Das System basiert auf einer Lichtschranke, welche durch 0,5 mm starke Lichtleiter, die etwa 0,1 mm unter dem Schienenkopf und in einer Achszählerattrappe von Erbert eingebaut wurden, und durch die Infrarot Sender/Sensor-Einheit gespeist wurden (Bekannt durch den Einsatz als Gleiskontakt).
Während der insgesamt 6 Sessions ist die dritte und bekanntlich auf jedem Treffen am besten laufende Session hervorzuheben. Bei dieser Session musste bei 46 Zugfahrten nur 3 mal die Rückstelltaste gedrückt werden und dies auch nur deshalb, weil die Züge entweder nachvollziehbar entgleist waren oder geruckt haben, so das der Zugverband gestaucht und gezogen wurde. Selbst 60 Achsen lange Züge (mit Lok sogar über 70) fuhren den Abschnitt wieder frei. Bei den nachfolgenden Sessions jedoch, stiegen die Fehlzählungen leider wieder an. Durch Beobachtung ließen sich die meisten Ursachen, Entgleisung, Stauchung etc., eindeutig feststellen.
Damaliges Fazit: Das Prinzip dieser Konstruktion wurde von uns als tauglich bewertet. Ich wollte nun versuchen auf verschiedene Weise die Empfindlichkeit der Lichtschranke zu erhöhen um auch weniger hohe Radkränze erfolgreich detektieren zu können. Stefan gab mir zwei Module mit um für ihn eine Testumgebung zu schaffen um auch die Software weiter bearbeiten zu können.
Diese wurden mittlerweile für weitere Tests herangezogen wobei sich ein weiterer Fehler unschön bemerkbar machte: Durch das Formen der Lichtleiterenden mittels Wärme zu einer Linse stehen diese am Schienenkopf leicht über. Loks und Wagen die mit ihren Spurkränzen nahe am Schienenkopf laufen steigen an den hervorstehenden Linsen auf und geben somit keinen Kontakt.
Eigentlich wollte ich mich nun hochmotiviert an die anstehenden Aufgabe machen, aber.......
Es haperte schon an der Beschaffung von günstigem und funktionierenden Lichtleitermaterial. Das ursprüngliche Material stammte von Weinert-Modellbau. Ein als Lichtleitfaser bezeichneter Lichtleiter in einer Länge von etwa 20—25 cm für 5,20 €.
Unter der Bestellnummer 198412-U0 gibt es jedoch bei Conrad Lichtwellenleiter als Meterware für 0,51 €. Dieser LWL hat zudem den Vorteil, dass er aus einem 0,35 mm starken Kern und einem Mantel besteht, dass heißt: die Reflexion des Lichts findet zwischen Kern und Mantel statt. Das Material ist relativ flexibel und aufgrund seines Aufbaus wenig anfällig gegenüber Beanspruchung der Außenhülle. Nächstes Problem: Wie krieg ich die 0,5 mm Löcher passgenau in den Schienenkopf so das möglichst nur 0,1 mm Überdeckung bleibt. Ein Einbauteil schien hierfür die Lösung.
Nach dieser gewissen Anfangseuphorie und dem Pläneschmieden kehrte jedoch sehr lange Ruhe ein. Angetrieben durch das Vorhaben einiger Fremosignal-Block-Enthusiasten, die in Rastede 2012 einen Feldversuch mit dem automatischen Selbstblock starten wollten, sollten die Achszähleinbauteile für einige hieran Beteiligte „schnell“ mal eben gebaut werden.
Zur Lösung verhalf mir (wieder einmal) der Impuls eines Fremo-Mitglieds, den ich auf dem Herbsttreffen in Rendsburg 2011 erhielt. Dort zeigte mir Stefan einige Bilder von Bodo im Zusammenhang mit der Selbstblocksteuerung und der damit verbundenen Gleisfreimeldung mittels Achszählern. Für den automatischen Selbstblock ist es unabdingbar, eine zuverlässige Gleisfreimeldung zu erhalten. Bodo verfolgte das gleiche Prinzip der Achszählung mittels Lichtschranke und Lichtleitern, in ähnlicher Weise wie ich es zuvor beschrieben habe.
