[1]Napájení kolejiště. Říká se, že modelařina je směsicí sta řemesel. Podle mne mezi nimi dominuje elektrotechnika. Možná se mi to jen zdá, protože s elektřinou se moc nekamarádím, navíc z ní mám odjakživa velký respekt. Svých prvních „dvěstědvacet“ jsem dostal jako velmi malý kluk, když jsem si šáhnul do lampy, kde nebyla žárovka. Proč to nepřiznat: Nebýt několika přátel a dodatečného poctivého studování, asi bych byl při stavbě kolejiště vedle. Nechci ovšem tento obor přeceňovat, aby náhodou kolegové znalí této profese nezpychli. Možná však, že touto statí pomůžu těm, kteří jsou na tom stejně jako já.
Především musím konstatovat, že jsem dospěl k závěru, že žádné jediné správné řešení stran projektu napájení kolejiště neexistuje. Ale také neplatí, že jiná řešení (než to moje) jsou špatná. Teď pochopitelně nemluvím o „kobercovém kolejišti“ (v analogu), kde se sestaví koleje, postaví se na ně vláček a už se jezdí. Dále asi nikoho nepřekvapím dalším konstatováním, že při hledání vhodného způsobu napájení kolejiště jsem zaregistroval, že co kolejiště, to jiný názor a také jiné řešení. Nějaký opravdu univerzální způsob řešení jsem neobjevil. Nebudu tedy popisovat, kolikrát jsem upravoval či přehodnocoval své plány, ani kolik jsem nakoupil v uplynulých měsících transformátorů – vždy na něčí doporučení; popíšu jen, co bude napájet mé kolejiště.
Dlouho mi nebylo jasné (a vlastně stále není), proč se modelářský národ dělí na ty, kteří zastávají teorii jednoho transformátoru pro všechno, a ty, kteří používají transformátorů několik. Druhá tendence se mi zdá četnější u vyznavačů digitálního řešení kolejiště.
Ale pozor! Co to je digitálně řešené kolejiště? Nechci odbíhat od hlavního tématu, ale ono to s těmi transformátory souvisí. Jen naznačím.
Existuje několik základních variant řešení provozu na kolejišti:
– analogové kolejiště (se vším všudy, tj. jak provoz lokomotiv, tak ovládání příslušenství probíhá v analogu),
– digitální kolejiště (se vším všudy, tj. jak provoz lokomotiv, tak ovládání příslušenství probíhá s pomocí některého digitálního systému); zvláštní verzí je řízení přes počítač,
– smíšený provoz, kdy lokomotivy jsou digitalizovány, ale ovládání příslušenství je řešeno analogově (vč. např. ručního přehazování výhybek apod.),
– smíšený provoz, kde lokomotivy jsou provozovány na analogovém kolejišti, ale ovládání příslušenství je realizováno komponenty provozovanými v digitalizovaném systému.
Tomu pak odpovídá skutečnost, že z hlediska napájení se objevují nejrůznější varianty napáječů a transformátorů, nejčastěji pak:
– „trafo“ 12V ss – přesněji stejnosměrný zdroj (provoz lokomotiv u analogu),
– trafo 12V až 16V stř. (ovládání příslušenství u analogu, ale i „druhé“ trafo u digitálu),
– kombinace obou napětí 12 V v jednom přístroji (např. populární trafo FZ1 má regulovatelných 2 až 12V ss a 16V stř.),
– trafo 16V stř. (provoz a ovládání příslušenství),
– zdroj 16V ss
– zdroj 5V ss (ovládání osvětlení aj.) ,
– atd., vč. transformátorů s jinými hodnotami napětí pro modely v měřítku Z atd.
Jak už jsem uvedl, diskuse na téma jaké budu potřebovat transformátory, na jaké napětí, jaký výkon mají mít, bude mi stačit trafo TR150 ze start setu LENZ nebraly konce. Původně jsem si totiž myslel, že zakoupením trafa TR150 je všechno vyřešené. Nebylo.
