Tento článek vznikl jako reakce na rozhovory s několika železničními modeláři vposledním čase. Nechci se v něm pouštět do složité teorie ochran a jištění v elektronice nebo energetice. Pouze bych rád zmínil několik základních zásad, na které bychom neměli zapomínat. Znalci tento článek jistě přeskočí, někomu však možná pomůže od příštích problémů.

Ochrana před úrazem elektrickým proudem

  Je to záležitost norem, které předepisují jakými způsoby je nutné zabránit dotyku lidského těla (jeho částí) s nebezpečným elektrickým napětím. Také definují, co to nebezpečné napětí je a to v závislosti od prostředí (vlhkost, teplota atd.). Pro železniční modeláře pouze zjednoduším, že pokud vše nad 24 voltů budou považovat za nebezpečné, nedopustí se chyby.
  Jiné předpisy zase stanoví, kdo je oprávněn zasahovat do zařízení, ve kterých se nebezpečné napětí vyskytuje. Pracovníky dělí do několika skupin podle ODBORNÉHO vzdělání a praxe (pozor – i vysokoškolsky vzdělaný člověk může být „osobou neznalou“). Z toho pro nás plyne důležitý závěr: Ten, kdo má příslušné zkoušky, ví, co je oprávněný provádět (např. pouze údržbu, vyrábět přístroje nebo řídit práce či dokonce projektovat nebo vykonávat revize). Kdo nemá potřebné oprávnění, měl by se omezit na používání hotových výrobků a v žádném případě nezasahovat do zdrojů, transformátorů, jističů apod. Pro něj bude pole působnosti až tam, kde ze zapouzdřeného zdroje vychází tzv. bezpečné napětí. Tedy žádné „samo-domo“ transformátory nebo spínané zdroje z PC, dokonce nekryté a ležící na zemi někde pod kolejištěm. Podotýkám, že i pokud si někdo doma sám udělá prodlužovačku, i to je porušením předpisů a v případě úrazu nebo požáru to může být problém (nedbalostní trestný čin, problém s pojišťovnou a pod.). Straším? Možná, ale čert nikdy nespí! A elektrika od čerta občas moc daleko nemá…
  Vyhnu se tedy otázkám jištění primárního okruhu zdroje (tj. části pod síťovým napětím). Pouze se zmíním, že i v této části by měla být pojistka a doporučovaná je přepěťová ochrana a filtr proti rušení. Přepěťová ochrana a filtr bývají k dostání i samostatně, dost často jako součást zásuvkových lišt. Primární úlohou je ochrana připojených spotřebičů (často drahé elektroniky) proti indukovanému přepětí za bouřky. I modelová železnice, obsahující velké množství elektronických obvodů, je náchylná na poškození přepětím. Navíc, cena těchto ochran v posledních letech poklesla z několika tisíců na stokoruny. Jen bych se vyhnul používání kdejakých šmejdů za 99,90 korun z různých …landů. Ty většinou nesplňují ani základní požadavky na zásuvky, natož seriózní ochranu.
  Ve světě existuje několik výrobců, jejichž výrobky jsou vysoce spolehlivé a navíc je k nim doživotní záruka na připojené spotřebiče.
K našim zdrojům: Pokud je zdroj vybaven tavnou pojistkou, často bývá dostupná i pro laika a ten ji při odpojení spotřebiče od sítě také může vyměnit. Na sekundární straně bývají profesionálně vyráběné zdroje většinou jištěné tepelnou nebo elektronickou pojistkou, která se po odstranění zkratu nebo velké zátěže sama vrátí do původního stavu.

  Věnujme se tedy oblasti, kterou nám zákon povoluje. Tou je bezpečné napětí za síťovým transformátorem.
  Hned jednu poznámku na úvod – čím menší napětí používáme, tím větší proud obvodem musí téct (pro stejný výkon). Např. žárovkou s příkonem 25W při napájení 230V protéká 25W/230V, tedy cca 0,11A, ale při 12V 25W/12V to je přes 2A. (Samozřejmě, nemůže to být ta samá žárovka.) To uvádím je proto, abychom si uvědomili, že na našem kolejišti tečou významně velké proudy.
  A proud ohřívá vodič, kterým protéká. Proto také dělá chybu ten, kdo tvrdí, že „když tam není dvěstědvacet, stačí mi zvonkový drát“. Stačí a nestačí. Když se podívá do svého auta, jaké vodiče vedou ke světlům, ventilátoru apod., nikde tam nenajde zvonkový drát. Silné vodiče se pro 230V používají zejména z důvodů mechanické bezpečnosti a izolačních schopností. U nízkonapěťových rozvodů však musíme jako hlavní parametr brát tekoucí proud!!!
  Z fyziky si možná někdo vzpomene, že výkon se rovná součinu napětí a proudu, neboli odporu a čtverce proudu (P=U*I = R*I2). A odpor vodiče je nepřímo úměrný jeho průřezu (tedy čtverci průměru!). Tedy čím tenčí vodič je, tím více bude topit. A pokud bude topit moc, obklopený papírem, polystyrénem a jinými hořlavinami, nemusíme utrácet za generátory kouře… Samozřejmě, pokud jde o občasné impulzy (typicky elektromagnetický přestavník), krátký impulz nestihne vodič zahřát.
  Pokud by však byl vodič extrémně tenký a dlouhý, vznikne ne něm zbytečně úbytek napětí (je přímo úměrný odporu vodiče, včetně přechodového odporu kontaktů a konektorů) a spínání tak nemusí být spolehlivé. Blíže o dimenzování vodičů a souvisejících otázkám ZDE, něco o zdrojích také ZDE.

  Určitě se teď nabízí otázka – zdroj pojistky má, co chce tedy ještě jistit?
  Vezměme si jako příklad rozvod elektřiny. Pojistky najdeme v elektrárně, v trafostanici, v každém rozváděči až po náš byt. Zjednodušeně lze říct, že první pojistky v elektrárně brání přetížení generátoru (zdroje). Analogie na našem modelovém kolejišti – pojistka na výstupu zdroje.
  Ale proč jsou potom v energetických objektech další pojistky hned v rozváděči, ze kterého vychází vedení na různé světové strany? Tyto pojistky chrání vedení. A postupně všechny další až zase po náš byt.
  Pojistky se dimenzují tak, aby vypnuly dříve, než v případě zkratu dojde k poškození vedení. Takže pokud kabel vedoucí z domácí rozvodné skříňky s pojistkami k zásuvce je dimenzován na 6A, pojistka nesmí být na vyšší proud.
  A teď analogie s vláčkem. Pokud máme dostatečně dimenzovaný zdroj (např. je schopen dodávat 5 – 10A), máme dvě možnosti. Buď musíme všechny rozvody tohoto napětí udělat z dostatečně dimenzovaného vodiče, což je pracné, nebo použít vodiče tenčí a rozvod větvit. V tom případě je však víc než vhodné jednotlivé větve (ty hlavní) jistit samostatně. Výhodou je, že v případě poruchy nevypadne celé kolejiště, ale pouze jedna větev. Těmi větvemi mohou např. být skryté a viditelné kolejiště, nebo nádraží a širá trať a pod., podle uvážení konstruktéra.

