Umbau der Lokomotive

Die korrekte Polarität der Leuchtdioden und der zugehörigen JFETs wird durch die Messung an den Dioden auf der Leiterplatte der Lokomotive ermittelt. Hierbei leistet ein Multimeter mit Diodentest-Funktion gute Dienste. Leitet die Diode, wenn die positive Klemme am Abdeckblech über der Diode liegt und die negative Klemme an der Leiterbahn, die unter der Abdeckblech hervor kommt, so muss die Anode der LED an den Kontaktfedern liegen, die fest mit dem Lokomotiv-Chassis verbunden sind. Der Drain-Anschluss des JFETs kommt auf dem Leiterbahn-Abschnitt zu liegen, der das Abdeckblech der Diode verlässt. Gate und Source liegen auf dem dem Motor zugewandten Abschnitt der Leiterbahn. Bei umgekehrter Polarität sind sämtliche Anschlüsse zu vertauschen.

Es empfiehlt sich, die Polarität zur Sicherheit auf dem Kunststoffteil mit den Kontaktfedern zu markieren, wie in Bild 3 zu erkennen ist.

**Bild 3:** Die Lokomotive im Originalzustand.
$\includegraphics[width=120mm,angle=0, clip]{original.ps}$

Nun werden die Leiterbahnen, welche die Dioden der fahrtrichtungsabhägigen Beleuchtung mit dem Motor verbinden, unterbrochen. Die Dioden werden als Schutzdioden zur Aufnahme der Sperrspannung genutzt, wie eingangs in Abschnitt 1.1 erläutert. Hierzu werden wenige Millimeter neben den Dioden bzw. dem Abdeckblech, mit einer Laubsäge und einem feinen Metallsägeblatt die Leiterbahnen von der Oberseite der Leiterplatte her unterbrochen. Alternativ kann hierzu auch eine Dreikantfeile verwendet werden. Bild 4 zeigt die geeigneten Stellen für die Leiterbahnunterbrechung bei den Lokomotiven der Baureihen E-10, E-39 und E-40.

Bevor die Leiterbahnen unterbrochen werden, ist zu prüfen, ob der vorgesehene Bauraum mit dem Lokomotivgehäuse bzw. dem Kontaktfedern der Dachstromabnehmer kollidiert. Hierzu können die FETs probehalber vorsichtig mit einem Pin auf der Leiterbahn angelötet werden. Lässt sich das Lokomotivgehäuse nicht korrekt aufsetzen, so muss ein neuer Montageort gefunden werden.

**Bild 4:** Auf der Leiterplatte sind zwei Leiterbahnen zu unterbrechen. Diese liegen direkt neben den beiden Dioden, welche bisher das Spitzenlicht Fahrtrichtungs abhängig geschaltet haben.
$\includegraphics[width=120mm,angle=0, clip]{unterbrechung.ps}$

Die elektrische Verbindung von Source- und Gate-Anschluss des JETs gemäß Schaltplan Bild 2 erfolgt durch dünnes Kupferblech (Bezugsquelle: Conrad), welches direkt auf die Leiterbahn gelötet wird, wie aus Bild 5 ersichtlich. Zu beachten ist, dass der Drain-Anschluss des einen FETs mit der Kathode der einen Diode verbunden wird und der Gate- und Source-Anschluss des anderen FETs mit der Anode der zweiten Diode.

**Bild 5:** Die Verbindung zwischen Source- und Gate-Anschluss des JFETs wird durch einen Streifen dünner Kupferfolie hergestellt.
$\includegraphics[width=120mm,angle=0, clip]{cu_blech.ps}$

Nun wird der JFET auf das Kupferblech gelötet. Vor dem Anlöten des mittleren Pins wird die Kupferfolie direkt an diesem Pin mit einem scharfen Messer abgeschnitten, wie im linken Teil in Bild 6 bzw. im rechten Teil von Bild 7 ersichtlich ist.

**Bild 6:** Die Transistoren werden direkt auf Leiterbahn und Kupferblech gelötet. Bevor der mittlere Pin des SOT-23-Gehäuses verlötet wird, muss der Kupferstreifen mit einem Messer direkt am Pin abgeschnitten werden.
$\includegraphics[width=120mm,angle=0, clip]{jfet1.ps}$

**Bild 7:** Nun kann auch der mittlere Pin des rechten Transistors verlötet werden.
$\includegraphics[width=120mm,angle=0, clip]{jfet2.ps}$

Nun können die mittleren Pins der JFETs ebenfalls verlötet werden. Bild 8 zeigt die korrekt eingelöteten JFETs.

**Bild 8:** Nun sind beide JFETs verlötet.
$\includegraphics[width=120mm,angle=0, clip]{jfet3.ps}$

Wie bereits eingangs in Abschnitt 1.1 erläutert wurde, empfiehlt sich der Einbau von Zenerdioden als Überspannungsschutz für die JFETs. Hier werden 15V-Zenerdioden, antiseriell verschaltet, dem Motor parallel geschaltet. Am sichersten ist die Montage, wenn die Zenerdiode mit der Gehäuseseite, wo die beiden Pins liegen an einer Leiterbahn festgelötet werden und die beiden mittlere Pins miteinander verbunden werden.

Hierbei ist ebenfalls vorher zu prüfen, dass keine Kollision mit dem Lokomotivgehäuse erfolgt. Wird die Zenerdiode wie in Bild 9 montiert, so muss der Bereich des Schraubenkopfes unbedingt vom Lötzinn freigehalten werden.

