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„Quickie“:Bau einer akkubetriebenen Lokomotive als Wochenend-Projekt


Gartenbahnen - epaper ⋅ Ausgabe 2/2019 vom 17.05.2019

…Fortsetzung (Teil 1,GARTENBAHNEN Nr. 1/2019)


Teil 2

Artikelbild für den Artikel "„Quickie“:Bau einer akkubetriebenen Lokomotive als Wochenend-Projekt" aus der Ausgabe 2/2019 von Gartenbahnen. Dieses epaper sofort kaufen oder online lesen mit der Zeitschriften-Flatrate United Kiosk NEWS.

Bildquelle: Gartenbahnen, Ausgabe 2/2019

„Quickie“ wartet auf Passagiere, während der Autor seine Dampfl ok in einem Museum in Ekenäs, Finnland vorführt. Auf den Schotterwegen wurden 150 Meter tragbare Gleise verlegt.


Ein stärkerer Motor

Je beliebter „Quickie“ wurde, desto schwächer erschien mir der Wischermotor. Die Kinder werden jedes Jahr älter und schwerer. Nach sechs Jahren, in denen er mit ständig steigenden Belastungen zu kämpfen hatte, entschied ich mich einen stärkeren Motor einzubauen. Ein Elektroroller-Motor mit einer Leistung von 350 Watt (Foto 9) kostete nur rund 50 Euro und die ...

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Je beliebter „Quickie“ wurde, desto schwächer erschien mir der Wischermotor. Die Kinder werden jedes Jahr älter und schwerer. Nach sechs Jahren, in denen er mit ständig steigenden Belastungen zu kämpfen hatte, entschied ich mich einen stärkeren Motor einzubauen. Ein Elektroroller-Motor mit einer Leistung von 350 Watt (Foto 9) kostete nur rund 50 Euro und die dazu passende elektronische Steuerung (500 Watt) war für günstige 20 Euro zu haben. Beides habe ich bei www.petrolscooter.co.uk bestellt. Es gibt auch andere Anbieter. Die Steuereinheit verfügt über eine Vielzahl von Anschlusskabeln, von denen einige für dieses Projekt nicht benötigt wurden. Es ist wichtig, die Herstellervorgaben zum Anschließen von Motor, Steuerung, Batterie und Schalter zu befolgen! Die einzige mechanische Änderung war das Anbringen des neuen Motors am Rahmen. Dies war eine leichte Aufgabe. Auf dem Foto 10 liegt der Lokrahmen kopfüber auf meiner Werkbank und die Konstruktion ist gut zu erkennen. Der Motor wird mit Flacheisen am Rahmen verschraubt. An der Antriebsachse samt Lagerung waren keine Anpassungen erforderlich.
Ich musste nur das originale werkseitig installierte Kettenrad von der Achse des Rollermotors entfernen. Ich benötigte eine Weile, bis mir klar wurde, dass ich es mit einem Linksgewinde zu tun habe. Dann montierte ich stattdessen ein kleines Ritzel mit 12 Zähnen, welches mit dem leicht verrosteten originalen Zahnrad (100 Zähne) auf der Antriebsachse zusammenpasst (Foto 11).
Zur Aufnahme des Ritzels auf die Motorachse musste ich einen passenden Adapter drehen. Das Ritzel wurde mit Loctite 603 auf den Adapter geklebt und zusätzlich mit einer M4-Schraube gesichert. Der Adapter wiederum wurde mit Loctite und Spannstift auf der Motorenachse befestigt und gesichert.

9:Ein Motor aus einem Elektro-Roller. Das Kettenrad wird durch ein Ritzel ersetzt.


Funkfernsteuerung

Ich war überrascht, dass bei meinem örtlichen Händler Spielzeugautos mit einem 27-MHz-Funksender und -Empfänger für etwa 10, € verkauft wurden. Es gab mehrere Modelle, also kaufte ich gleich zwei. Eins davon ist in Foto 12 zu sehen. Das andere Auto diente nur als Ersatzteilspender. Die zweite Fernbedienung kommt als „Dummy“ ebenfalls zum Einsatz.

10:Der E-Roller-Motor ersetzt den originalen Scheibenwischermotor


11:Ein neues Ritzel mit 12 Zähnen passt zum alten Antriebszahnrad.


