Digitalisierung der Mallet 2-8-8-2 von Aristocraft
von Oliver Zoffi

Das Aristocraft Modell ist schon sehr beeindruckend. Ich habe im Tausch einer meiner ÖBB-Selbstbauten diese Lok bekommen.
Wie alt das Modell nun tatsächlich ist, kann ich also nicht sagen - es hat jedenfalls schon den Arisotcraft "Prime Mover" und ein Platine mit einer "DCC-Schnittstelle" (Aristocraft Hausnorm, deren Pinbelegung offenbar ein Geheimnis ist - ich habe jedenfalls keinen Hinweis darauf gefunden ...)


Das Modell auf der Lockliege - bereit für die Operation ...

Als erstes werden die Triebwerke mit jeweils 4 Schrauben - die sehr einfach zugängig sind - entfernt.

Dann wird der Kessel Oberteil vom Unterteil mit den grün gekennzeichneten Schrauben gelöst - die ROT gekennzeichneten Schrauben können unangetastet bleiben - sie halten nur das Gewicht!

"Das Gewicht" ist gleich ein Stichwort:
Das Modell ist insgesamt sehr schwer. Leider hat es nur Leitungen und Zurüstteile aus Kunststoff, die beim etwas festeren Zupacken schon auch abbrechen können ...
Von USA-Trains bin ich da Anderes gewohnt - da ist so ziemlich jede Leitung aus Metall! Die kann sich höchstens verbiegen, aber nicht abbrechen ...

Na ja, da es "eh nur" die Befestigungen erwischt, lassen sich diese durch Metallstifte ersetzen ... womit die Leitungen und Zurüstteile insgesamt wider stabiler werden.

Hat man nun die beiden Kesselhälften erfolgreich voneinander getrennt, liegt das Inner vor (das Zerlegen war Einfacher als Anfangs befürchtet - der Tenwheeler von Bachmann ist aufwändiger zum Zerlegen!):

Die "Elektronik" entferne ich wie üblich komplett und schlachte diese nur auf brauchbares Material (Stecker, Schalter ..) aus -> Siehe dazu auch den Umbaubericht der USAT F3!

Ebenso ersetze ich alle Lampen durch LEDs - das hilft den Stromverbrauch zu reduzieren.

jedes Triebwerk verfügt übrigens über einen Motor, der im Leerlauf (Triebwerk am Rollenprüfstand) bei 18Volt um die 800mA verbraucht. Beide Triebwerke zusammen pendeln zwischen 1,5 und 2 A. Das wird sich im Betrieb sicher noch steigern. Also wird der ZIMO MX690V mit den Motoren schon ausgelastet genug sein. Daher auch die LEDs anstelle der Glühlampen.

Der Zusatzverbraucher, der den Stromverbrauch erst so richtig in die Höhe schnellen lässt - der Rauchgenerator - wird getrennt versorgt und über eine Verstärkerschaltung - wie ich sie schon bei der F3 von USAT verwendet habe - gesteuert.

ACHTUNG: Anstelle des gezeigten 7809, verwende ich hier einen 7812 - damit der Rauch dichter wird.

Wie erwähnt verwendet Aristocraft ja seinen "Prime Mover". Der ist zwar für analogen Betrieb hervorragend geeignet (verfügt auch über einen "Trockenlaufschutz"), aber für den Digitalbetrieb mit gepulsten Rauch unbrauchbar!

Ich werde sehen, was ich hier einbaue - entweder eine RG von USAT, oder ich modifiziere den Aristo Prime Mover ...

Als weiteres Gimmick soll ein Servo die Glocke synchron zum Glockensound bewegen - Platz genug ist ja vorhanden.

Apropos Platz: Mich reizt die Realisierung der Dampfpfeife - wenn also der Sound ertönt, soll Rauch aus der Pfeife strömen ... MTH hat dies bei seiner Triplex umgesetzt!

Nun ja, jetzt ist aber erst einmal die "Adapterplatine" für den Decoder dran ...