Jak a čím jistit

  Nejjednodušší jsou tavné pojistky (nejčastěji je to skleněný váleček o průměru 5 mm a délce 20 mm, ale rozměrů se vyskytuje více). Je důležité vědět, že existují různě rychlé typy. Označení „F“ je fast, tedy rychlé. Ty se používají pro jištění elektroniky a pro ochranu vedení nejsou vhodné.
  Při projíždění vratných smyček vlakem dochází totiž ke krátkodobému zkratu, který se využívá (u DCC) na přepnutí polarity. Pojistka „F“ by zde mohla dělat problémy. Taktéž přepnutí několika výměn ve stejný moment vyvolá krátkodobý nárůst proudu. Proto pro ochranu vedení (a vinutí transformátorů) využíváme zásadně pojistky označené „T“, které mají podstatně delší reakční dobu.
  Velkou nevýhodou tavných pojistek je však jejich nevratnost. V pojistce se přepálí drátek a musí se vyměnit za novou. Když si uvědomíme, jak často dochází v kolejišti k „provozním zkratům“ (vykolejení, jízda proti špatně nastaveným výměnám apod.), asi se poohlédneme po lepším řešení. Tavné pojistky (typu T) bych použil nanejvýš mezi transformátor a booster (u DCC), protože provozní zkraty vyřídí booster, který vypne elektronicky a po odstranění problému opět automaticky zapne. Pojistka tak bude chránit pouze vodiče mezi transformátorem a boosterem (rozvod R/S).
  Kdysi se používaly i v zdrojích pro modelovou železnici elektomagnetické jističe (např. starý transformátor PIKO – předchůdce FZ1, měl vybavovací tlačítko, které bylo nutné stisknout pro znovuzapnutí). Novější FZ1 se již do normálního stavu vracel automaticky. Takovéto jističe se však už v modelářské praxi nepoužívají. Navíc, jsou hodně drahé a špatně dostupné.
  Období prudkého rozvoje mikroelektroniky a materiálů pro ni přineslo i množství nových nebo zdokonalení starších typů nelineárních součástek, které nachází uplatnění i v oblasti ochran. Jsou to různé typy termistorů (tepelně závislý odpor, buď s pozitivním – PTC – nebo negativním – NTC – teplotním koeficientem), varistorů (napěťově závislý odpor) nebo transilů (ochranný prvek proti přepětí).
  Dnes se velmi často v obvodech místo tavných pojistek vyskytují tzv. vratné pojistky Polyswitch (anglicky polymeric positive temperature coefficient device – PPTC, též označované jako resettable fuse). Vyrábí se v různých velikostech podle pracovního napětí a vypínacích proudů. Jedná se v podstatě o speciální termistor PTC – relativně malou součástku, která nejčastěji vypadá jako 5 – 15 mm velký keramický kondenzátor. Často bývá též v provedení SMD. Při překročení maximálního proudu dojde ke skokovému zvýšení odporu PPTC a tím ke snížení proudu tekoucího chráněným obvodem. Po odstranění problému se vratná pojistka vrátí do původního stavu.

 Obrázek převzat z http://en.wikipedia.org/wiki/Resettable_fuse

  Velmi užitečné je doplnění takovéto pojistky o indikaci vypnutí. S výhodou lze využít dvoubarevné diody LED. Zelená barva indikuje „vše OK“, červená pak „přetížení“. Zapojení na následujících obrázcích se liší podle toho, jestli se jedná o ochranu v okruhu se střídavým nebo stejnosměrným proudem.
 
Ochrana střídavého zdroje – popis činnosti

  V klidovém stavu (proudový odběr „pod limitem“) je odpor vratné pojistky RP1 malý (téměř nulový) a proud teče bez omezení. Kladná půlvlna střídavého napětí projde z vývodu transformátoru (č. 7) pojistkou RP1, odporem R1 a diodou D1 (ta chrání LED proti napětí opačné polarity). Obvod indikace se uzavírá přes zelenou (horní) LED na opačný konec vinutí transformátoru. Svítí tedy zelená LED. Při přetížení (zkratu) dojde k propojení svorek X1-1 a X1-2 malým (nulovým) odporem. Přes RP1 poteče proud větší, než je jeho vypínací hodnota, RP1 přejde do vysokoohmového stavu (v podstatě téměř rozpojí obvod, zůstané téct jen minimální, tzv. přídržný proud). Záporná půlvlna napětí z vývodu 7 transformátoru poteče přes spodní – červenou LED, dále přes D1 a R1 a obvod se uzavře přes zkratované výstupní svorky na vývod č. 9 transformátoru. Svítí tedy červená LED.

Potřebné součástky:
RP1 vratná pojistka , pro 3A vhodný typ PFRA.300
D1 obecně libovolná dioda (např. 1N4148)
R1 omezovací odpor pro LED ( pro napětí trafa 16V cca 1,5 až 2,7 kohm)
LD1 dvoubarevná třívývodová LED se společnou anodou (nebo dvě samostatné LED)
T1 bipolární transil – pro popisovanou funkci není nutný, viz dále

Ochrana stejnosměrného zdroje – popis činnosti

  V klidovém stavu (proudový odběr „pod limitem“) je odpor vratné pojistky RP2 malý (téměř nulový) a proud teče bez omezení. Na svorce X2-2 je plné kladné napětí zdroje, proud teče z tohoto uzlu také přes horní LED (zelená) a odpor R3 do nulového bodu zdroje. Svítí tedy zelená LED. . Při přetížení (zkratu) dojde k propojení svorek X2-1 a X2-2 malým (nulovým) odporem. Přes RP2 poteče proud větší, než je jeho vypínací hodnota, RP2 rozepne – přejde do vysokoohmového stavu. Na svorce X2-2 je napětí blízké nule. Proud z kladného pólu poteče pouze přes R2 a spodní červenou LED, která se rozsvítí. Okruh se uzavírá přes propojené výstupní svorky do bodu 0V.

Potřebné součástky:
RP2 vratná pojistka , pro 3A vhodný typ PFRA.300
R2 a R3 omezovací odpory pro LED ( pro napětí 15V cca 1,5 až 2,7 kohm)
LED1 dvoubarevná dvouvývodová LED (nebo dvě samostatné LED)
T2 unipolární transil – pro popisovanou funkci není nutný, viz dále

  V obou případech doporučuji doplnit proudovou pojistku o ochranu před vyšším napětím. Nestává se to často, ale může dojít k poruše stabilizátoru stejnosměrného napětí, nebo zkratu v transformátoru. Jednoduché doplnění ochranného prvku – transilu na výstupu – zabrání průniku přepětí do dalších elektronických obvodů. Transil má podobnou funkci jako Zenerova dioda – při určitém napětí prudce změní svou vodivost a začne jím protékat relativně vysoký proud. Na rozdíl od Zenerových diod však transil snese krátkodobě podstatně vyšší výkon (typicky víc než 1 kW!!!) a je značně rychlejší. Jedinou podmínkou správné činnosti je pojistka v obvodě před ním, která musí vypnout. A to v našem případě máme splněno. Transily jsou bipolární – pro použití ve střídavých i stejnosměrných obvodech a unipolární – pouze pro stejnosměrné obvody. Unipolární ve stejnosměrných obvodech navíc chrání i proti přepólování zdroje (jako dioda zapojená v závěrném směru). Obvod ochrany se pužitím transilu prodraží o 10 – 15 Kč, ale to skutečně stojí za to. Transil se volí tak, aby jeho spínací napětí bylo blízko nad pracovním napětím zdroje – např. pro 15V zdroj je vhodný transil 18V.

(Recenze: Jaroslav Vorlíček; zvýraznění částí textu hlav)

Obr. 1 – 3 – Schéma a plošný spoj

  Existují dvě verze software. Verze 3.0 a 3.5. a dvě pod-verze 3.2 a 3.4 

  Verze 3.0 zastavuje čtení dat během pohybu serva, takže je možné, že nepřijme některý paket, nicméně pohyb serva je velmi přesný.
  Verze 3.5 naopak čte data neustále, takže může dojít ke chvění serva při pomalém pohybu.
  Verze 3.2 čte neustále, ovládá však pouze 2 serva, zato ve 4 polohách – Servo 1 dostává polohy A1,B1,A1 a B2, Servo 3 dostává polohy A3,B3,A4,B4 (serva 2 a 4 se nepodporují) – to je vhodné pro tří-cestné výhybky a pro CarSystem.
  Verze 3.4 čte neustále, ovládá však pouze 1 servo, zato v 8 polohách – to je vhodné pro ovládání šuplíkových nádraží nebo malé točny velikosti Z a menší.

  Hlavní změna spočívá v tom, že dekodér definuje zvlášť polohu serva pro pozici A(rovně) a pro pozici B(do oblouku).
  Dále je možné měnit směr otáčení ještě před dokončením otáčky.
  A také je možné nastavit rychlost otáčení na maximální rychlost serva.

Obr. 4

CV Values

  Programování CV je možné provádět ve stránkovém a v přímém režimu.
  Adresu lze naprogramovat také tak, že stisknete tlačítko a přehodíte příslušnou výhybku, dekodér si pak určí a uloží adresu.

  Pokud máte s programováním potíže, lze nastavit hodnoty CV již při nahrávání hex souboru do procesoru. Postup je zachycen na následujícím obrázku.

