- Honzíkovy vláčky - http://www.honzikovyvlacky.cz -

Univerzální stabilizovaný zdroj 12V

P1100635_1k [1]Když jsem dospěl při elektrifikaci modulu točny do jistého stádia, tak jsem si uvědomil, že vlastně musím současně řešit napájení všech těch domečků, šturců, světel na sloupech apod. Pohon samotné točny a její ovládání už mám vyřešené dávno, jak popisuji v 10. a následujících dílech seriálu Honzíkovo kolejiště.

.

Zdroj napájení kolejiště (opakování)

  Pokud jde o hlavní zdroj napájení celého kolejiště, můj „Temelín“ tvoří dva transformátory, jak popisuji ZDE [2].
Po řadě konzultací a úvah jsem akceptoval doporučení a instaloval jsem transformátor TR150 (LENZ), kterým je napájena digitální centrála 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 mám instalovaný druhý dostatečně výkonný transformátor pro napájení všech ostatních komponent v kolejišti (např. serva pro elektromagnetické přestavníky, veškeré osvětlení, funkční doplňky jako 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.
Obě trafa jsou chráněna elektronickými proudovými pojistkami podle řešení B. Partyka – blíže ZDE [3]. 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 [4]. Obě elektronické pojistky signalizují svoji činnost dvoubarevnou diodou, které jsou instalovány do ovládacího panelu kolejiště.

Univerzální stabilizovaný zdroj 12V

  Střídavých cca 12 voltů, které poskytuje toroidní transformátor, není to pravé ořechové pro osvětlení domečků a veškeré další „bižuterie“ na kolejišti, protože tam potřebujeme ono veledůležité stejnosměrné napětí s „plus“ a „minus“. (Kdybychom použili pouze žárovky, bylo by to jednodušší … ty svítí i na střídavý proud.) Jak jsem tak pochopil já – ne-elektrikář – v diskusi se zkušenými i začínajícími, je několik teorií jak na to. Od přísně vědeckých postupů vycházejících z elementárních i složitých přírodovědných a technických zákonitostí (Pinta), až po metodu pokus-omyl (Tvrz). (Posledně jmenovaná metoda ji mi dosti blízká!). No, abych dlouho nenapínal.
Usoudil jsem, že na čtyřech (možná pěti) místech svého kolejiště zabuduji (pod kolejiště) „univerzální stabilizovaný zdroj“ (pracovní název) poskytující stabilizované stejnosměrné napětí 12V. Zdroj bude napájet především všechna světla a event. další spotřebiče (motorky, elektromagnety apod.) v jednom z modulů (točna, spirála, pozadí s lomem, nádraží …). Takový zdroj(e) lze určitě vytvořit mnoha způsoby, lze ho dokonce koupit za pár korun třeba u Číňana, ale mně se zalíbilo schéma, které mi poskytl Bohouš Partyk. A myslím si, že ho klidně může použít každý, kdo mi věří, protože když takovou věci dokáže postavit laik, jako jsem já, dokáže to jistě každý.
Princip tohoto obvodu je velmi jednoduchý. Také dostupnost použitých součástek je snadná, i jejich připájení na nějakou cuprextitovou destičku není složité. Střídavé napětí 12V od toroidního trafa (ve skutečnosti cca 12,8V) je usměrněno na tzv. Grätzově můstku (blíže např. ZDE [5]) (v GME typ KBP01). Tím se sice usměrněné napětí zvýší cca 1,4krát, ale zase díky ztrátám na diodách se zase o cca 1,5 V sníží., Další důležitou součástkou ve schématu je stabilizátor. Ten na 12V nese označení 7812. Pak už stačí obvod doplnit několika kondenzátory, a kdo chce, může na výstup připájet „kontrolní“ LED s rezistorem, která signalizuje provoz stabilizátoru.
  „Dost častou chybou bývá dimenzování vstupního kondenzátoru,“ doplňuje Bohouš Partyk, se kterým jsme nad tímto relativně jednoduchým schématem trošku pokecali. „Čím vyšší je jeho kapacita, tím lépe je vyhlazené vstupní napětí pro stabilizátor. Ale u osvětlení, nebo motorků slabé zvlnění nevadí. Jiná by byla situace u zvukové aparatury… Pokud bychom však použili příliš vysokou kapacitu, v okamžiku zapnutí, kdy se tento kondenzátor nabíjí z nuly, bychom mohli upálit diody v můstku. Pro stabilizátor s odběrem 1A a popsaným určením postačí cca 100 – 220 uF. Dimenzovat ho musíme na napětí transformátoru násobené alespoň 2. Tedy v tomto případě 25V nebo lépe 35V. (Obvyklá řada je 6-10-16-25-35-50V.) Keramické kondenzátory jsou 100 nF a mají se umísťovat blízko vývodů stabilizátoru, chrání proti jeho rozkmitání.“
Jestli se na vývod připájí jediná svorka, nebo hned svorkovnice s několika výstupy, to už je kosmetická záležitost.