Als ich also vor dem Ergebnis meiner vergeblichen Mühen Frust schob erinnerte ich mich an die Bilder und entsann im Weiteren folgende Lösung: Man nehme zwei 1 mm Röhrchen mit 0,5 mm Innendurchmesser und mit einer Länge von jeweils ca. 35 mm. Diese lötet man mit ausreichend Zinn dicht aneinander so dass im Mittelteil der verbleibende Keil auf der Oberseite gut gefüllt ist. Dort kann später ein kleines Stück Neusilberblech in der Lage der Schienenoberkante aufgeklebt werden.
Im Anschluss schiebt man durch dieses Doppelrohr zwei 0,5 mm Lichtleiter mit einer jeweiligen Länge von 400 mm und biegt diese über eine 5 mm starken abgerundeten Vierkant vorsichtig um jeweils 90°.
Um den Schienenkopf nachzubilden und insbesondere einen kleinen Abstand für das putzen der Schienen zu erhalten, habe ich ein winziges Neusilberblech mit 0,15 mm Stärke in eine zuvor gefeilte Lücke kurz hinter der Kantung geklebt. Wegen des Lichtleiters im Innern scheidet löten hier allerdings aus! Nach diesem Vorgang wird die Seite, die im Schwellenfach und mit der Achszählattrappe ausgestattet werden soll, mit Originalfarbe Resedagrün lackiert. Wenn man später mit Farbe arbeitet, besteht die Gefahr, dass die Lichtleiter beeinträchtigt werden.
Die Lichtleiterenden erhalten jeweils einen aus 1,0 mm x 0,5 mm und 2,0 mm x 1,0 mm Messingröhrchen gebauten etwa 15 mm langen Stecker.
Diese so vervollständigte Lichtleiterbrücke kann nun eingebaut werden. Hierfür ist eine, zuvor im Bereich des ausgewählten Schwellenfaches etwa 2 mm breite und 1 mm tiefe Aussparung in den Schienenkopf zu feilen. Außen bündig mit dem Schienenkopf (hierbei ist der Schienenfuß leicht abzufräsen) und nach innen mit einem Abstand von 6 mm Achsmaß sind zwei 3,0 mm Bohrungen durch das Trassenbrett zu bohren. In diese Bohrungen werden nun die Lichtleiter nach unten geführt und die Messingbrücke eingefügt. Nach dem überprüfen der ausreichenden Größe der Aussparung im Schienenkopf und am Schienenfuß wird die Messingbrücke wieder ein wenig herausgezogen.
Nach dem Abbinden des Klebers kommt nun der eigentliche Arbeitsschritt zur Herstellung einer Gabellichtschranke. Mit einer kleinen Trennscheibe wird die Messingbrücke über einen Abschnitt von ca. 1,5 mm bis 2 mm Lückenbreite sehr vorsichtig und ohne das sich etwas verkantet aufgetrennt. Durch ein während des Trennvorgangs durchgeführtes leichtes hin und her bewegen der Trennscheibe quer zur Schnittachse wird ein klemmen wirksam verhindert. Die Schnittkanten sind dann behutsam mit einer sehr feinen Feile zu versäubern und insbesondere an der inneren Schienenflanke bündig zu befeilen.
Ein kleiner Nebeneffekt ist mit dieser Bauweise auch sogleich entstanden. Durch das dichte nebeneinanderliegen der Lichtleiter werden beim überfahren des Achszählers nunmehr für einen Moment beide Verbindungen kurzzeitig gleichzeitig unterbrochen. So ist es Softwaremäßig möglich, auch wenn z.B. ein Rad auf dem Sensor zum stehen kommt, die Fahrtrichtung eindeutig (wieder) zu erkennen und den Zählfluss in die richtige Richtung fortzusetzen. Da die Sensoren vermutlich die Frequenz ihrer LED selber und immer unterschiedlich bestimmen, konnten wir bisher noch keine gegenseitige Beeinträchtigung der dicht beieinander liegenden IR-Lichtquellen beobachten.