Obr. 5

Zelená je primární adresa
Červená – čas pro servo 1…4
Žlutá – A poloha pro serva 1…4
Modrá – B poloha pro serva 1…4
Fialová – ostatní
Také je možné si CV odpočítat od začátku, jejich poloha odpovídá jejich číslu

CV35=CV41: Je možné si všimnout, že pro každé servo se nastavuje pozice pro A (rovně) a B (do odbočky) samostatně. Je možné nastavit i hodnoty v obráceném pořadí – tedy A=200 a B=100, takže není nutné obracet servo.
Pozor: dekodér neprovádí žádnou kontrolu na hodnoty, většina serv funguje v rozsahu 0,9 – 2,1 ms (90-210). Překvapila mne serva blue-arrow (ta levná malá modrá), která se na blbé hodnoty začala točit dokola.

  Přidal jsem nové CV43 – udává počet pulsů po dosažení pozice. Tato hodnota je důležitá zejména pokud používáte maximální rychlost serva. Servo potřebuje ještě nějaký čas, aby se ustálilo na svojí pozici. Při pomalém běhu je ten čas velmi krátký, ale při rychlém přesunu se může stát, že servo ani nestihne na svojí pozici doběhnout. V takovém případě je možné tuto hodnotu zvětšit. Použitelné hodnoty jsou cca mezi 4 až 10, delší vedou ke chvění serva, kratší k nedobíhání na pozici.

  Určení rychlosti serva (CV3-CV6) – rychlost znamená kolikrát se použije každý puls. Takže pokud máme definované polohy A=100 a B=180 (1ms – 1,8ms), máme 80 kroků, takže při výchozím kmitočtu 50Hz je doba otáčení 80/50=1,6sec při rychlosti 1.
  Při rychlosti 2 to bude dvojnásobně dlouho – tedy cca 3,2sec, při rychlosti 3 to bude trojnásobek, tedy 4,8sec. Pokud nastavím rychlost 0, znamená to maximální rychlost serva. (tu najdete v dokumentaci k servu a znamená rychlost otočení o 60° – cca 67kroků dekodéru)
  Pokud nastavíme rychlost na hodnotu větší než 128, použije se jiná logika výpočtu. Namísto opakování kroků se použije přičítání větších čísel. Jednoduše řečeno pokud použijeme rychlost v rozsahu 128-255, dekodér odečte od zadaného čísla 127 a tolikrát rychleji servo poběží.

  Několik příkladů, vždy pro první servo, vždy pro: CV#35=A=100; CV#39=B=200; CV#33=78=50Hz

Příklad 1:
CV#3=1
CV#35-CV#39=200-100=100
čas=(100*1)/50=2sec

Příklad 2:
CV#3=2
CV#35-CV#39=200-100=100
čas=(100*2)/50=4sec

Příklad 3:
CV#3=3
CV#35-CV#39=200-100=100
čas=(100*3)/50=6sec

Příklad 4:
CV#3=128
CV#35-CV#39=200-100=100
128-127=1
čas=(100/1)/50=2sec

Příklad 5:
CV#3=129
CV#35-CV#39=200-100=100
129-127=2
čas=(100/2)/50=1sec
Pozor: pro případ kdy se používá dělení nesmí první podíl (v závorce) vycházet desetinné číslo, takže pro další příklad musíme provést korekci B pozice na 199

Příklad 6:
CV#3=130
CV#35-CV#39=199-100=99
130-127=3
čas=(99/3)/50=0,66sec

Příklad 7:
CV#3=131
CV#35-CV#39=200-100=100
131-127=4
čas=(100/4)/50=0,5sec

CV33 – kmitočet; jedná se o celkem zásadní hodnotu pro servo. Většina výrobců serv uvádí, že jejich serva jsou konstruovaná pro kmitočet 50Hz, některá (Multiplex) pro 40Hz. Pokud potřebujete větší rychlost, můžete experimentovat s kmitočty 60Hz a možná i 70Hz, víc vám servo asi nedovolí.

CV33 Values

CV33   f [Hz]  t [sec] (A=100, B=200, speed=1)
98 40 2,5
78 50 2
65 60 1,66
56 70 1,4

Překmitnutí serva
  U levných analogových serv se často stává, že při použití maximální rychlosti a velké výchylky dochází k “překmitnutí“. To je přirozená vlastnost serva, pokusím se jí demonstrovat na následujícím obrázku. Servo se nachází v pozici A a dostane příkaz k okamžitému přesunu do pozice B. To je pochopitelně daleko, takže servo připojí motoru plné napájení a čeká na další puls.
  Ten je stále ještě pro vzdálenou pozici, takže servo pokračuje plnou rychlostí.
  Když přijde třetí puls, servo zjistí, že přejelo a tak se začne vracet.
  Většinou se návrat povede na první pokus, ale může se stát, že i zde dojde k překmitu a tak servo zase provede korekci.

  Z toho důvodu je nutné, aby drátovody mezi servem a vyhybkou (závorami, vraty výtopny) byli dostatečně pružné, aby dokázali tento překmit vykompenzovat.

Obr. 6

Obr. 7 – Nastavení polohy

 Zdroj a poslední verze: http://www.fucik.name/masinky/x/dcc4servo_v3.x.html 

(Pro Honzíkovy vláčky převzato s laskavým svolením autora)

Obr. 1

  Existují dvě verze, první běžná, prakticky shodná s původní. Řešil jsem jak jí zabudovat do ovládacího panelu a vzhledem k tomu, že velikost konektoru mnohonásobně přesahuje display na výšku, bylo nutné jej podkládat sokly, a to se velmi neosvědčilo. Proto jsem vytvořil druhou verzi, která má display na spodní straně, která je prakticky plochá.

Obr. 2

  Na obrázku napravo je původní verze, vlevo nová. Jako dobrá patice pro display se ukázala nejlevnější patice DIL20 rozříznutá na dvě části. Pro novou verzi je dobré použít patici, která má odhalené spodní části nožiček.

Obr. 3

Obrázek ukazuje ovladač v testovacím panelu a normální verzi položenou vedle.

Obr. 4 – 8

   Obrázky ukazují kompletní verzi ovladače z různých pohledů, včetně detailu pájení patice a uchycení v panelu.
Do testovacího panelu jsem použil šroubky z vrchní strany, pro finální verzi jej budu montovat ze spodní, stejně tak potenciometr je nutné montovat pod panel.

ZDROJ: http://www.fucik.name/masinky/simple_maus/

(Pro Honzíkovy vláčky převzato s laskavým svolením autora)

Obr. 1

Obr. 2

  Na schématech a nebo na přiložených souborech jsou vyznačené jednotlivé volitelné varianty:

• Zavedení vstupu E, aby bylo možné bezpečně provozovat CDE zesilovače (boostery)
• Rozšíření, které umožňuje zatížitelnost až 4A (doporučuji pracovat s ním velice opatrně)
• Konektor pro zobrazovací modul „Booster Display“ (a také celý modul)
• Statické zakončení sběrnice XpressNet pro případ že použijete levnější náhradu MAX485
• Doplňkové konektory pro napájení většího množství S88 modulů
• Doplňkové konektory pro napájení většího množství XpressNet ovladačů
• Filtrační kondenzátor pro větší zátěže

Vstup E
  Pro bezpečné používání CDE zesilovačů byl zaveden vstup E. Nyní je možno připojit několik CDE boosterů a v případě přetížení (zkratu) kteréhokoli z nich dojde k jejich odpojení a signalizaci na ovladači.
  Vstup je realizován rezistorem R3(1k), diodou D2(1N4148) a opto oddělovačem OK1(PC817). Na desce plošného spoje jsou pak označeny vývody jako C,D,E. Pokud nepoužijeme další zesilovače, je možné běžně používat vývody C a D jako napájení kolejiště (jako výstupy J/K).

Rozšíření na 4A
  Toto rozšíření není vhodné pro každého. Dá se použít pro provoz větších měřítek, jako je 0, 1, nebo G. Pro menší měřítka může být nebezpečné, protože v případě zkratu protékají kolejivem moc velké proudy a může dojít například k poškození vyhybek a nebo okolků.
  Rozšíření je ve své podstatě velmi jednoduché – stačí nahradit stabilizátor IC5 za typ LM338, který je schopen příslušný proud dodat a nahradit rezistor R14 (původně 1R) dvěmi rezistory R14 (s novou hodnotou 0R22) a R14B (s hodnotou 0R33).
  Aby nebylo na desce mnoho nevyužitého místa, položil jsem rezistory na sebe a použil drátovou propojku. Proto je dobré při zapojování sledovat přiložené obrázky.