Nakonec jsem po řadě úvah a akceptování doporučení dospěl k řešení, že transformátorem TR150 budu napájet digitální centrálu LENZ, s ní spojený ovladač, a skrze svorky J, K provoz lokomotiv v kolejišti, resp. osvětlení vagonů, a také ty dekodéry, které napojení na svorky J, K vyžadují (třeba dekodér pro serva). Trafo TR150 má na štítku uvedeno: primár – 230V, sekundár – 15V, 70VA, max. 4,67 A; změřeno bez zatížení dává 16,4V.
Vedle toho budu mít druhý dostatečně výkonný transformátor pro napájení všech ostatních komponent v kolejišti. Z mnohých komponentů vyjmenuji jen např. serva pro elektromagnetické přestavníky, veškeré osvětlení, funkční doplňky (závory, pohonné motorky u jeřábů a dopravníků aj.). Koupil jsem toroidní transformátor, který má na štítku uvedeno: primár – 230V AC 50/60 Hz, sekundár – 12V AC, 8,75A; změřeno bez zatížení dává 13,1V.
Výroba „temelínu“
Školním příkladem napájecího zdroje pro kolejiště, včetně návrhu a popisu realizovaného zdroje, je příspěvek Bohouše Partyka „Temelín“ – ZDE [2]. Aktuálně neznám metodicky lepší text, který dává přesný návod každému, kdo je postaven před řešení svého „temelínu“, i když jsem již zaregistroval názory, že toto řešení se jeví jako dosti složité. Já se jím inspiroval a také Bohouš byl ten, kdo mi pomohl jak radou tak skutky můj napájecí zdroj navrhnout a postavit.
Obě trafa jsem nejdříve „cvičně“ připevnil na podložku z překližky (podloženou dvěma příčnými laťkami), abych získal rozměrovou a prostorovou představu napájecího zdroje (obr. 1). To mi též dovolilo vyzkoušet funkcionalitu.
[3]
Obr. 1 – „Cvičné“ sestavení napájecího zdroje. Vlevo trafo LENZ TR150, vpravo toroidní trafo; mezi nimi elektronické pojistky, od kterých vedou vodiče k dvoubarevným diodám, jenž signalizují správný a špatný stav provozu (LED budou instalovány na ovládacím panelu). Na napájecí fázi toroidního trafa je připojen termistor
Při této příležitosti si dovoluji připomenout, že u nás existují dost přísné předpisy vztahující se na zdroje el. proudu. Jejich výroba „samodomo“ je de facto zapovězena. I když současně asi nebudu daleko od pravdy, když uvedu, že takových řešení, jako je na obr. 1, se jistě najde pod kolejišti kolegů modelářů bezpočet. Tak či onak – tak jak je vidět na obr. 1 to ve skutečnosti vypadat nemá. Ale není mojí rolí konat osvětu k tomuto témata. Leč důrazné upozornění jsem se přesto dovolil.
Ve finále jsem na překližce nechal pouze trafo TR150, protože to je naprosto dokonale chráněno z výroby. Toroidní trafo spolu s elektronickými proudovými pojistkami jsem zabudoval do kovové krabice od počítačového zdroje (obr. 2), která je uzemněna standardním trojžilovým napájecím vodičem na kolík v zásuvce.
[4]
Obr. 2 – Toroidní trafo a elektronické pojistky jsem zabudoval do krabice od počítačového zdroje, ve které jsem ponechal pouze zásuvku a vypínač. Krabice je uzeměna
Elektronické proudové pojistky (obr. 3) jsou podle řešení Partyka – blíže ZDE [5]. Pojistka chránící obvod s trafem Lenz má vratnou pojistku PolySwitch (PTC) s vypínacím proudem 4,4A, vratná pojistka u toroidního transformátoru má hodnotu vypínacího proudu 5A. Schémata zapojení blíže viz ZDE [6]. Obě elektronické pojistky signalizují svoji činnost dvoubarevnou diodou. Diody budou instalovány do ovládacího panelu kolejiště; s el. pojistkami jsou propojeny třížilovým vodičem. Vše ostatní je vidět na snímcích.