Für die Befestigung vor dem Sensor wird ein Würfel mit 10 mm Kantenlänge mit einem 8 mm tiefen und etwa 2,5 mm breiten Schlitz versehen. Diese Abschnitte erhielten dann im Achsmaß der 8 mm breiten Öffnung eine 2 mm Bohrung mit der Aufweitung. Die einzelnen Quader werden nach dem ausrichten mit der Elektronik und dem anschließenden bestreichen mit Stabilit-Express dauerhaft mit der Platine verklebt.
Nachdem Thomas Kurz über seine Schwierigkeiten ausgiebig berichtet hatte, einen funktionsfähigen Achszähler mach meiner Methode herzustellen, kamen mir Zweifel, ob die von mir vorgestellte Variante die endgültig richtige Lösung war.
Beim stöbern im Netz war ich schon vor längerer Zeit auf eine Seite Schweizer Spur Null Eisenbahner gestoßen. Dort wurde ebenfalls mit den von uns genutzten Infrarot Sensor ein Achszähler realisiert. Hier jedoch wirkt im Schwellenfach eine IR-SMD-LED direkt auf den Lichtleiter der zum Sensor führt und der Lichtleiter wurde direkt durch einen Schlitz im Schienenkopf geführt. Das brachte mich auf die Idee, den Energieverlust durch den "aufgetrennten" Lichtleiter mit einer LED im Schwellenfach zu minimieren.
Ich suchte also bei Conrad nach einer Infrarot-SMD-LED in der Baugröße 0805 und fand sogar welche in der Baugröße 0603. Beide Bauformen habe ich dann, nach kurzer Rückfrage bei Stefan, ob ich diese statt der großen LED anschließen könne, bestellt und ausprobiert. Die IR-SMD-LED der Bauform 0805 erwies sich dann jedoch als zu groß um sie einfach in das Erbet Bauteil einbauen zu können. Nach einigen Anlaufschwierigkeiten, die nur einem Elektronik DAU wie mir passieren können, habe ich die LED dann auch zum Leuchten gebracht. Ein hilfreicher Tipp aus irgendeinem Forum im Netz half mir ungemein. Wenn man im Besitz einer elektronischen Kamera ist, so kann man in einem abgedunkelten Raum auf deren Bildschirm das Infrarote Licht zart blau erkennen. Auf diese Weise lässt sich die Funktion bzw. richtige Polung (Schäm) leicht überprüfen.
Um ein stabiles Einbauteil zu erhalten bearbeitete ich alles so, dass sowohl Kabel als auch das Einbauteil in die Öffnung eines 3 mm Messingröhrchen mit 2,4 mm Innendurchmesser Platz fanden. Für die Verbindung mit der Platine habe ich sowohl die Buchsen als auch die Stecker aus einem Wannenstecker generiert. Für die überarbeitete Platine haben Stefan und ich jedoch professionelle Bauteile ausgesucht. Sobald wir die neuen Platinen einsetzen können, werde diese hier ebenfalls wieder dokumentiert bzw. verlinkt. Zunächst musste ich aber die vorhandenen 3 Platinen so umbauen, dass diese auch mit dem neuen Einbauteil(en) zusammen spielen.
Beim Einbau der Lichtleiter habe ich die im Schienenkopf gefeilte Lücke mit zwei aneinander gelöteten und mit einem kleinen Neusilberblech belegten Messingröhrchen gefüllt und mit der Schiene verlötet. Mittlerweile habe ich Gussbauteile für diese Lücke herstellen lassen. Nach dem befeilen und dem Aufreiben der inneren Öffnungen habe ich die Lichtleiter, die zuvor einen geschmolzenen Linsenkopf erhielten, eingezogen. Dieser darf nicht zu groß geraten weil er sonst zu weit heraus ragen und für Probleme sorgen könnte. Bei den Betriebsmodulen sollte vor dem einziehen der Lichtleiter das Gleis lackiert werden. Der Lichtleiter ist jetzt zwar wieder frei verlegt, aber dadurch auch wieder deutlich unauffälliger. Die Steckverbindung der Lichtleiter vor dem Sensor habe ich wieder so aufgebaut wie im vorherigen Entwurf.