Obr. 3 a 4 – Original 2.9A

Obr. 5 a 6 – New 4A

Konektor Res
  Jedná se pouze o konektor J4 označovaný jako RES. Použil jsem běžný molex konektor a stejný jsem použil i u modulu booster display.

Statické zakončení XpressNet
  Podle katalogu výrobce Maxim, pokud jsou na sběrnici použity pouze jeho obvody MAX485, není nutné provádět statické zakončení. To však neplatí pro jejich levnější náhrady, Ty potřebují zakončovací rezistory R11A a R11B (4k7).
  Zakončení by mělo být na sběrnici pouze jedno, takže pokud jej budete realizovat, udělejte to právě na centrále a ne na jiném prvku.

Napájení více S88 modulů
  V případech kdy jsme používali více modulů S88 nebylo jejich napájení dostatečné. Proud do modulů dosahuje až 1,6A. Pro tyto případy je vhodné nahradit původní obvod IC4 novým 78S05, diodu D1 nahradit typem BY299 a zvětšit kapacitu C5 (klidně až na 2200uF). Také jsem proto zavedl konektor X4, který umožňuje připojit další napájecí kabely pro moduly S88.

Napájení více XpressNet zařízení
  Podle definice XpressNet je doporučeno, aby ovladače bez vlastního napájení nepřekračovali spotřebu 20mA, to v praxi znamená, že jedna LED dioda osvětlující display vypotřebuje všechen možný proud. Proto jsem nahradil obvod IC3 obvodem 78S12 a diodu D7 typem BY299 aby bylo možné napájet i větší množství ovladačů. Také jsem zavedl svorky X5, ze kterých je možné další ovladače napájet.

Přídavný filtrační kondenzátor
  Několik zmíněných úprav vedlo ke zvětšení spotřeby. Proto jsem nahradil původní diodový můstek pomocí monolitického usměrňovače s proudem až 10A a přidal filtrační kondenzátor C21. Jeho hodnota je spíš minimální, pokud použijete několik rozšíření současně, je možné jeho kapacitu zvětšovat.

Obr. 7

Obr. 8

  Obrázek ukazuje sestavenou centrálu Nano-X ve verzi 2,9A, bez statického zakončení XpressNet. Všimněte si elastického lepidla na rezistorech R5 a R14. Používá se pro zamezení pískání.)

ZDROJ: http://www.fucik.name/masinky/nanox_opt/
(Pro Honzíkovy vláčky převzato s laskavým svolením autora)

Od pradávna se chlapi přou o cokoliv: kdo je chytřejší, kdo má víc peněž, kdo má hezčí auto či manželku, kdo ho má delšího atd. Nedej bože, když se u těchto žabomyších válek posilní nějakým tím panákem. S přítelem Jardou jsme byli zcela střízliví a také naše biologické pudy jsou již hodně vyprchané, takže nás ani ve snu nenapadlo přít se o takové banální věci, jak jest výše naznačeno. Leč ke slíbené diskusi:

  „Vracím se k včerejší debatě,“ četl jsem ráno v mailu. „Domnívám se, že nejmenší je ten DH05A-3. Všimni si minima součástek, zadní strana je úplně hladká, jsou tam jen vývody AUX1 a AUX2, což mi nevadí, protože je stejně nepoužiji,“ psal Jarda. „Díky hladké zadní straně ho pomocí oboustranné lepicí pásky nalepím na ten můj tišťáček. Jo, a ty rozměry – 13,2 x 6,8 x 1,4  – jsou skutečně správné, přeměřil jsem je digi-šuplérou.“
  „Pokud jde o nejmenší velikost, tak vedu já, protože DCX75 má „jen“  11 x 7,2 x 1,4 mm,“ kontroval jsem a dodal: „On stejně jak ten první tak ten druhý bude slepovat jeden Číňan či Korejec.“
  „Ano, máš zase pravdu. Ten „tvůj“ má objem 110,88 mm3, ten můj má objem 125,86 mm3. Máš ho sice kratšího, ale já ho mám zase užšího, což je pro mne podstatné kvůli zástavbě,“ odvětil Jarda.
  No, myslím, že bdělý, ostražitý a sečtělý čtenář už pochopil, že jsme nediskutovali o našem mužství či velikosti něčeho jiného, ale o lokomotivních dekodérech. Zvídavému čtenáři ještě napovím, že zatímco Jarda měl na mysli lokodekoréd DH05A-3 od firmy Doehler & Haass, já měl na mysli dekodér DCX75 od firmy cT Elektronik.
  Nicméně, ta finta porovnat velikost dekodéru přes objem mne zaujala. Holt, technik a techniko-právník myslí každý jinak, to je jasná věc…
  Ale to ještě není všechno, pokud jde o Jardovy argumenty k velikosti zmíněných dekodérů. Uvedl dále: „Zajímavé je to s porovnáním cen. DCX75 stál původně 39,90 EUR a nyní stojí už jen 31,90 EUR (např. u Kroise ve Vídni -  pozn. J. H.). Je to jenom náhoda, že DH05A-3 stojí také 31,90 EUR, což je cca 830,-Kč? Je fakt, že DH05A-3 má množstevní slevu a poštovné bude asi lacinější, bude-li nakoupen u tuzemského zastoupení firmy. Zajímavý je i rozdíl mezi cenou dekodéru s vývody a bez vývodů – jsou to 2,0 eura,“ shrnul Jarda.
  Já (abych nezůstal v tom srovnávání pozadu) už učiním jen tuto poznámku: Vystopovat skutečně ten nejmenší lokodekodér na současném trhu, který je možné aplikovat do starších trakčních vozidel v měřítcích N a Z, tedy do těch, u kterých výrobce nepřipravil prostor pro umístění a připojení dekodéru (zpravidla proto, že lokomotiva byla vyrobená dávno před tím, než kdosi vymyslel digitalizaci), není zase až tak jednoduché, protože existují i jiné důležité parametry dekodérů než jen rozměr. Třeba výkon, počet funkcí atd. Ale to ostatně není zase až tak důležité, bavíme-li se o dekodérech pro trakční vozidla zmíněných velikostí, kde obvykle nehrozí, že zatížení motoru bude větší jak 0,5 A a v zásadě budou stačit dva funkční výstupy po 150 mA, protože na víc jak na osvětlení vepředu a vzadu se v těchto mrňousech stejně nezmůžeme (obecně řečeno, leč modelářské zázraky se ději). Nehovořím teď o jiných typech dekodérů (zvukových), protože stále jsem ještě u tématu „kdo ho má menšího“.
  Takže opravdu asi platí, že mezi „obyčejnými“ dekodéry pro lokomotivy jsou dva zmíněné v současnosti ty nejmenší na trhu, protože žádný ze známých dekodérů dalších věhlasných firem prostě menší není. Pokud někdo ví, že to není pravda, rád se nechám poučit…

 Obrazová příloha

Dekodér DH05A-3 (Doehler & Haass)

Technická data DH05A-3

Rozměry [mm]                               13,2 x 6,8 x 1,4
Celková zatížitelnost                      0,5 A
Max. výkon motoru                       0,5 A
Max. napětí                                     18 V
Světelné výstupy:                          LV, LR po 150 mA
Funkční výstupy AUX1, AUX2 po 300 mA
Rozměry (d x š x v):                      13,2 x 6,8 x 1,4 mm

Možnosti připojení / označení typu
bez připojovacích drátů                  DH05A-0
s plochým kabelem pro rozhraní
NEM651                                            DH05A-1
se spojovacími dráty                        DH05A-3

___________________________________________________

Dekodér DCX75 (cT Elektronik)

Technická data DCX75

• napětí:                                                       8 – 18 V
• maximální proud:                                    1 A
• maximální proud motoru:                      1A
• funkční výstupy:                                      250 mA
• frekvence motoru:                                   16 kHz nebo 32 kHz
• provozní teplota:                                       -20 až 80° C
• rozměry (d x š x v):                                  11 x 7,2 x 1,4 mm

Všechny výstupy přijímače jsou napájeny interní usměrňovačem, který umožňuje maximální celkový proud 1A. Součet odběru motoru a všech funkčních výstupů nesmí být větší než celkový výkon usměrňovače.

