einem Befehl bestehen. Wenn die empfangene Adresse mit der eigenen Decoderadresse übereinstimmt, wertet der Decoder den Befehl aus:

• Fahrstufe und Fahrtrichtung ändern
• Funktionsausgang schalten

Die Motoransteuerung geschieht im allgemeinen über Pulsweitenmodulation, da dies die im Decoder entstehende Verlustleistung minimiert.

In ähnlicher Weise reagieren Schaltdecoder auf entsprechende Schaltbefehle, um Weichen, Signale oder anderes Funktionszubehör anzusteuern.

Lokdecoder

Eine gute Übersicht über DCC Decoder und deren Eigenschaften bietet die Seite von Reinhard Müller.

Auswahlkriterien

Bei der Auswahl eines Lokdecoders spielen neben dem verwendeten Digitalsystem vor allem die gewünschten Zusatzfunktionen eine Rolle:

• Digitalsystem

Der Decoder muß das auf der Anlage verwendete Digitalprotokoll verstehen und insoweit zu der eingesetzten Digitalzentrale passen.

• Baugröße

Der Decoder muß klein genug sein, damit er in das vorgesehene Lokomotivmodell hineinpaßt.

• Belastbarkeit

Der Decoder muß den vom Motor und von den Sonderfunktionen benötigten Strombedarf schalten können. Bei Überlastung besteht die Gefahr, den Decoder und möglicherweise auch das Lokmodell (wegen zu großer Wärmeentwicklung) zu beschädigen.

• Normschnittstelle

Zum einfacheren Nachrüsten und Austauschen sind viele Lokomotiven und Lokdecoder mit einer einheitlichen NEM-Schnittstelle (einem Vielfachsteckverbinder) ausgestattet.

• Fahrstufenanzahl

Je mehr Fahrstufen ein Lokdecoder unterstützt, desto feinfühliger läßt sich das Fahrzeug steuern.

• Funktionsausgänge

In vielen Digitalsystemen sind neben dem Lokmotor verschiedene Zusatzfunktionen (z. B. Licht, Rauch, Sound, ferngesteuerte Kupplungen) schaltbar. Z. T. sind diese Ausgänge auch dimmbar.

• SUSI-Schnittstelle

Über die SUSI-Schnittstelle gibt ein Lokdecoder Informationen über den Betriebszustand (Geschwindigkeit, Fahrtrichtung, Anfahren, Abbremsen etc.) über ein serielles Format an andere Elektronikbausteine weiter. Dadurch können z. B. dort angeschlossene Soundbausteine die korrekten Klänge erzeugen.

• Lastregelung

Moderne Lokdecoder sind häufig mit einer Lastregelung ausgestattet, die die Zuggeschwindigkeit unabhängig von Steigung oder Gefälle konstant hält.

• Spezielle Features

In einigen Lokdecodern sind spezielle Features wie eine Anfahr- und Bremssteuerung (z. B. Lenz ABC, Zimo HLU) enthalten, die ein vorbildgerechtes Fahrverhalten in einer Blocksteuerung ermöglichen.

• »Normaler« Motor oder Glockenankermotor

Aufgrund der besonderen Eigenschaften von Glockenankermotoren muß die Pulsweitenmodulation angepaßt werden (höhere Frequenzen: 10-30 kHz).

Einstellparameter

In Lokdecodern sind zahlreiche Parameter einstellbar, wie z.B.:

• Mindest- und Höchstgeschwindigkeit
• Anfahr- und Bremsbeschleunigung
• Geschwindigkeitskennlinie
• P- und I-Faktoren für Lastregelung (Einstellhinweise)

Diese Parameter sind über die Digitalzentrale oder spezielle Computersoftware programmierbar. Einzelheiten sind den Handbüchern zu den Decodern und Digitalzentralen zu entnehmen.

Im DCC-System werden diese Parameter Konfigurationsvariablen (Configuration Variables, CVs) genannt.

Funktionsdecoder

Funktionsdecoder reagieren auf Lokbefehle, enthalten selbst jedoch keinen Motorausgang. Sie dienen dazu zusätzliche Funktionen in ein Lokmodell zu bringen oder Funktionen in einem nicht angetriebenen Modell zur Verfügung zu stellen (Licht, Spitzenbeleuchtung, ...)

Sounddecoder

Sounddecoder bringen Betriebsgeräusche des Vorbilds auf die Modellbahn. Sie werden wie Lokdecoder angesprochen und über die Funktionen geschaltet.
Es gibt mehrere Bauformen:

• Einfacher Sounddecoder

Dieser liefert nur den Sound und hat keine eigene Motorsteuerung. Dafür kann er aber z.B. auch in einen Geisterwagen eingebaut werden. Oft die einzige Lösung bei schwierigen Platzverhältnissen.

• Als Zusatzmodul zu einem Lokdecoder

Dies dient a) zur Nachrüstung und b) zum einfacheren Einbau durch zwei kleinere Teile. Durch die Anbindung an einen Lokdecoder können teils die Geräusche lastabhängig verändert werden. Für diese Bauform wird oft die SUSI-Schnittstelle verwendet.

• Integrierter Lok- und Sounddecoder

Hier ist die akustische Integration in das Fahrverhalten am einfachsten möglich. Integrierte Decoder sind in der Regel größer als vergleichbare Lokdecoder jedoch meist in Summe kleiner als ein Lokdecoder + Sound-Zusatzmodul.

Sounddecoder brauchen zusätzlichen Platz und Strom sowie eine Einbaumöglichkeit für den notwendigen Lautsprecher. Loks / Baugrößen mit viel Platz sind hier klar im Vorteil.

Die Qualität der Sounds hängt von den Fähigkeiten des Sounddecoders, der Qualität der Sounddateien und der Qualität des Lautsprechers ab. Allerdings sind auch bei besten Lautsprechern besonders bei kleinen Modellen Einbußen in der Tonqualität unvermeidbar. Dies ist bedingt durch die akustischen Wellengesetze (Wellenlänge bezogen auf Größe des Erregers).

Schaltdecoder

Schaltdecoder arbeiten prinzipiell ähnlich wie ein Lokdecoder ohne Motorausgang. Je nach Einsatzzweck unterscheidet man

• Schaltdecoder mit geschalteten Kurzzeitausgängen
• Schaltdecoder dauerhaft geschalteten (Relais-)Ausgängen
• Lichtsignaldecoder, die für eine vorbildgetreue Ansteuerung der Signalbilder (z. B. mit langsamen Bildwechsel) sorgen
• Weichendecoder zur Ansteuerung von motorisch angetriebenen Weichen
• Servodecoder, die die Ansteuerung von Modellbauservos z. B. als Weichenantrieb ermöglichen
• Sonderdecoder für z. B. Kranmodelle, Drehscheiben, Lichtsteuerung etc.

Die Baugröße von Schaltdecoder ist häufig nicht so kritisch wie bei Lokdecodern, da sie häufig unterhalb der Anlage montiert werden. Aus diesem Grund gibt es auch einige Bausätze und Selbstbaudecoder.

Schaltdekoder müssen die Energie für die auszuführende Aktion nicht zwingend dem Digitalsignal entnehmen, sondern sind oft mit einer zusätzlichen Einspeisemöglichkeit ausgerüstet. Dies erleichtert bei größeren Anlagen die Energieverteilung.

Eine Ausnahme bilden spezielle Weichendecoder, die bei Gleisen mit integrierter Bettung innerhalb des Bettungskörpers installiert werden.