Als ich Anfang der 1960er Jahre noch ein Kind war – natürlich schon technikaffi n, waren funkgesteuerte Autos rar und immens teuer. Trotz eifriger Andeutungen und Wünsche bekam ich nie eins zum Geburtstag oder zu Weihnachten geschenkt. Ich habe zwar ein Auto mit Kabelsteuerung bekommen, aber das war nicht das Gleiche! Die Zeiten ändern sich – heute kann man in fast jedem Laden ein ferngesteuertes Spielzeugauto für kleines Geld kaufen.
Aus einem Auto entfernte ich die kleine Empfängerplatine (Foto 13). Zwei Kabel sind mit dem Batteriefach über einen Ein-/Aus-Schalter verbunden. Ein Kabel führt zur externen Drahtantenne und zwei Paare führen zu den beiden kleinen Elektromotoren (Lenkung und Antrieb) des Modellautos.
Die Funktionen der beiden Hebel des Senders sind „Ein/ Aus“ bzw. „Vorwärts/Rückwärts“ und „Links/Rechts“ für die Lenkung. Es gibt weder eine Geschwindigkeitsregelung noch eine Feinsteuerung der Lenkung. Tatsächlich liefert das Sender-Empfänger-System lediglich die Befehle „Ein“ und „Aus“ für die beiden Laufrichtungen der Motoren. Das brachte mich auf eine Idee. Der Empfänger konnte tatsächlich vier verschiedene „Signale“ verarbeiten, die ich zum Steuern meiner Lok verwenden konnte – jedoch nur zwei davon gleichzeitig. Dies könnte mit vier Dioden und vier kleinen 5-Volt-Reed-Relais erreicht werden. Letztere verbrauchen sehr wenig Energie, sodass sie anstelle der Motoren des Spielzeugautos direkt an den Empfängerkreis angeschlossen werden können.

12:Ein kostengünstiges 27-MHz ferngesteuertes Spielzeugauto mit Sender.


13:Die Empfängerplatine im Spielzeugauto. Notieren Sie sich vor dem Ausbau, wie die Kabel mit der Platine verbunden sind.


Fotos und Zeichnungen: Jan-Eric Nyström

14:Die Empfängerplatine mit Drahtantenne. Die verknoteten Leitungen waren ursprünglich mit Servo- und Fahrmotor verbunden. Diese Leitungen wurden dann mit den Reed-Relais der Lok verbunden. Die Vergrößerung zeigt den Spannungsregler. Die Anschlusskabel der Lok-Batterien sind noch nicht angeschlossen.


Also entfernte ich zuerst die Empfängerplatine aus dem Auto (Foto 14). Ich war überrascht, dass auf der Platine Bauteile „fehlten“. In mehrere Platinenbohrungen waren keine Teile eingelötet. Ich gehe davon aus, dass mehrere Versionen des Empfängers hergestellt werden.
Die freien Löcher auf der Platine nutzte ich, um einen Spannungsregler einzulöten. Das kleine Bauteil 7805 sieht aus wie ein Transistor und kann die Spannung von 24 Volt auf 5 Volt reduzieren. Das ist die perfekte Spannung für den Empfänger. Das Spielzeugauto wird regulär mit drei AA-Batterien in Reihe (4,5 Volt) betrieben. Wenn Sie ebenfalls einen Spannungsregler direkt auf eine Platine löten wollen, verwenden Sie nur freie Löcher, die keine Verbindung zur vorhandenen Schaltung haben. Anderenfalls können Sie ggf. die Leiterbahn auf der Platine durch kratzen mit einem spitzen Gegenstand trennen. Es ist keine Kühlrippe für den Spannungsregler erforderlich, da der Stromverbrauch des Empfängers niedrig ist.
Das Schaltbild in Abbildung 15 zeigt, wie ich die Relais, Dioden und die Widerstände an die Empfängerplatine angeschlossen habe. Die grünen Quadrate stellen die Relaisspulen dar. Die gelben Rechtecke symbolisieren verstellbare Widerstände. Mit diesen Potentiometern lassen sich drei verschiedene Geschwindigkeiten voreinstellen, die dann über drei Kanäle der Fernsteuerung ausgewählt werden können. Der vierte Kanal ist für das Horn der Lok vorgesehen.

15:Der Schaltplan zeigt, wie der Empfänger an die vier Reed-Relais und die Motorsteuerung angeschlossen wird.


