Railnet

Osvetlenie pre traťové moduly

Moduly | Peter Harmady, 06. 09. 2014 (4879 zhliadnutí)


Mám niekoľko traťových modulov a zastávok, pri ktorých som zvažoval doplnenie funkčným osvetlením. Ale ťahať napájanie pre každý taký modul kvôli jednej-dvom lampičkám sa mi nechcelo. Znamená to predlžovačky 230V a sieťové zdroje, a to všetko toľkokrát, koľko takých modulov osvetlím. Napríklad Potopa, využívaná ako vjazdový návestný modul, sa zvyčajne nachádza maximálne jeden modul od najbližšej stanice a teda zároveň aj zdroja 230V, ale traťové moduly Bača a Predmestie alebo zastávky Kameňolom a Podlužany sú od ostatných staníc a zdroja 230V často pomerne ďaleko. Pri tohtoročnej rekonštrukcii Kameňolomu som kvôli prítlaku jazykov nahradil pôvodný výlučne mechanický prestavník kombináciou pôvodnej kľúčovej mechaniky a Tortoisom, ktorý už tiež potrebuje napájanie. Okrem ťahania 230V káblov a zdroja ide aj o ďalší prepravný priestor. A tak som sa to pokúsil kacírsky zoptimalizovať.

Norma pre moduly, ktorú v našich končinách (takmer úplne) dodržiavame, je Zababov TT-ČSD, verzia 2.0 z roku 2009. Uvádza sa v nej okrem iného to, že nie je dovolené odoberať napájanie pre príslušenstvo z rozvodu koľají.

Rozvody pre ovládanie HDV poskytujú obvykle zaťažiteľnosť aspoň niekoľko jednotiek Ampérov. Odber lampičiek je podľa typu a svietivosti pod 15mA, odber Tortoise prestavníka neprekročí 20mA. Celkovo teda ide pri 4 lampičkách a jednom Tortoise o odber pod 100mA a to už s rezervou. Spolu to predstavuje maximálne 5-10% z prúdu zvyčajných boostrov, či už je to SPAX, VEDZES alebo niečo iné. Detekcia vozidiel na koľajisku aspoň v našich končinách nie je vôbec využívaná. Z týchto dôvodov som si dovolil na niektorých moduloch aplikovať riešenie, ktoré „kradne“ obmedzené množstvo elektriny pre napájanie príslušenstva z výkonového DCC signálu v koľajniciach generovaného boostrami. Je to výlučne z výkonového koľajnicového rozvodu (banánikového) používaného na pohon hnacích vozidiel a nie z X3 rozvodu realizovaného cez RJ12 konektory, ktorý je na tom výkonovo podstatne slabšie. Tento spôsob sa dá teoreticky využiť aj pre vlakodromy, nie je nevyhnutné ťahať dlhé napájanie pre osamotenú lampu kdesi na opačnom konci koľajiska, prípadne riešiť navyše aj ďalšie konektory na segmentových koľajiskách.

Odber z koľajnicového rozvodu je limitovaný na hodnotu napríklad 100mA pomocou odporu alebo polyswitch poistky. V prípade potreby (buď z technických príčin - napríklad detekcia prítomnosti vozidiel - alebo len kvôli formálnemu lipnutiu na norme) je možné obvod kompletne odpojiť vypínačom. Vtedy je ale možné pripojiť externý zdroj cez klasický napájací konektor. Takto je zapojenie univerzálne – ak nemôžem využívať energiu z koľajníc, mám možnosť využiť externý zdroj. Ak môžem, tak ju využívať budem a nemusím ťahať ďalšie káble.

Polyswitch poistky (označované aj PTC alebo PPTC) majú nelineárny priebeh odporu, nad hraničným prúdom ich odpor narastá a obvod prakticky odpoja. Cez poistku ale musí pretekať aspoň určitý prúd, ktorý ju drží „rozpojenú“. Po odstránení skratu a teda aj tohto malého pretekajúceho prúdu PTC poistke klesá postupne odpor na pôvodnú, pomerne malú hodnotu. Má to aj určitú zotrvačnosť a odpor v zopnutom stave nie je nulový, ale v tejto aplikácii (i mnohých ďalších) to vôbec neprekáža. PTC poistky dostanete dokonca s menovitým prúdom už od 15mA (dokonca aj v GME), pre tento účel však vyhovujú typy okolo 100mA.

Dnes je na trhu široká ponuka rozličných napájačov, stabilizovaných i nestabilizovaných, s pevným i nastaviteľným napätím a dokonca vymeniteľnými konektormi a prepínateľnou polaritou. Ale z pozostalosti po rozličných elektronických zariadeniach viacerí máme doma mrte napájačov s výstupným napätím medzi 9-20V. Takže je omnoho jednoduchšie vstup usmerniť, filtrovať a obmedziť stabilizátorom než strážiť, ktorý napájač použijem práve na tento účel. Tým pádom nie som obmedzený ani polaritou jednosmerného napájača a ani použitím striedavého napájača, pokiaľ majú napätie v „rozumnom“ rozsahu.