Zum Klang einer Mallet habe ich folgende Information bekommen:

Die US Mallets wurden wie in Europa als Verbundloks gebaut. Allerdings hat man in den USA etwas gezögert bis man das Prinzip des Genfers Anatol Mallet wirklich umsetzte. Während das Prinzip von Mallet bereits durch Camille Barbey in seiner Diplomarbeit "Les Locomotives Suisse" 1896 dargestellt wurde, kam es bei den Amis erst nach dem ersten Weltkrieg, als man technisch bessere Lösungen für die Gelenke in den Dampfleitungen hatte, zu grösserer Verbreitung.

Von einer Verbundlok, egal ob Mallet Bauweise oder Vierzylinder in einem Rahmen, hört man immer nur die nachgeschalteten Niederdruckzylinder ausblasen. Das ist auch bei dieser grossen Mallet überhaupt nicht anders. Das korrekte Auspuff Sound Design ist also eine ganz normale grossvolumige Dampflok, nicht mehr und nicht weniger.

Aber!!!!
In der Zeit nach der grossen Depression, also kurz vor dem zweiten Weltkrieg, gab es im Rahmen eines Wirtschaftaufschwungs immer mehr ein anderes Problem -
mehr Power für längere, schwerere Züge war gefragt. Nun muss man um die Anfahrhilfe der Verbundloks wissen. Jede Verbundlok schliesst ab etwa 55-60% Füllung das Verbundprinzip kurz. In dieser Betriebsphase hört man alle 4 Zylinder. So sind die Amies mit den Mallets oft im Flat Out gefahren. Bahngesellschaften, wie die Norfolk & Western, haben die damals neueren Mallets mit Kolbenschiebern in den vorderen Niederdruck Zylindern mehrheitlich umgebaut. Das Verbundprinzip wurde aufgegeben und beide Triebwerke direkt mit Frischdampf versorgt Aus den Mallet Compounds wurden Simple Articulated.
Nun waren weithin die zwei oftmals asynchron laufende Triebwerke zu hören.

Auf einen einfachen Nenner gebracht:
Vor 1936 waren das Mallets mit einem normalen aber satten Dampfschlag.
Nach 1936 waren viele dieser Mallets zu simple Articulateds mutiert mit asynchronem Doppelschlag.
Das Geräusch ist also auch eine Frage der dargestellten Betriebsepoche!

Während viele grosse Gesellschaften ihre Mallets mit dem Power Upgrade "modernisierten" beließen andere wie die South Pacific Coast und die Weyerhaeuser Lumber Co ihre Mallets mehrheitlich unverändert.

Später, von Anfang an als reine simple Articulated gebaute Loks wichen dann auch noch im Triebwerkeinbau von Anatol Mallets Bauweise ab, indem auch das hintere Triebwerk als Drehgestell ausgebildet war. Die Übergänge der Bauweise waren fliessend. Es kann somit durchaus auch eine Mallet mit 2 Triebdrehgestellen
gefunden werden - die Amis waren in solchen Dingen sehr kreativ.


Glossar:
Füllung steht für die Menge Dampf die im Zylinder wirken darf. Während dem Weg den der Kolebn im Zylinder zrücklegt wird einige Zeit Dampf eingepresst und dann wirkt der Druck des eingepressten Dampfes für den Rest des Weges . Die Zeit für das Einströmen wird in Prozent des Kolbenweges definiert.
Die Dampflok hat also zwei Regelungen in Serie. Den Regulator, vergleichbar mit dem Wasserhahn und die Füllung.
Flat Out steht beim Lokführer für grösst mögliche Füllung, offenem Regulator und dauerndem Sanden. Beim Heizer steht das für grösstmögliche Heizleistung, permantes Kesselwassernachspeisen und Kesseldruck knapp vor dem Überdruck abblasen. Könnte man abstrahiert mit dem Kickdown im Auto mit Automat vergleichen.
Compound/Verbundlok - in Serie schalten.
Simple einfach oder parallel schalten.
Articulated steht für Gelenklok primär in simple Bauweise. Eine der ersten ist die schmalspurige Uintah 2-6-6-2 (LGB Modell) und die grösste ist der Big Boy. Mit der Challenger der UP ist einer dieser Dampfgiganten der Nachwelt betriebsfähige erhalten geblieben.
Depression grösste weltweite Wirtschaftskrise des 20. Jhdt um 1931
Power upgrade Umbau vom seriellen Verbundprizip zum parallelen Simple Prinzip.
 