[7]
Obr. 3 – Elektronické pojistky jsem přišrouboval s pomocí distančních sloupků na pravou boční stěnu krabice. Všechny vodiče vystupující z krabice prochází průchodkami
Na doporučení jsem na jeden napájecí vodič k primárnímu vinutí toroidního trafa (s ohledem na jeho značný výkon) zapojil do série termistor (typ S235E008) (obr. 4) kvůli eliminaci úvodního pulzu na zmagnetování jádra trafa, který je značný, což nemusí vydržet bytový jistič zásuvek. Podle názoru jiných toto není nutné.
[8]
Obr. 4 – Připojení termistoru jsem zvýraznil detailem
Stávající řešení napájecího zdroje mi umožňuje vynechat instalaci dalšího trafa na 5V ss napětí, jak jsem měl původně v úmyslu. Hlavně proto, že by bylo nadbytečné. Komponenty DIGI-CZ (např. dekodér pro elektromagnetické přestavníky) mají instalované usměrňovač a stabilizátor z 12V stř (nebo ss) na 5Vss. A pokud bude nutné snížit napětí z 12V na 5V i jinde, třeba pro osvětlení budov, kameru s monitorem sledujícím provoz ve skrytém nádraží aj., budu to řešit zařazením malého stabilizátoru v konkrétním místě.
[9]
Obr. 5 – Zakrytovaná krabice s toroidním transformátorem
[10]
Obr. 6 – A tady budou trafa neviděna manželkou makat!
Upozornění: Opakovaně zdůrazňuji, že výše uvedené není návodem na stavbu napájecího zdroje, ale popisem řešení u mého kolejiště; napájecí zdroj obsahuje profesionálně vyráběné a prodávané komponenty.
Foto hlav. Autor děkuji za cenné rady a doporučení Bohouši Partykovi.
___________________________________________________
Dodatek,
jenž jsem zařadil na základě upozornění Martina Pinty dne 4. 6. 2012. Martin psal na stejné téma na svém webu v článku „Elektrické zapojení základních komponentů“ (In: Lokopin, 21. 10. 2006 Digitál 3 – Elektrické zapojení základních komponentů – ZDE [11]). S jeho svolením přetiskuji alespoň tento odstavec:
„A ještě něco velmi důležitého. Jednotlivé komponenty (centrála, dekodéry…) mají různě zabudovanou ochranu proti přetížení. Napájení a způsob ochrany je vždy (doufám) popsán v manuálu. Doporučuji důkladně prostudovat! Jako příklad uvedu napájení dekodéru příslušenství Lenz LS150. V manuálu je výslovně uvedeno, že dekodér se nesmí napájet ze silnějšího zdroje, než 3 A (tj. třeba Lenz TR100). Při použití silnějšího zdroje hrozí zničení dekodéru. A zase jsme u toho odděleného napájení, které je výhodné z více důvodů. V praxi to vypadá asi tak, že na centrálu použijeme zdroj takový, aby byl schopen pokrýt odběr mašin (hodně přibližně asi 200 – 300 mA na mašinu), a pokud je třeba, připojí se další zdroj a další zesilovač (booster) LV101. Na napájení spínacích dekodérů (LS150) použijeme TR100 a stejně tak na napájení dekodérů zpětného hlášení (LR101). Pro dekodéry (LS150 i LR101) můžeme vyzkoušet jeden TR100 (nebo jiný 3 A) společný, při potížích (přetížení, přeslechy, rušení) použijeme jeden pro spínací dekodéry, jeden pro dekodéry zpětného hlášení. Doufám, že to nebylo příliš zamotané, nikdy není na škodu poradit se s manuálem, s dodavatelem, prodejcem nebo jiným zkušenějším kolegou.“