Foto Deohler & Haass; hlav

K sepsání tohoto článku dal podnět kamarád prostou otázkou: „Mám ponechat u lokomotiv a vagonů klasické žárovičky, nebo je vyměnit za LED?“ Důvodem pro ANO je nižší spotřeba elektrické energie, nižší proud přes koleje a tím i menší proudové ztráty na přechodových odporech, a následně větší světelný výkon. Vadou je mírné „mrkání“ zaviněné nedokonalým sběrem napětí z kolejí, které se díky tepelné setrvačnosti u klasických žároviček tolik neprojevuje.

  Dále uvedená doporučení lze aplikovat na všechna u nás obvyklá modelová měřítka (H0, TT, N i Z).  Nutné je uvědomit si včas, že prostá výměna LED za žárovku není zase tak úplně jednoduchá, protože na výsledný efekt má vliv hned několik faktorů.
  Pro ovládání železničních modelů se v současnosti používají dva druhy napětí, a to nejrozšířenější stejnosměrné napětí 12 V (10 V u Z), ale také střídavé napětí u H0. Pro následná schémata si stanovíme základní symboly, aby nedocházelo k omylům při výkladu problémů.
  Na obr. 1 jsou jednotlivé používané symboly s jejich pojmenováním.        

Poznámka: Při pojmenování polovodičových prvků se někdy používá termínu „svítící LED diody“.  Je to mluvnický anachronizmus, protože když bychom použili doslovný překlad, tak bychom museli říct: „svítící světlo emitující dioda diody“. Takže, raději budeme používat termín svítící dioda nebo jen prostě LED.

Ovládání střídavým napájecím napětím

  Náhradu LED za žárovky u modelů se střídavým napájecím napětím lze provést dvěma způsoby, a to jednodušším a lacinějším podle obr. 2., anebo dražším, ale funkčně lepším podle schéma na obr. 3.
  Podle obr. 2 se jedná o pouhou náhradu svítící diody za žárovku s nutností usměrnění napájecího napětí a následně o úpravu napájecího proudu podle katalogových údajů výrobce pomocí vzorce na obrázku. Máme opět dvě možnosti, a to jednocestné usměrnění jednou diodou – viz obr. 2a -, nebo dvojcestné usměrnění pomocí diodového můstku viz obr. 2b; toto provedení má tu nevýhodu,  že jas svitu diody je úměrný ovládacímu napětí, tzn., že při pomalé jízdě pouze „mžourá“.

  Dražší verze – viz obr. 3 – umožňuje konstantní svit až do poměrně nízkého ovládacího napětí. Výpočty jsou opět součástí obrázku. Konstantní svit zajišťuje stabilizátor napětí.

                      
Ovládání stejnosměrným napájecím napětím
 
  Dále se budu obsáhleji věnovat rozšířenějšímu druhu napájení, a tím je stejnosměrné napětí. Připomeňme, že i zde platí stejně jako u jiných napětí základní zákon, kterým je Ohmův zákon.
  Při ovládání stejnosměrným napětím, máme opět několik variant:

a) ovládání proměnným napětím – často se mu říká analogové,
b) ovládání napětím s pulzně šířkovou modulací – též nazývané PWM,
c) nejnovější způsob ovládání – digitální – což je kombinace adresného ovládání a PWM.

  Popis je v opačném pořadí, a to od nejjednoduššího k nejnáročnějšímu.

Digitální ovládání

  Nejnovější varianta ovládání – digitální – je pro výměnu žároviček nejjednodušší (pozn.: týká se amatérské přestavby staršího modelu, anebo dodatečné instalace LED; u nových modelů jsou dnes LED již běžně instalované). Nejjednodušší proto, že digitální ovládání nemění polaritu a ani velikost napětí – jako náhrada se použije pouze svítící dioda a odpor (obr. 4) – výpočet je na obrázku.

 Ovládání napětím s PWM

  U tohoto ovládání (jeho přednosti oproti proměnnému stejnosměrnému napětí zde nebudeme rozebírat) je, jak známo, konstantní velikost napětí a mění se pouze časové mezery jeho působení. Protože směr jízdy se mění změnou polarity, musí se tomu i přizpůsobit obvody svítících diod. Tento způsob ovládání má pro svit LED tu nevýhodu, že nelze realizovat konstantní svit pomocí stabilizátoru, jako v případě střídavého ovládání a i následně popisovaného stejnosměrně proměnného napětí. Tato nevýhoda vzniká principem PWM, tj. střídáním plného napětí a mezer bez napětí. V tomto případě lze výměnu realizovat pouze z důvodů nižší spotřeby elektrického proudu. Zapojení a výpočet je patrný z obr. 5.

Ovládání proměnným stejnosměrným napájecím napětím

  Tento principem nejstarší způsob ovládání modelů poskytuje (ale i vyžaduje) nejvíce možností použití svítících diod. Prvním důvodem je, jak už jsem uvedl, nižší spotřeba elektrické energie. Další důvody jsou v možnostech „komfortu“ způsobů řízení tohoto osvětlení.
  První varianta použití – nejjednodušší – je pro osvětlení osobních vagonů, nebo koncových svítilen u nákladních souprav. U tohoto osvětlení musíme dodržet základní požadavek pro správnou funkci svítící diody, a to je zabezpečení neměnnosti polarity napájecího napětí. To nám zaručí diodový můstek. Druhým požadavkem je zajištění jmenovitého proudu diodou, to zase zaručí správně vypočítaný předřadný odpor viz obr. 6.

  Toto je ta jednodušší varianta – přitom však dochází dle rychlosti jízdy k proměnnému svitu. Tuto „necnost“ podstatně snížíme zařazením stabilizátoru napájecího napětí pro LED s výstupním napětím cca 2 V, kde také vypočítáme patřičný předřadný odpor – viz obr. 7.

Pokud chceme osvětlit osobní rychlíkový vagon více diodami, tak použijeme toto zapojení bez stabilizace  dle obr. 6a či obr. 6b, nebo obr. 6c (v řadě směrů nejvýhodnější – pozn. red.).     

             
anebo se stabilizací podle obr. 7a či obr. 7b.

  U stabilizovaného způsobu lze také použít sériového řazení svítících diod, ale musí se zvýšit výstupní napětí stabilizátoru – jiný typ a tím se i zvýší minimální napětí, při kterém ještě stabilizátor plní svoji funkci.
  Napájení svítících diod odděleným způsobem zaručí rovnoměrnější rozdělení svitu, než společné napájení přes jeden odpor. Počet svítících diod na jeden vagon je dán součtem proudů jednotlivých diod, který nesmí být větší než maximální povolený výstupní proud stabilizátoru. 

U osvětlení lokomotiv je variant více:

• s proměnným svitem – je jednodušší a s konstantním (do jisté míry) svitem (varianty budou vždy u každého obrázku uvedeny,
• svícení bez ohledu na směr jízdy
  - nestabilizovaný – stejné jako obr. 6,
  - stabilizovaný – obr. 7,
  - svícení s ohledem na směr jízdy – obr. 9a a obr. 9b (tedy opět v obou variantách).

  U této varianty musíme zjistit, zda „směrovost“ již není zaručena v elektroinstalaci lokomotivy od výrobce. Všechny způsoby jsou uvedeny na jednotlivých obrázcích, a jak jsem podotkl na začátku – vždy platí Ohmův zákon.
  U jednotlivých prvků jsou vždy uvedeny pouze technické požadavky na jejich funkce – ne typové označení. To je na možnostech každého modeláře a de facto se liší místem bydliště a tudíž blízkostí odborné prodejny; nicméně, díky internetu a e-shopům se zmíněné nevýhody stírají.