P1100636_1k [6]

P1100637_1k [7]

Obr. 1, 2 – Sestavený univerzální stabilizovaný zdroj 12V; nahoře se svorkovnicí pro několik výstup (modrá svorkovnice vlevo výstupy „plus“, zelená svorkovnice nahoře „minus“; dole  vpravo výstup „plus“ a „minus“

Univ-Stabilizator [8]

Obr. 3 – Schema zapojení univerzálního stabilizovaného zdroje 12V

  Zbývá dodat, že problematiku napájení kolejiště nám hezky a přehledně už dříve na webu Honzíkovy vláčky zpracoval Jarda Vorlíček – ZDE [9] -, kterého tímto pozdravuju do modelářského nebe. V článku, na který odkazuji, je obr. 3. Ale protože jsem přece jenom laik (a tudíž šťoural), dovoluji si pro stejně postižené doplnit, že tam kde jsou na tomto obrázku vývody na Grätzově můstků směrem ke stabilizátoru je nahoře „plus“ a dole „minus“ (což není na obrázku poznamenané, zřejmě proto, že každý blbec to ví; já ne, proto mi obvod na první pokus nefungoval…). „Není to však pravidlo,“ doplňuje Partky, „protože můstek může být kreslený i vzhůru nohama!!! Lépe si pamatovat, že proud teče diodou ve směru šipky a tedy tam, kde jsou spojené dvě katody (čárka na schematické značce diody) dostaneme plus pól. Viz obr. 1 zmíněného článku.“

  A pak je myslím dobré dodat, že na stabilizátoru 7812 jsou nožičky očíslované zleva doprava 1, 2 a 3, přičemž „1“ je vstup (INput), „2“ je zem (COMmon) a „3“ je výstup (OUTput). Pak už je to brnkačka zapojit, jak je patrné na přiložených obrázcích. A kupodivu, funguje to dobře. Aby také ne, když toto zapojení se používá už téměř 50 let.
Pokud by snad vznikla potřeba získat stabilizované napětí jiné než 12V, třeba 9V, 6V, 5V atd., je třeba si zakoupit příslušný stabilizátor, kupodivu logicky označený 7809, 7806, 7805 atd. Prý vydrží na vstupu až 35V napětí od můstku a srovná ho – i za cenu, že se bude při vyšších napětích trošku hřát – na požadované napětí. Většina výrobců udává povolený proud 1 nebo 1,5A.

Tak či onak, se vstupním napětím by se to nemělo přehánět, i když stabilizátor snese hodně – ovšem za cenu, že bude topit. Kdo má strach, že mu vzplane styrodurové kolejiště, optimální napájení univerzálního stabilizátoru by mělo být max. o cca 3 – 4V  vyšší, než požadované výstupní napětí. A to já bohatě splňuji.

A ještě dvě praktické poznámky od Bohouše Partyka:

1. Pozor, existují i jiné stabilizátory – např. 7905, 7912 apod. Nepoplést – ty stabilizují záporné napětí! A také (aby to modeláři neměli úplně jednoduché) jsou i řady L (78L05, 78L12…) pro menší proudy (cca 100 mA) v tranzistorových pouzdrech, na které se nedá dát chladič, a S (78S05, 78S12…) pro vyšší proudy, cca 2-2,5A podle výrobce.

2. Ještě na jednu věc se často zapomíná. Tou je výkonová ztráta – tedy teplo vyzářené stabilizátorem. Dnešní stabilizátory mají zabudovanou tepelnou ochranu, proto jsou téměř nezničitelné, ale při přetížení vypnou obvod a navíc se o něj lze klidně popálit. Můžeme si spočítat, kolik tepla se na stabilizátoru zničí. Vycházejme z toho, že napětí na vstupním kondenzátoru bude 16V, výstupní napětí 12V a odběr 1A. Na stabilizátoru se na teplo promění (16 – 12)V x 1A = 4W. A to je celkem dost. Pokud ale bychom použili na vstupu 24V, už to bude 12W!!! Proto je vhodné i v našem případě stabilizátor opatřit alespoň jednouchým chladičem. A nepřehánět to se vstupním napětím. Optimální je o cca 3-4V vyšší, než požadované výstupní.

Text a foto: hlav
Schéma a recenze: Bohouš Partyk