**Bild 9:** Die erste der beiden antiseriell geschalteten Zenerdioden im SOT-23-Gehäuse wird mit den beiden nebeneinander liegenden Pins auf eine Leiterbahn gelötet.
$\includegraphics[width=120mm,angle=0, clip]{zenerdiode1.ps}$

Die zweite Zenerdiode wird nun so angelötete, dass die mittleren Pins über beiden SOT-23-Gehäuse nebeneinander liegen. Größere Abstände können auch durch einen Streifen Kupferblech überbrückt werden.

**Bild 10:** Die zweite Zenerdiode wird mit den beiden nebeneinander liegenden Pins so auf eine Leiterbahn gelötet, dass die mittleren Pins der beiden Zenerdioden eng nebeneinander liegen und mit einem Tropfen Lötzinn verbunden werden können.
$\includegraphics[width=120mm,angle=0, clip]{zenerdiode2.ps}$

Nun werden die Anschlussdrähte der LEDs für den Einbau zurecht gebogen. Bei der ersten Diode wird die Anode, gekennzeichnet durch den langen Anschlussdraht, um 180 $\ensuremath {^\circ }$ umgebogen. Bei der zweiten die Kathode, gekennzeichnet durch den kurzen Anschlussdraht. Vorsicht: Beim Biegen muss unbedingt mit einer Flachzange gearbeitet werden. Zu vermeiden ist das Abbiegen direkt am LED-Gehäuse, da ansonsten die Gefahr besteht, dass die Bonddrähte im Inneren der LED beschädigt werden. Beschädigte Bonddrähte können später zu sporadischen Ausfällen der LED (Wackelkontakt) im Betrieb führen. Bild 11 zeigt die beiden entsprechend bearbeiteten Leuchtdioden. Der Anschlussdraht wird noch nicht gekürzt, da er später zum Handhaben der LED beim Verlöten am Lokomotivchassis dienen soll.

**Bild 11:** Bei einer LED wird die Anode (langer Anschlussdraht), bei der anderen die Kathode (kurzer Anschlussdraht) um 180 $\ensuremath {^\circ }$ abgebogen.
$\includegraphics[width=120mm,angle=0, clip]{led1.ps}$

Der zweiten Pin der beiden LED wird nun ebenfalls um 180 $\ensuremath {^\circ }$ umgebogen, noch vor der Vorderkante der LED wieder um 180 $\ensuremath {^\circ }$ zurück gebogen und bündig mit dem hinteren Ende der LED abgeschnitten. Er stellt die Auflagefläche für die Kontaktfeder der Leiterplatte dar. Die Enden dieses Anschlussdrahts können zur Erhöhung der Stabilität verzinnt werden. Bild 12 zeigt die entsprechend bearbeiteten Leuchtdioden.

**Bild 12:** Nun wird der nicht abgebogene Anschlussdraht doppelt umgebogen. Er wird später durch eine Kontaktfeder der Leiterplatte berührt und stellt somit die elektrische Verbindung zur Leiterplatte dar.
$\includegraphics[width=120mm,angle=0, clip]{led2.ps}$

Die LEDs werden mit den langen Anschlussdrähten auf die Kontaktfedern am Lokomotivchassis gelötet. Das lange Ende ermöglicht das richtige Ausrichten der LED. Zu beachten ist, dass der umgefaltete Anschlussdraht der LED das Kontaktblech nicht berührt, wie in Bild 13 ersichtlich ist.

Bild: Der ungekürzte Anschlussdraht wird auf eines der beiden Kontaktbleche, die fest mit dem Lokomotivchassis verbunden sind, gelötet. Das Ausrichten der LED ist durch den langen Anschlussdraht problemlos möglich. Der umgefaltete Anschlussdraht der LED darf das Kontaktblech nicht berühren. Sitzt die LED korrekt, so kann der lange Anschlussdraht abgeschnitten werden.

$\textstyle \parbox{110mm}{% \includegraphics*[width=110mm,angle=0]{led_montiert1.ps} }$ $\textstyle \parbox{45.5mm}{% \includegraphics*[width=45.5mm,angle=0]{led_montiert2.ps} }$

Passt die Leiterplatte, so können die langen Anschlussdrähte gekappt werden. Die Kontaktfedern, welche nicht auf den umgefalteten Anschlussdraht der LEDs führen, müssen an die Leiterplatte gebogen werden, um Kurzschlüsse zu verhindern, wie in Bild 14 gezeigt wird.

**Bild:** Die Kontaktfedern, die nicht den freien Anschlussdraht der Leuchtdioden berühren sollen, werden auf die Leiterplatte zurückgebogen.
$\includegraphics[width=120mm,angle=0, clip]{kontaktfedern.ps}$

Nach der Montage der Leiterplatte sollte eine ausgiebige Probefahrt in beiden Fahrtrichtungen erfolgen. Leuchtet eine LED nicht, so ist zu prüfen, ob die Kontaktfedern der Leiterplatte den zugeordneten LED-Anschlussdraht auch sicher berühren.

**Bild:** Wenn alles passt, kann die Leiterplatte montiert und die langen Anschlussdrähte der LED abgeschnitten werden.
$\includegraphics[width=120mm,angle=0, clip]{montiert.ps}$