Použité znaky – popisy

Napětí je uváděno ve voltech – V.
Proud je uváděn v ampérech – A.
Unap. = max. napájecí napětí = 12 V (u měřítka Z = 10 V)
Unap. min = minimální napětí, při kterém ještě pracuje stabilizátor (toto napětí je o cca 2 V  větší než je výstupní napětí stabilizátoru – Ust).
Ust = výstupní napětí stabilizátoru – u GM = Uout
Ist = provozní proud stabilizátoru – u GM = Iout
Ud = provozní napětí diody – u GM =  Vf typ
Id = provozní proud diody – u GM = If
R = odpor v ohmech
F1 (F2) = ovládací výstupy pomocných funkcí u digitálního ovládání – napětí 12 V (u měřítka Z = 10 V) 

Závěr

Závěrem několik moudrostí vycházejících z mých zkušeností. Vše popsané jsou pouze a jen mé názory, které se již neřídí žádnými zákonitostmi. Předně, když už se rozhodnete pro výměnu žárovky za LED, tak je třeba při výměně postupovat podle zásady „když už, tak pořádně!“ Jinými slovy,  nepříštipkařit po česku. Mé následující rady korespondují s výkladem výše.
  U provozu napájeného střídavým napětím lze doporučit použít k osvětlení jak lokomotiv, tak vagónků zapojení dle obr. 3, to znamená se stabilizátorem.
  V komplexně digitalizovaném systému zásadně použít pouze zapojení popsaná v daném odstavci.
  Naopak při ovládání stejnosměrným napětím s PWM se domnívám, že „ušetřená energie“ v tomto případě nepřináší žádný efekt a naopak tepelná setrvačnost žárovkového vlákna přispívá ke klidnějšímu svitu, takže osvětlení tolik „nemrká“. Proto bych doporučoval zůstat u původního provedení se žárovičkami.
  Největší dilema co poradit mám u ovládání analogového. Zde bych však přesto doporučil LED jak u střídavého napájení v zapojení dle obr. 7 pro osvětlení lokomotiv,  anebo pro směrové osvětleni lokomotiv v zapojení dle obr. 9b. Pro osvětlení vagónků buď jednonásobné osvětlení jako u lokomotivy a sice dle obr. 7, při osvětlení rychlíkových vagónů vícenásobné osvětlení dle obr. 7a. Zapojení dle obr. 7b můžeme použít při nákupu jedné série svítících diod, kde je předpoklad stejných parametrů, nebo provést jejich kontrolní výběr. Zapojení dle obr. 7a je často realizováno u „svítících pásků“.
  Na závěr mi nezbývá nic jiného než popřát šikovné ruce, hodně trpělivosti (úměrné měřítku), neboť tvrdím, že čím menší model – tím větší námaha. A pěkný požitek z výsledku vašeho snažení…

Zpracoval Jaroslav Vorlíček; ilustrační foto v perexu internet – ZDE

Poznámka vydavatele: všechny obrázky publikované v této stati byly opraveny (vyměněny) dne 23. 8. 2011, protože v těch původních byly chyby (viz upozornění v diskusi od V. Pohořelého).

_____________________________________________________

Vyjádření autora příspěvku Jaroslava Vorlíčka k připomínkám Martina Pinty a Viktora Pohořelého (viz diskuse)

  Já, autor tohoto příspěvku, se omlouvám všem slušným čtenářům, kteří si všimli omylu při kreslení obrázků a upozornili mne na to; těm, kteří si toho prozatím nevšimli, to dávám na vědomí a omlouvám se rovněž. Dovoluji si jen dodat, že chybovat je lidské a může se to stát každému. Obvyklé je, že slušný čtenář taktně upozorní na chybu a jen hulvát se vysmívá a pomlouvá.
  K názorům oponentů se nebudu detailněji vyjadřovat, protože v některých názorech si vzájemně protiřečí – např. ve věci sériového řazení diod. A tím pádem nemají jedinou a absolutní pravdu. Taková pravda totiž neexistuje. Kdyby páni kritici věnovali více času pozornému čtení mé stati, mohli si ušetřit námahu při sepisování svých komentářů, které zřejmě stejně měly za cíl kdoví co?
  Proto bych jim chtěl doporučit, aby své rady publikovali pouze a jen jako své názory k věci a ne jako kritiku autora, protože každý máme nárok na svůj názor. Navíc, ve druhé větě prvního odstavce pod nadpisem Závěr jasně píšu: „Vše popsané jsou pouze a jen mé názory…“. Navíc článek byl pojednán jako informace o možnostech a ne jako závazný návod. Takže bych napříště očekával, že se budou tímto principem řídit.

Jaroslav Vorlíček, dne 23. 8. 2011

________________________________________________________-

Dodatek vydavatele

  Kdyby byl tento web opravdovým vědecko-odborným papírovým časopisem, musel bych si sypat popel na hlavu a vzít odpovědnost za chybu autora na sebe. Takovým časopisem tento web není a ani takové ambice nemá. Tím neříkám, že mne publikovaná chyba nemrzí a i já se čtenářům, kteří mohli být uvedeni v omyl, omlouvám.
  Když jsem zakládal tento web, první co jsem na něm „zakázal“ byla diskuse. Mám totiž velmi špatné zkušenosti s úrovní diskusí v prostředí internetu, což jsem poznal na řadě webových aplikací, kterých jsem od roku 1996 několik vytvořil; oplzlosti, hulvátství, ignorování autorských práv atd., to jsou jen některé nešvary, které sebou přináší „internetová anonymita“. Až po čase, když jsem se setkal jen se slušnými a dalo by se říci vesměs kvalitními a v dobrém úmyslu míněnými připomínkami (samozřejmě i s negativním obsahem), jsem diskusi „povolil“. A nemám s ní problém. Opravdu mi nevadí, že někdo mi napíše „tohle je špatně“, „tady nemáš pravdu, oprav to“. Vděčný jsem i za upozornění na jazykové prohřešky. Při nemožnosti provádět kvalitní odbornou recenzi a jazykovou korekturu každého článku je to vítaná pomoc a také zpětná vazba.
  Když přišly připomínky pánů Pinty a Pohořelého k cit. článku, dosti mne zamrazilo v zádech. Jednak proto, že chyba v „novinách“ je vážná věc, jednak proto, že autor byl jako naschvál  několik dní nedosažitelný. Tak či onak, způsob reakce oponentů se mi jevil jako velmi neadekvátní, už jenom proto, že pánové se osobně znají a při existenci telefonů, mailů, skype aj. spojení bych spíše očekával, že si osobně problémy vyříkají, jak že je budou prezentovat přes veřejný web. Nestalo se tak, nevím proč a nebudu to pitvat! Pořád si totiž myslím, že modeláři jsou jedna parta a tím pádem, že když ne kamarádi, tak určitě kolegové. A mezi takovými by podle mne měla probíhat zcela jiná forma komunikace, než je tomu jinde…
  Už jen poslední věty: Na mém webu budu i nadále publikovat statě svoje i kohokoliv dalšího, kdo o to bude stát. Stejně tak se nebudu bránit kritice v pozitivním i negativním smyslu. Nebudu ale dělat soudce těm, kdo se kvůli jiným názorům pohádají. Budu si ale dávat větší pozor na to, jestli diskuse směřuje k věci, anebo jen k uplatnění svého ega.

Jan Hlaváček, dne 23. 8. 2011 

Na stránkách Teeny Trains – ZDE jsou za necelých sto dolarů nabízeny zajímavé miniaturní … „cosi“. Je obtížné ony věci označit slovem hračka, anebo na druhou stranu hovořit o ukázce technického pokroku. Tak či onak, ve skutečnosti to je spojení obojího, jinými slovy, velmi zjednodušená praktická ukázka technického pokroku. Jedná se o lineární motor a jeho praktické představení na železničním modelu, dlužno dodat, že modelu velmi malého měřítka, ale taky hodně kýčovitém. Také je úvodem třeba doplnit, že na stejném principu se pohybují zkušební vlaky v Německu a Japonsku.

  V tomto příspěvku se budeme věnovat jednomu z modelů nabízený v cit e-shopu pod názvem „Ghost Nano Express Train“ (za 90 USD). Už při detailním pohledu je patrno, že pohybující se vláček je poněkud nezvyklé konstrukce – viz obr. 1.

                                
Obr. 1

  Základem modelu je jízdní dráha s řídící elektronikou umístěnou uvnitř „kopce“. Externí napáječ zajišťuje dodávku potřebné energie (obr. 2).