Quelle: Heinz Däppen - Sound Design - Modellbahn die tönt

Da für mich der Auspuffschlag einer "Articulated" spektakulärer klingt, beschloss ich also, dies zu realisieren. Nach einigem Hin und Her, wie ich am Besten den Sound von zwei Triebwerken realisieren werde, habe ich nun eine Idee:

Mit zwei Decodern sollte das so funktionieren, wie ich mir das vorstelle. Die Lautsprecher werden im Tender eingebaut (einer wird direkt vom MX690 angesteuert, der Anderen über einen 10Watt Verstärker, um wirklich ordentlich "Bums" bei den Dampfstößen zu erzeugen). Der erhält übrigens für Kupplung, Licht und einen Servo, der die Wasserklappe öffnet, einen eigenen Decoder. Im Moment tendiere ich zu einem weiteren Sounddecoder (MX640), der während der Fahrt das Schienenrattern abspielt.
Ein Decoder steuert übrigens über eine Frequenzweiche einen kleineren Hochtöner für zb. die Glocke, oder das Entwässern, einen kleineren Lautsprecher an, der in der Lok verbaut wird.

Es wird sich allerdings erst weisen, ob das alles so umsetzbar ist, wie ich es mir wünsche ....

Vorerst habe ich die Elektronik und die beiden Decoder eingebaut - sieht schon ganz gut aus.

Die Adapterplatine, auf der der Decoder aufgesteckt wird, ist wie bei der F3 aufgebaut.

Nach einigen Überlegungen, habe ich mich nun dafür entschieden, den Aristo "PrimeMover" zu verwenden:

Da ja meine Mallet auch ordentlich rauchen soll, habe ich mich mit einer Tankvergrößerung des verbauten "PrimeMover" Rauchgenerators von Aristo beschäftigt.

Dieser ist grundsätzlich für den Analogbetrieb ausgelegt und da ist er auch wirklich super!
Er verfügt über eine "Trocklaufschutzelektronik", die ihn abschaltet, wenn das Heizelement zu überhitzen droht.
Lässt sich dann nur wieder aktivieren, indem man ihn kurz stromlos schaltet - was im Analogbetrieb ja bei jedem Halt erfolgt.
D.H., der RG wird befüllt, wenn die Lok fährt, erhält dieser auch Strom und verdampft das Rauchöl, bis der Tank leer ist. Dann schaltet die Elektronik ihn ab und macht dies auch sofort, wenn nach einem Halt der RG aktiviert werden würde. Wie gesagt im Analogbetrieb eine wirklich super Sache.

Im Digitalbetrieb so aber unbrauchbar und vor allem ist kein radsynchroner Rauch mit diesem RG möglich.

Also habe ich als Erstes die Elektronik "Modifiziert" - besser gesagt, ich habe sowohl das Heizelement, als auch den Lüfter vom Rest der Elektronik getrennt und direkt verkabelt.

Dir ROTEN Kennzeichnungen sind die Trennstellen.

Danach war also eine Ansteuerung direkt vom MX690 möglich, jetzt muss nur noch der Tank vergrößert werden:

Meine erste Idee war, diesen einfach zu verlängern - nur an der Stelle soll in der Mallet ein Servo montiert werden, der die Glocke synchron zum Sound bewegt. Also muss der Tank nach unten vergrößert werden...

Zuerst wird also der Tankboden herausgeschnitten.

Dann wird ein Modulgehäuse (gibt es bei Conrad in allen "Kleinheiten" mit Stabilit Express angeklebt und dieses mit einem Deckel aus Blech verschlossen.

Abgedichtet wird alles ebenfalls mit Stabilit Express

Das ist er nun, der fertig erweiterte Aristo-Rauchgenerator - Vorher fasste der Tank maximal 3ml - jetzt passen maximal 20ml hinein! Wichtig ist, dass der Docht lang genug ist und bis auf den Grund des Tanks reicht. Der darf auch nicht zu tief sein, sonst ist Kapilarwirkung des Dochtes dahin ...

Der Probelauf offenbart eine sehr lange Rauchzeit ...
Start 11:05
Ende 12:45
Füllmenge 15ml Diesel
Spannung 12Volt mittels PWM (bei 15Volt Schienenspannung)
Stromaufnahme ca 800mA

Für radsynchronen Rauch ist also in ausreichender Menge gesorgt.