Je to vlastne len základné zapojenie s integrovaným 78XX stabilizátorom. Plošný spoj je pripravený nielen pre nízkovýkonové puzdro TO92, ktoré výkonovo postačuje (100mA), ale aj pre puzdro TO220 (do 0,5A-3A), preto na schéme vidieť dve inštancie 7812. TO220 nie je o tom, že chcem odoberať väčší prúd, ale o tom, že sa v šuplíku skôr vyskytuje (aspoň v tom mojom). Ani na hodnote stabilizátora až tak nezáleží – pre LEDkové lampy podľa počtu v sérii stačí aj 7809 a pre jednu aj 7805. Jedine kvôli Tortoisom je dobré mať pre odporúčanú hodnotu napätia 7812.

Na vstupe sú dva usmerňovacie mostíky. Horný B1 bude využitý pri poriadnom napájaní z vonkajšieho zdroja cez napájací konektor, spodný B2 cez prívody JP1-4 od koľajníc. Medzi JP a koľajnicami je ešte spínač, stačí jednopólový (SPST). Usmerňovače sú totiž dva aj kvôli oddeleniu oboch napájacích vstupov, čiže bez problémov môžem mať súčasne v J1 napájací zdroj a JP pripojené na koľajnice. Dá sa to riešiť aj viacpólovým prepínačom (DPDT), ale použiť druhý malý usmerňovač je efektívnejšie než prepínač kvôli miestu, používaniu a aj cene. V mieste R1 má byť PTC poistka alebo odpor s funkciou obmedzenia prúdu odoberaného z koľajníc.

Výstup zo stabilizátora je vyvedený na dva vývody (+12V, napríklad pre Tortoisa) a na štyri nezávislé okruhy pre lampičky, pričom každý okruh už obsahuje rezistor a trimer v sérii pre doladenie jasu konkrétnych lampičiek. Ako pevný R2-R5 je vhodné pri 7812 použiť aspoň 820R až 1k2 (vtedy maximálny prúd LEDkami neprekročí 10 až 14 mA) a nastaviteľný trimer napríklad 25k. Toto umožní nastaviť požadovaný jas LEDkami v dostatočne širokom rozsahu. Zhodný typ lampičiek je možné dať do série na jeden výstup (maximálne 4-5kusov kvôli celkovému úbytku), ale keď sú lampičky rôzne, prípadne na module sa nachádzajú v inej úlohe, radšej ich dám na rozličné výstupy, aby som ich jas mohol nastaviť individuálne. Ledky sú napájané jednosmerne, čiže neblikajú tak ako je to možné vidieť na niektorých polvlnovo usmernených realizáciách a ani nie sú namáhané v závernom smere.

Variabilita je pomerne široká:

  1. Ak nechcem kradnúť napájanie z koľajníc, tak osadím len horný usmerňovač B1 a používam dôsledne sieťový zdroj.
  2. Ak nechcem používať sieťový zdroj, lebo možno na „prísnejších“ stretnutiach oželiem svit lampičiek než by som ťahal napájanie, tak nemusím osádzať B1 a ani J1 (ak ale je na module výhybka, tak asi z niečoho ju napájať musím, vtedy sa sieťovému zdroju neviem vyhnúť).
  3. DPS osadím prakticky ľubovoľným 78XX stabilizátorom, aký doma nájdem a vždy len jedným – IC1 alebo IC2.
  4. V mieste R1 nemusí byť PTC poistka, stačí rezistor 100R/2W.

  5. Ak napájam len rovnaký typ lampičiek a majú mať vždy rovnaký jas, stačí mi osadiť len jeden trimer s rezistorom v sérii, hoci DPS je pripravená až pre štyri okruhy.

DPS som riešil v dvoch variantoch, v tom prvom (zelená DPS na fotke) je ešte len jeden usmerňovač, preto sa hodí na aplikáciu buď len na kradnutie z koľajníc alebo len na externý sieťový zdroj (body 1 a 2), čierna DPS už predstavuje dvojité riešenie. Tu je dobre vidieť, že pozície oboch 78XX zo schémy sa na DPS prekrývajú.

Popisované zariadenie síce nie je v súlade s normou pre moduly citovanou na začiatku článku, avšak znižuje alebo dokonca eliminuje riziká, pre ktoré toto konkrétne ustanovenie normy vzniklo (pri dodržaní odpojiteľnosti od rozvodu koľajníc vypínačom a obmedzením odberu pomocou R1) a zároveň ponúka alternatívu k nepraktickému samostatnému napájaniu takého príslušenstva, ktoré má naozaj veľmi nízky odber.