16:Die Oberfl äche des neuen Acryl-Armaturenbretts ist matt geschliffen. Die digitalen Messgeräte zeigen die Batteriespannungen und den Motorstrom an.


17:Die Rückseite des Armaturenbretts. Beachten Sie die dicken Kabel, die für den hohen Motorstrom (fast 20 Ampere) ausgelegt sind! Die Motorsteuerung ist auf dem Foto vollständig hinter dem Sperrholz verborgen.


Die von mir verwendeten Reed-Relais sind in einem „DIP“-Gehäuse verbaut. Die acht winzigen Pins passen exakt auf eine Lochrasterplatine. Je nach Hersteller können die Schaltkontakte voneinander abweichen. Erkundigen Sie sich bei Ihrem Händler, wie die Relais angeschlossen werden.
Die Motorsteuerung benötigt eine variable Spannung zur Steuerung der Motordrehzahl. Unsere einfache Empfängerschaltung kann aber nur Ein/Aus-Signale liefern. Deshalb habe ich eine Schaltung mit drei unabhängig voneinander variablen Geschwindigkeiten entworfen. Mit dem Potentiometer „Base-Speed“ stellt man die Grundgeschwindigkeit ein. Der Steuerhebel der Funkfernsteuerung befi ndet sich dann in Mittelstellung. Die beiden anderen Potentiometer verringern oder erhöhen die Geschwindigkeit, je nachdem, in welche Richtung der Steuerhebel der Fernsteuerung bewegt wird. Einfach, aber es funktioniert! Die roten Punkte in Abbildung 15 zeigen die Anschlusspunkte zur restlichen Verdrahtung. Ich gebe bewusst keine näheren Hinweise zum Anschließen des Motorkontrollers, da es verschiedene Modelle gibt. Alle verfügen mindestens über einen Geschwindigkeitseingang und Anschlüsse für die Batteriespannung. Einige andere Modelle verfügen über zusätzliche Funktionen. Befolgen Sie die Herstellerhinweise, da bei einem Verdrahtungsfehler die Elektronik verschmoren kann.
Ich habe alle Komponenten in einem Armaturenbrett eingebaut. Foto 16 zeigt von links oben nach rechts den Hauptschalter und den darunter befi ndlichen „Zündschlüssel“. Die meisten E-Scooter-Steuerungen verfügen über einen „Schlüsselschalter“-Eingang. Es ist vorteilhaft, diesen auch zu verwenden: Ein 4-jähriger Junge fuhr mit der ursprünglichen Quickie ohne Erlaubnis los und stieß mit meiner Dampfl ok zusammen. Glücklicherweise wurde niemand verletzt und keine der Loks aufgrund der geringen Geschwindigkeit beschädigt. Bei dem stärkeren Motor ist jetzt eine Sicherheitsverriegelung zwingend erforderlich! Das Volt- und Ampere-Meter zeigt die Batteriespannung und den Motorstrom an. Darunter sind Buchsen zum Laden der beiden Batterien angebracht. Jede Batterie ist mit einem eigenen Volt-Meter ausgestattet. Die weißen Potentiometer dienen zur Einstellung der niedrigen und hohen Geschwindigkeit. Daneben befi ndet sich der Richtungsschalter, der nur im Stillstand betätigt werden darf. Das schwarze Potentiometer dient zur Einstellung der Grundgeschwindigkeit. Darunter befi nden sich vier LEDs, die den Status der Empfängerausgänge anzeigen; sie sind alle im Schaltplan in Abbildung 15 dargestellt.
Das Armaturenbrett besteht aus 4 mm dickem Acryl. Zum Bohren und Fräsen der Löcher und Aussparungen sollten Sie scharfe Bohrer verwenden und eine hohe Drehzahl einstellen. Anschließend wird das Armaturenbrett in horizontaler Richtung mit feinem Schmirgelpapier geschliffen. Dies sorgt für einen schönen, matten Glanz. Auf diese Weise wird die Oberfl äche unempfi ndlicher gegen Fingerabdrücke.
Unter dem Armaturenbrett werden drei große Löcher zum Durchführen der Kabel in das Sperrholz gebohrt. Der Sicherungskasten enthält eine Hauptsicherung von 25 A, eine Motorsicherung von 20 A und Sicherungen für die Hupe und die Elektronik. Das dritte dient zur Verdrahtung der noch zu installierenden Empfangsantenne. Auf Foto 17 sieht man die Rückseite des Armaturenbrettes. Der Motorkontroller verbirgt sich hinter Sperrholz und ist auf dem Foto nicht zu erkennen. Beim Bauen sollte man stets behutsam vorgehen, Kurzschlüsse vermeiden und ausreichend dimensionierte Kabel für den Motorstromkreis verwenden.