Ein weiters Gimmick soll eine Dampfpfeife sein. Der dafür nötige Rauchgenerator ist ein Ersatzteil von MTH.
Im Grunde würde aber jeder andere RG, der nach gleichem Prinzip arbeitet, auch funktionieren.

Bei der Dampfpfeife habe ich etwas gemogelt - man muss später ja noch das Dampföl einfüllen können - deshalb habe ich unmittelbar neben der Pfeifenimitation im Dom ein Loch, unter dem der Rauchgenerator sitzt.

Der RG wird zeitgleich mit dem passenden Sound aktiviert.

Da an der Front die Glocke gar so auffällig "thront", verlangt diese nach einer Betätigung synchron zum Glockensound. Dies habe ich mit einem Servo realisiert. Der Sound ist so konzipiert, dass erst ein Glockenschlag, dann Stille (für einen Loop - wenn die Taste gedrückt gehalten wird) und dann noch ein Glockenschlag zu hören ist. Wird nun am Fahrpult die entsprechende Funktionstaste gedrückt, fährt der Servo in die Endposition und synchron dazu ertönt der erste Glockenschlag. Solange nun die F-Taste gedrückt gehalten wird, loopt der Sound in Stille. Sobald die F-Taste losgelassen wird, fährt der Servo in die Ausgangsposition und der zweite Glockenschlag ertönt. Voraussetzung dafür ist natürlich, dass die F-Taste als Impulsfunktion konfiguriert werden kann!

Die Glocke wird durch einen dünnen Stelldraht betätigt, der so gut wie unsichtbar ist ...

Zum Schluss wird noch der oben erwähnte modifizierte Aristo Prime-Mover montiert.

So sieht also die Lok fertig verkabelt aus:

Zu guter Letzt wird noch der Tender umgebaut.
Dieser erhält einen eigenen Sounddecoder, der während der Fahrt das Geräusch des Schienenratterns abspielt, das Licht und die Kupplung steuert und die Luke für das Wasser öffnet.

Dazu muss diese aber erst einmal zerschnitten werden. Zuerst wird die Luke samt Ring vom Tender entfernt (diese ist nur eingesteckt), dann wird der Lukendeckel vom Ring geschnitten. Beides gut verschleifen. Den Ring ankleben und ein Öffnung in den Tender schneiden.

Dann werden aus dem Flugzeugmodellbau zwei Scharniere mit dem Deckel (Innenseite) und den Ring verklebt.

Dazu schneide ich zwei dünne Schlitze in den Tender - nahe am Ring - und stecke die Scharniere durch.
So sieht das dann von innen aus:

Deckel geöffnet:

Als Öffnungsmechanismus wird abermals ein Servo verwendet, der von innen den Deckel aufdrückt.

Im Tender sind also insgesamt drei Lautsprecher verbaut.

Je einer für die beiden MX690 und einen für den MX640 - für die Schienengeräusche und das "Wasserfassen".

Ach ja, in der Lok ganz vorne ist auch noch ein kleiner Lautsprecher mit einem bipolaren Elko 10uF, als "Frequenzweiche", damit die Glocke akustisch auch von vorn geortet werden kann.

Lichteffekte gibt es bei dieser Lok keine. Die Nummerntafelbeleuchtung leuchtet parallel zum Licht unabhängig der Fahrtrichtung - was mit 2 Dioden realisiert wurde, die jeweils in Flussrichtung an FA0f und FA0r angeschlossen werden.

Dafür gibt es Raucheffekt ...

Zum Einen natürlich der radsynchrone Rauch:
Der Lüfter wird an FA10 und Niederspannungsplus angeschlossen - das Heizelement an Plus vom 7812 und  über den Leistungstransistor BD676 an FA2

Wie in diesem Schema (nur dass eben anstelle von FA3, FA2 zum Schalten genutzt wird)

Zusätzlich wird der Lüfter noch über FA5 - als gedimmter FA -> CV60=60 - angesteuert, damit auch im Stand Rauch  (leicht) ausgeblasen wird. Der FA schaltet bei FS >0 allerdings sofort ab - denn während der Fahrt, soll kein "Grundrauschen" die Radsynchronität stören. Damit der Rauchausstoss noch akzentuierter wird, habe ich einen 50Ohm Widerstand parallel zum Lüftermotor gelötet. Dadurch läuft dieser kaum aus und wird bei Stromunterbrechung abgebremst.