Dodatok

Na základe pripomienok uvádzam doplnenie pôvodného článku, aby toto celé vyhovelo transparentnejšie a bezproblémovo aj prísnejším pravidlám. V podstate ide len o realizáciu toho, čo písal Dano v pripomienkach 08.09.2014 15:58:30.

 

Zapojenie teda bude mať len jeden usmerňovač a len jeden vstup. Platí tým pádom už len zelená DPS a na schéme zmizne J1 a B1. Vstup do DPS je realizovaný cez napájací konektor/samičku na kábliku (napríklad v gme 806-247).

Polarita je ľubovoľná.

Koľaje budú vyvedené cez káblik so samčekom (v gme 806-246):

Ak nechcem alebo nemôžem odoberať prúd priamo z koľají, do prvého káblika vedúceho k DPS zasuniem napájací zdroj 12-20V (striedavý alebo jednosmerný). Vtedy je obvod osvetlenia úplne nezávislý na koľajniciach a nie je problém s normou. Ak odoberať napájanie z koľají môžem, tak len zasuniem jeden káblik do druhého a nemusím riešiť samostatný zdroj a ostatné nevýhody, ktoré z toho plynú.

Takto bude jasné už pri letmom pohľade na spodnú časť modulu, či osvetlenie modulu využíva napájanie z koľajníc a kto kradnúť elektrinu takto nechce, nemusí pochopiteľne samčekový káblik na koľaje ani osádzať.

[Akt. známka: 0,00 / Počet hlasov: 2] -      + 

Pridať nový komentár

zdeno 07.09.2014 15:57:39

Je vlastne otazne, ci je lepsi samostatny rozvod 12V nebo pridat dalsi booster. Oboje vyzaduje napajec s 230V rozvody.

Reagovať

Boco 08.09.2014 09:04:47

Re:

Zdeno, ja som to pochopil tak, ze nic sa netaha ani nepridava, len sa vyuzije DCC z trate na ovetlenie, pripadne napajanie prestavnika(tortoisa , mala spotreba), pri nejakej jednoduchej vlecke. Ako Harmi spomenul, len kradnes napajanie z trate.

Reagovať

harmi 08.09.2014 10:00:31

Ja zase chapem Zdenovu otazku tak, ze sa zamysliet, ci netahat na taketo pomocne ucely 12V rozvod navyse k X3, X1, telefonom atd. To by zase chcelo dalsie kabelaze, normu okolo konektorov atd. Posilnovat boostre zase nechceme kvoli zvysovaniu skratoveho prudu a roztavenym zberacom ci kolieskam. Takze stale vidim ako optimum na male odbery kradnut z kolajnic z existujuceho rozvodu a pre vacsie odbery to riesit samostatne cez vlastne napajace.

Reagovať

Boco 08.09.2014 12:48:17

No keby chcel mat layout vysvieteny ako Vaclavak, tak by to bolo veru aj treba tahat :)

Reagovať

dano 08.09.2014 15:58:30

Volakedy, ale aj dnes...

sme pouzivali "pipak" pre kontrolu spojenia modulu. Ked tam nahodou bude takyto modul a bude nahodou zapnute kradnutie, urcite mi ho pipak "chyti" a nebudem vediet preco mi TO ukazuje akoze skrat.

Ja osobne nemam s tymto kradnutim problem, ale je dolezite aby "toto" kradnutie bolo odpojitelne vyditelnym sposobom. Packovy prepinac nevidim ako viditelny sposob - neviem na ktoru stranu ta packa ma byt prepnuta. Preto by som to robil len s jednym usmernovacom a na kabel, ktory "kradne" napajanie by som naletoval rovnaky steker ako je napr. na trafaku. A ked rozbalujem modul, tak ho vystrcim z napajacieho modulu. Ked layout je zapojeny a vsetci su spokojni - prebehne testovacia jazda - steker zapojim :)

DanoM

Reagovať

zdeno 09.09.2014 19:22:13

ja jsem naznacil dva okruhy otazek :
rozvod 230 V, ktery je rizikovy a problemovy a jeho vetveni a rozsirovani a
zakaz odberu z trakce lokomotiv, teda moznost extra napajeni a to zase potrebuje 230 V.
---
Jinak idealni je banankovy system, kdy je videt, ci je to pripojene, nebo ne.
---
Boostre jsem myslel paralerne na samostatne useky. Ne je posilovat, 3A boostre bohate staci, jen zase pribyvaji 230V zasuvky. ;-(

Reagovať

Roman 21.10.2014 14:13:02

A co to riesit nezavisle. Teda napajat osvetlenie z akumulatorov a tie nabijat za svetla zo solarnych clankov. Solarny panel 5V 0,5W stoji na e-bay nieco okolo 3e, akumulatory sa daju tiez lacno zohnat. Svetla su teraz uz aj tak vsetko LED.

Reagovať

Pridať nový komentár