 
Obr. 2

  A nyní k vlastnímu principu. Jedná se de fakto o klasický vícefázový motor, ne v kruhovém, ale rozvinutém tvaru. Ve vlastním modelu vláčku není žádný motorek, žádná převodovka a ani žádný pérový strojek. Každý vagonek má podvozek tvořený magnetickým materiálem. Pohyb zajišťuje „kolejové podloží“, které tvoří soustava magnetických cívek vytvářející pohybující se magnetické pole – viz obr. 3.

 Obr. 3

  Elektronika řídí postupný posun magnetického pole, tak jako se otáčí magnetické pole v klasickém třífázovém motoru, kde unáší rotor, který se následně otáčí. V tomto případě posouvající se magnetické pole unáší podvozky jednotlivých vagónku a tím se celý vláček pohybuje. V případě této „hračky“ se vagonky pohybují na kolečkách a magnetické pole pouze zajišťuje pohyb.
  O tomto principu jsem již psal ve článku o T-gauge – ZDE. Jako dítě jsem totiž dostal k vánocům dárek – byla to skříňka asi 40 x 40 cm a vysoká asi 10 cm. Na horní části skřínky byla tištěná tapeta zobrazující železniční okruh, v rozích byly domečky a na boku byla malá klička určená k otáčení. Na natištěné koleje se položila dřevěná mašinka se třemi vagónky. Mašinka měla mezi koly magnet a uvnitř skříňky -  pod horní nemagnetickou deskou – se pomocí kličky otáčelo kolo z překližky o stejném průměru jako natištěné koleje na horní straně a v jednom místě na obvodě byl přilepen magnet, který při otáčení kličkou vytvářel „pohybující se magnetické pole“ a unášel mašinku po okruhu.
  To bylo asi před 55 lety. Z čehož je vidět – nic nového pod sluncem! Jen starý princip provedený moderními prvky a moderní technologií. 
  U skutečných zkušebních vlaků magnetické pole nejen vlakem pohybuje, ale ještě vytváří vztlakovou sílu a tím pádem se vlak pohybuje nad vodicí dráhou (bez dotyku s ní) na magnetickém „polštáři“. Ostatně, na stejném principu se pohybují modely „magnetických“ vlaků v různých sci-fi filmech.
  Tak mne teď napadá, že tato „hračka“ může sloužit i jako školní pomůcka pro výuku moderních trendů při pohonu vlaků na dopravních školách.

Podle stránky Teeny Trains volně zpracoval Jaroslav Vorlíček; fotografie převzaty tamtéž; na předmětný článek upozornil redakci Honzíkových vláčků Martin Pinta.

A zde je i ukázka jízdy modelu – http://teenytrains.com/Ghost-Nano-Express-Train-GS100.htm

  Pokud elektronický obvod není ve formě stavebnice, kterou pouze sestavíme, pak dojde na vlastní aktivitu. A i ta se dá realizovat mnoha způsoby. Toto je jeden z nich:

Základní postup
• základ tvoří vlastní konečné funkční elektrické schéma
• návrh plošného spoje
• výroba podkladů pro výrobu plošného spoje
• vlastní výroba plošného spoje
• očištění spoje po výrobě a povrchová ochrana proti oxidaci
• vyvrtání všech otvorů, jak pro pájení součástek, tak i montážních otvorů
• osazení plošného spoje
• oživení – uvedení do provozu elektronického obvodu
• vlastní montáž do zařízení

Základ tvoří vlastní konečné funkční elektrické schéma

Jestliže jsme si jisti správností zapojení, nakreslíme elektrické schéma, a to buď ručně, anebo pomocí kreslicího programu. Nakreslené schéma potřebujeme při návrhu plošného spoje, abychom si „odškrtávali“ již zakreslené spoje. Ve schématu je dobré mít u každé součástky poznamenány osazovací rozměry.

Návrh plošného spoje

Pro návrh spoje v tomto popisu volím ten „elegantnější způsob“. Pokud budeme do budoucna potřebovat pouze jeden spoj, pak je nejlepší provést návrh ručně na milimetrovém papíře (požádejte někoho, kdo má program na tvorbu podkladů k výrobě plošných spojů, aby váš návrh překreslil a vyrobil potřebný „film“). Pokud máme větší plány, pak doporučuji jeden z mnoha programů na výrobu podkladů. Jedná se o program Sprint Layout 5.0 prodávaný plzeňskou firmou ELVO: http://www.elvo-plzen.cz/. Program stojí i s DPH 1 170,- Kč. Při návrhu je nutno dodržet i požadovanou proudovou hustotu spojů. Ke kontrole poslouží miniprogram na stránkách mělnické firmy PRINTED: http://www.printed.cz/software

Výroba podkladů pro výrobu plošného spoje

Výroba podkladů pomocí zmiňovaného programu je velice jednoduchá. V prodejně papírů do laserových tiskáren zakoupíme čirou fólii, na kterou konečný návrh vytiskneme. Kvůli signalizaci tiskárny musíme v ovládacím programu tiskárny nastavit druh tiskového materiálu „transparent“. Tím jsou podklady hotovy.

Vlastní výroba plošného spoje

Plošný spoj si můžeme buď nechat vyrobit firmou zabývající se jejich výrobou v Praze např.: http://xpublisher.cz/spoj/, anebo si plošný spoj vyrobit sami. K výrobě existuje mnoho návodů. Osobně doporučuji návody a materiál od pražské firmy ELCHEMCo:  http://www.elchemco.cz/rubriky/plosne-spoje-materialy-pro-vyrobu/,  nebo použít nabídky i jiných firem,  jako  např: http://www.norte.cz/index_soubory/Page11957.htm

Očištění spoje po výrobě a povrchová ochrana proti oxidaci

Pro očištění a nalakování pájecím lakem (ochrana proti oxidaci) můžeme použít nabízené materiály také od ELCHEMCo, nebo něco ze sortimentu: http://www.gme.cz/cz/ .

Vyvrtání všech otvorů, jak pro pájení součástek, tak i montážních otvorů

Hotový plošný spoj vyvrtáme podle průměrů vývodů součástek tak o 0,1 až 0,2 mm větším ostrým vrtáčkem. Při větším průměru hrozí zatékání cínu k součástkám. Vrták by měl být co nejostřejší, aby nedocházelo k vytrhávání mědi.

Osazení plošného spoje

Podle osazovacího plánu, který je současným produktem programu Sprint Layout 5.0, provedeme osazení a zapájení součástek kvalitnější pájecí soupravou, jednak abychom součástky nepoškodili přehřátím, a jednak aby nedocházelo k „slévání“ vedlejších pájecích bodů.

Oživení – uvedení do provozu elektronického obvodu

Závěrečným úkonem je „oživení“ výrobku. Pomocí přístrojů, jejichž schopnosti jsou úměrné složitosti měřeného obvodu, provedeme potřebná kontrolní měření. Pokud je obvod funkční podle představ, provedeme poslední úkon, a to je očištění spoje od zbytků pájecích chemikálii (tím se zamezí následné korozi) a závěrečnou „konzervaci“ ochranným lakem, který zajistí stálou funkčnost výrobku a trvale „pěkný“ vzhled. Potřebné chemikálie nabízejí již výše uvedené firmy ELCHEMCo a GM.

Vlastní montáž do zařízení

Tím je práce ukončena a je to současně i konec mého příspěvku.
__________________________________________
1) Lokopin: Plošný spoj. In: http://lokopin.wz.cz/prislusenstvi/plosny_spoj.htm

Jaroslav Vorlíček, SMAPE

Mnozí železniční modeláři opouštějí ovládání vyhybek, závor a mechanických návěstidel pomocí původních elektromagnetů, resp. jiných pohonů. Přispěl k tomu mohutný rozvoj digitální techniky a hlavně letecké modelářství. Právě v tomto modelářském oboru se velmi rozšířila aplikace mikroserv, užívaných k ovládání směru letu vrtulníků i letadel. Mikroserva se ale dají úspěšně použít i v železničním modelářství, i když statistické srovnání s ostatními možnými pohony (elektromagnety a motorické přestavníky) není zatím nikterak výrazné. Ono to zase není tak úplně jednoduché.