Und dann gibt es noch den "Bläser" - an FA11 - hier wird der Lüfter ebenfalls (mit voller Spannung - dadurch wird er Rauch stark ausgeblasen) synchron zum Bläsergeräusch angesteuert.

In diesem Modell sind einige Effekte vereint - bei der Umsetzung Zeit lassen und Effekt für Effekt testen.

Erschwert wird dies dadurch, dass eben insgesamt drei Decoder verwendet werden, auf die sowohl die Effekte, als auch die Sounds aufgeteilt werden!

Damit sich die drei Decoder wie ein einziger verhalten, fahre ich die Lok mit einer Verbundadresse.

D.H. also:
Der erste MX690 ist der primäre Decoder. Dieser hat den Siedensound, das Fahrgeräusch für das erste Triebwerk, den Bläser und Wasserfassen. Er steuert also den Motor des hinteren Triebwerkes, den Rauchgenerator mit radsynchronen Rauchausstoss und den oben genannte Raucheffekten, den Serveo für die Glocke und das Licht inkl. Führerstandsbeleuchtung und Feuerbüchsenflackern.
Er ist auf die Digitaladresse 1793 konfiguriert. Weiters hört er auf die Verbundadresse 93 (fahren und schalten). Die eigentliche Digitaladresse ist nur zum Konfigurieren des jeweiligen Decoder nötig.

Der zweite MX690 ist dann der sekundäre Decoder. Dieser steuert das vordere Triebwerk mit dem Fahrsound (ohne Sieden und Entwässern), dafür ertönt mit dem Licht an F0 das Dynamogeräusch, das Geräusch der Glocke und der Dampfpfeife. Er "befeuert" einen LS im Tender und einen über eine Frequenzweiche in der Lok.
Er wurde auf 1794 konfiguriert und hört ebenfalls auf die Verbundadresse 93 (schalten und fahren).

Und dann gibt es noch den dritten Decoder - ein MX640 im Tender. Dieser ist für das Schienenrattern, das Licht, die Kupplung und für die Wasserluke verantwortlich. Er wurde auf 1795 konfiguriert und hört auch auf die Verbundadresse 93 (fahren und schalten).

Die Lok muss auf einem Rollenprüfstand feinjustiert werden. Wobei es günstig ist, dabei die beiden Triebwerke elektrisch voneinander zu trennen, um den jeweiligen Decoder einzeln im Zugriff zu haben!
Zum Feinjustieren aktiviere ich im Fahrpult die Decoderadresse 1793/1794 UND die Verbundadresse 93 und fasse alles zu einer Traktion zusammen. So kann man mittels POM zb. unter der Adresse 1793 CVs konfigurieren und trotzdem ohne Adresswechsel fahren.

Für den Umbau wurden folgende Bauteile verwendet:

Für die Lok:

Stromversorgung und Schalstufe für Aristo-RG:

Soll für die Dampfpfeife auch ein RG verbaut werden, müssen die genannten Teile mal 2 bezogen werden ...

Für die Kupplung im Tender wurde eine extra Stromversorgung mit einem 7805 eingebaut.
Die Kupplung funktioniert nach diesem Prinzip

Ich habe sämtliche Lampen durch LEDs ersetzt:

Sonstiges:

   2x zum Abschalten der Elkos
   1x zum Abschalten der ext. Verbraucher
   1x um den vorderen und hinteren Decoder voneinander zu trennen ...
   Die Schienenleitung wird normalerweise von beiden Drehgestellen abgenommen.
   Um die Decoder einzeln zu programmieren müssen sie voneinander trennbar sein!

Dann noch Stiftleisten/Buchsenleiste 1reihig 30polig um div. Stecker für Licht etc. anzufertigen und Schrumpfschläuche zur Isolation.

Und natürlich Schaltlitzen (min. 0,14mm²) in unterschiedlichen Farben.

Optional:

 Für den Tender:

Zusätzlich noch ein LS für den 2. MX690 -> 1x VISATON FRS5 8Ohm, der ebenfalls im Tender verbaut wird.
Als "Stromkupplung" zwischen Lok und Tender eine 6polige "Hochstromkupplung" aus dem Schiffs-/Auto-/Flugmodellbau.