18:Die jüngste Solo fahrerin war gerade einmal 2 Jahre und 3 Monate alt.


Eine kleine Lok wie „Quickie“ mag wie ein Spielzeug aussehen, aber sie ist schwer und kann bei unsachgemäßer Handhabung gefährlich sein. Kindern ist das nicht immer bewusst. Obwohl die Geschwindigkeit niedrig ist, ist die Trägheit hoch und selbst ein kleiner Unfall kann schmerzhaft sein. Handeln Sie stets nach dem Motto:

Sicherheit geht vor!

•Erklären Sie den Kindern immer die richtige Anwendung der Ausrüstung und stellen Sie sicher, dass sie die Regeln verstehen und befolgen.

•Weisen Sie den Fahrer an, sofort anzuhalten, wenn etwas Unerwartetes passiert.

•Lassen Sie Kinder niemals alleine mit dem Gerät spielen! Ein verantwortlicher Erwachsener muss immer anwesend sein. Bei mehreren Kindern sollten auch mehrere Erwachsene anwesend sein und die Kinder beaufsichtigen.

•Wenn ein sehr kleines Kind alleine fährt, sollte ein Erwachsener stets neben dem Zug herlaufen. Ein kleines Kind stellt bei einer Entgleisung möglicherweise nicht den Motor ab.

•Lassen Sie Kinder nicht auf der Strecke oder neben einem fahrenden Zug laufen. Sie können stolpern und fallen. Neben den Schienen herrennen grundsätzlich untersagen. Halten Sie Ihre Gartenbahnanlage dennoch frei von Hindernissen und scharfen Gegenständen.

•Ein- und Aussteigen nur, wenn der Zug vollständig zum Stillstand gekommen ist, ggf. nur auf Anweisung eines Erwachsenen.

•Die Passagiere müssen immer sicher sitzen und sich nicht aus dem Zug herauslehnen oder Gegenstände aufheben usw. Erklären Sie, dass ein Zug bei Nichtbeachtung umkippen oder entgleisen kann.

•Wenn sich ein Kind daneben benimmt, nehmen Sie es sofort aus dem Zug, während die anderen weiterfahren können. Die Lektion ist schnell gelernt!

•Nach diesen einfachen Regeln kann die Gartenbahn ein sicheres, unterhaltsames und befriedigendes Hobby für Kinder und Erwachsene sein.

Viel Spaß mit deinem Zug!

Foto 19 zeigt einen kleinen Trick, der notwendig sein kann, wenn ein junger Lokführer unbedingt die Lok alleine steuern will: Geben Sie ihm eine „Dummy-Fernbedienung“ ohne Batterien, und setzen Sie sich hinter ihn, um die Lok mit Ihrer eigenen Fernbedienung zu steuern. Jetzt wissen Sie, warum ich zwei Spielzeugautos gekauft habe! Auf diese Weise können Sie dem jungen „Fahrer“ Freude bereiten, während Sie selbst für sicheres Fahren und Anhalten sorgen und eine ausreichend niedrige Geschwindigkeit wählen!
Insgesamt verbrachte ich nur 48 Stunden in der Werkstatt und investierte nur wenig Geld für den Bau dieser Lok in ihrer ersten Ausführung. Ein paar weitere Abende waren erforderlich, um sie mit einem stärkeren Motor und einer Funk-Fernsteuerung auszurüsten. Die Lokomotive bereitet großes Vergnügen, sowohl für die Kinder, die mit der Lok fahren, als auch für mich, wenn ich ihr Gelächter höre und in ihre strahlenden Gesichter schaue.

19:Dieser junge Lokführer glaubt, er lenkt die Lok selbst, während tatsächlich der Vater die Steuerung kontrolliert. Da mit dem neuen Motor eine Geschwindigkeit von mehr als 10 km/h erreicht werden kann, ist dieser „Trick“ durchaus zulässig.


20:Unsere berühmte Sommernachbarin, die schwedische Schauspielerin Josephine Alhanko („Miss Sweden“ 2006) dreht mit ihrem Sohn ein paar Runden. Ein Spaß für alle!