  Především je nutné připomenout, že pro přestavení například výhybky nestačí jenom mikroservo. Musí k němu být i vhodný servodekodér a několik dalších komponentů. Podrobně o tom pojednává např. Martin Pinta v článku „Servodekodéry“ – ZDE. Dále se musí mikroservo nějakým vhodným způsobem připevnit pod kolejiště a zajistit (nejlépe ocelovou strunou) mechanický přenos pohybu z páky mikroserva na přestavovací mechanizmus. K uchycení slouží nejrůznější držáky (dva typy jsou připraveny k výrobě v N-šopíku) – blíže viz ZDE.

  V praxi existuje celá řada variant provozu modelů i kolejiště, které lze shrnout např. následovně:
a) kompletní analogový provoz vozidel i kolejiště,
b) digitální provoz  vozidel, analogový provoz kolejiště (v současnosti velmi oblíbené),
c) kompletní digitální provoz vozidel i kolejiště (ovládaný přes digitální ovladač),
d) digitální provoz vozidel i kolejiště ovládaný přes počítač.

  Pro všechny tyto základní varianty ovládání musí být zabudovány – v případě instalace mikroserv -  vhodné ovládací moduly. Pro analogový, digitální i smíšený provoz kolejiště (i vozidel) jsou v současnosti k dispozici různé profesionálně vyráběné servodekodéry (např. od firmy ESU), ale též různé moduly zhotovené svépomocí podle nejrůznějších návodů, anebo moduly vyráběné specializovanými firmami v malých sériích. V tomto příspěvku popisujeme moduly vyráběné v Česku firmou SMAPE, které jsou určené pro analogový provoz. 

K ovládání mikroserv jsou v současnosti k dispozici tři různé moduly SMAPE, lišící se způsobem ovládání:

1. Modul MS-002
- slouží k ovládání serva pomocí potenciometru, to znamená, že změna polohy páky serva odpovídá změně polohy hřídele potenciometru. Tento modul se dá použít například k ovládání točny, nebo jiných pohybujících se doplňků kolejiště. Úhel ovládání lze nastavit odporovým trimrem na destičce plošného spoje.

2. Modul MS-003
- slouží k ovládání polohy výstupní páky serva pomocí ovládacího napětí +5 V, nebo +12 V (dle požadavku). Ovládání: bez napětí = jedna poloha, napětí = druhá poloha. Obě krajní polohy, tj. pracovní úhel vychýlení páky serva, lze nastavit též pomocí odporových trimrů. Tento modul je připraven i pro použití v digitálním provozu ve spojení s dekodérem funkcí.

3. Modul MS-004
- má stejné vlastnosti, ale je ovládán bezpotenciálovým přepínačem. Bezpotenciálový přepinač je takový, který nemá žádné napájecí napětí a je připojen pouze k modulu MS-004.

  Všechny moduly jsou napájeny stabilizovaným napětím +5V, což je provozní napětí pro mikroserva. Serva se připojují pomocí konektoru, který je jejich součástí. Napájecí napětí musí být stabilizováno, protože je určující veličinou polohy serva. Pokud není toto napětí k dispozici, lze použít modul MS-005 s pevným výstupním stabilizovaným napětím +5V/1A . Napájení je 12 – 16 V DC/AC. Jeden modul MS-005 vystačí na napájení cca dvaceti modulů MS-002, MS-003, anebo MS-004.
  Pro jiné použití napájení stabilizovaným napětím lze použít napájecí modul MS-008. Tento modul umožňuje pomocí propojek nastavit výstupní napětí +5V, +10V, +12V, anebo +14V se zátěží 1,5A. Napájecí napětí je opět 12 – 16V DC/AC s tím, že napájecí napětí musí být vždy o 3V větší než je požadované výstupní napětí.

Nabidka-modulu MS-002 až MS-005,8

 Popisované moduly budou během července 2011 součástí nabídky N-šopíku – pozn. red. J. H.

Přestavování výhybek impulzem pod stálým napětím je vhodné pro přestavníky Peco. Potřeboval jsem vyřešit přestavování výhybek páčkovým přepínačem, tedy pod stálým napětím. K napájení celého kolejiště používám pouze stejnosměrné napětí. V době, kdy je osvětlení, návěstidla na LED, motorové přestavníky, prakticky vše na stejnosměrné napětí, je zbytečné natahovat ještě další vodiče pro střídavé napětí.

  Páčkové přepínače jsou velmi výhodné, levné a viditelně ukazují stav přepnutí. Problémy ovšem tvořily koncové vypínače výhybek. V době, kdy mi vyhořela již třetí cívka v přestavníku nějaké čínské provenience, bylo nutné přijmout nějaké řešení. Také pokusy s mikrospínači u cívkových přestavníků firmy Peco nebyly uspokojivé.
  Vytvořil jsem proto jednoduchý elektrický obvod, který koncový vypínač nahrazuje. Jeho základem je výkonový tranzistor, který je otevřen pouze po velmi krátkou dobu, nutnou k přestavení výhybky. Dále jím  protéká pouze nepatrný proud, cca 3 mA. Je jedno, zda je napětí přivedeno z tlačítka nebo z přepínače. Tak je dokonale zajištěno, že i když by nedošlo k přehození výhybky, žádný proud cívkou neprotéká.

Zapojení

  Princip činnosti podle schéma: Připojením napětí přepínačem, nebo tlačítkem, se přes odpor 10 K a diodu otevře tranzistor T 2. V jeho kolektoru je zapojena cívka přestavníku, kterou protéká proud. Zároveň se přes odpor 27 K nabíjí el. kondenzátor 20 M. Jakmile dosáhne napětí na bázi tranzistoru T 1 určité hodnoty, otvírací napětí, T 1 se otevře. Na odporu 10 K v jeho kolektoru vznikne úbytek napětí, T 2 se uzavře. Kolektorem a tím cívkou přestavníku přestane protékat proud. Čas, po jakou dobu je T 2 otevřen, je dán hodnotami odporů a el. kondenzátoru v bázi T 1. Čas je možno prodloužit zvětšením hodnoty odporu 27 K. Odpor 12 K slouží k rychlému vybití el. kondenzátoru po odpojení napájecího napětí přepínačem. Tím je obvod okamžitě připraven k novému impulzu. Výkonový tranzistor je typ Darlington.
  Ze zapojení vyplívá, že jsou potřeba dva obvody pro jednu výhybku, ke každé cívce jeden. Cena součástek dnes vychází na asi 30 Kč na jeden obvod. Toto zapojení mám prakticky u všech cívkových přestavníků. Většinou vlastní výroby.

Závěr

  Zapojení se výborně osvědčilo u přestavníků Peco, kde spolehlivě pracuje mezi 12 – 14 V stejnosměrných. Dříve bylo přestavování velmi hlučné a přestavník dával doslova rány. Nyní krátký impulz cívku nabudí a ozve se jen cvaknutí po přestavení. Zařízení pracují již několik let bez problémů. Je možno je zapojit i k výhybkám s koncovým vypínačem, například do skrytého nádraží, kam není vidět.

Obrazová příloha

Obr. 1, 2, 3 – Impulzní přestavník výhybek namontovaný zespodu k základové desce kolejiště

Text a foto N vlaky JK

 _________________________________________

Připomínka Martina Pinty

Jak bych tak řekl jemně – toto zapojení se mi nelíbí a píšu  to jen proto, aby si snad nikdo nemyslel, že jiné, elegantnější řešení není. Příkladem toho je např.:
http://www.volny.cz/masinky2003/ovladani_prestavniku.html
nebo
http://modelyh0.com/tema/prestav/prestav.htm
Nabízené řešení je podle mne drahé a pracné a jde vyřešit JEDINÝM kondenzátorem pro OBĚ cívky, tedy pro přestavník.

Autor k této poznámce podotkl, že v době, kdy tento problém řešil, ještě neměl internet a jelikož taková zapojení neznal, našel řešení vlastní. „Dnes už znám i tento způsob přepínání,“ píše k Martinově připomínce. „Jak sám vidíš, vždy je více možností. Je to věc názoru. Když jsem to řešil, zdály se mi kondenzátory příliš velké a cenově nijak výhodnější. Nevím jak fungují s přestavníky Peco, nezkoušel jsem to. Mě se jeví tento způsob jako tišší. Zároveň mi LED připojené k přepínači opticky signalizují na panelu směr polohy výhybky, což u jiného zapojení nejde. Je to jedna z možností, nikomu nic nevnucuji,“ dodává.

K tomu nejspíš není co dodat. Prostě jedno z možný řešení…