Auf den ursprünglich geplanten 10Watt Verstärker habe ich verzichtet. Der bereits verbaute LS ist kräftig genug und gibt für mein Empfinden die Bässe sehr gut wieder.

Hier noch ein Video auf YouTube mit allen Funktionen

Und hier ist das passende (oder besser *die* passenden) Soundprojekt(e):

US-Mallet.zip -> MX690 Decoder-SW Version 25.1 oder höher erforderlich!

Das Digitalsystem muss 128 Fahrstufen und 20 Funktionen können!
Ausserdem ist es für die Glocke und Kupplung sehr vorteilhaft, wenn am Handregler die entsprechende Funktionstaste als Momentfunktion konfiguriert werden kann.

Folgende Funktionen sind belegt:

F-Taste Funktion FA Sound
F0 Licht FA0f/FA0r Dynamo
F1 Führerstrandbeleuchtung FA1  
F2 Rauch (Heizelement an + 12 Volt und ->) FA2  
F3 Kupplung (System Dietz) FA3 Kupplung
F4 Rauch im Stand    
F5 Feuerbüchsenflackern    
F6 Glocke  (Momentfunktion!) Servo 2 Glocke
F7 Pfeife kurz (Momentfunktion) FA7/FA8 Pfeife kurz
F8 Pfeife lang FA7/FA8 Pfeife lang
F9      
F10     Entwässern
F11 an Lüftermotor mit voller Spannung (Bläser) FA11/FA10/FA4 Bläser
F12   Servo1 (MX640) Wasserfassen
F13      
F14     Luftpumpe
F15     Injektor
F16      
F17      
F18     Sound ON/OFF
F19      

Die Sounds:
Dampfschlag, Dynamo, Glocke, Kupplung und Pfeife liegen auf Decoder MX690-2
Dampfschlag, Entwässern, Bläser, Injektor, Luftpumpe liegen auf Decoder MX690-1
Entwässern, Räderrattern liegt auf Decoder MX640

Die Funktionen:
Licht, Führerstandsbeleuchtung, Feuerbüchsenflackern, Rauch-im-Stand, Bläser, Glocke werden von Decoder MX690-1 gesteuert.
Pfeife wird von Decoder MX690-2 gesteuert.
Licht hinten, Wasserfassen und Kupplung wird vom MX640 gesteuert.

Der Lüftermotor für den Rauchgenerator zum radsynchronen Rauch/Rauch-im-Stand/Bläser muss an Niederspannung (ca. 5 Volt) und parallel an FA10, FA11 und FA4 (MX690-1) angeschlossen werden.
Parallel zum Motor wird ein 50Ohm Widerstand angeschlossen, damit der Motor ohne Spannung sofort gebremst wird. FA4 wird zusätzlich gedimmt, damit im Stand nur eine geringe Rauchfahne zu sehen ist.

Der RG für die Dampfpfeife (ähnlich aufgebaut wie ein USAT-RG, nur wesentlich kleiner - 1ml Fassung max.!) wird parallel (Heizelement und Lüftermotor) an +12 Volt (Heizelement) und FA7 (MX690-2) angeschlossen. Der Lüftermotor an Niederspannung (ca. 5 Volt) und FA8 (MX690-2 - beide FAs mittels Funktionmapping gemeinsam geschaltet!)

Der Servo für die Glocke wird an Decoder MX690-1 an Ausgans "Servo2" und Niederspannung angeschlossen.

Der Servo für die Tenderklappe wird an Decoer MX640 Ausgang "Servo1" und Niederspannung angeschlossen.

Der Motor für die Kupplung muss mit einem 7805 versorgt werden UND es muss ein Leistungstransistor zur Ansteuerung (wie für den Rauchgenerator) benutzt werden.

Damit später die Decoder upgedatet werden können, müssen sämtliche externe Verbraucher (Stromversorgung für RGs) und die Pufferelkos mittels Schalter von der Schienenzuleitung trennbar verbaut werden! Zusätzlich habe ich die beiden MX690 voneinander trennbar eingebaut. Somit kann jeder Decoder ohne zusätzliche Verbraucher und Pufferelkos und einzeln konfiguriert, upgedatet, etc. werden!

Hier noch eine Rundfahrt mit der Mallet (Video auf YouTube):