Přepínač programovací koleje

  1. Úvod
  2. Funkce
  3. Zapojení
  4. Schéma
  5. Konstrukce
  6. Výroba
  7. Závěr

Úvod

Důrazně upozorňuji, že popisuji systém Lenz, a že jiné systémy mohou mít stejné nebo podobné jen dílčí části !!!  V článku Komponenty jsou detailnější informace o některých použitých prvcích.

    Použití tohoto "zařízení" je závislé na chování sběrnic J-K a P-Q a nevylučuji, že lze použít i s jinými centrálami, než Lenz.

    A ještě malá poznámka. Následující text je určen výhradně pro ty méně znalé. Právě pro ně jsem se rozhodl na tomto triviálním "zařízení" detailně popsat jednoduché výpočty, různá úskalí, ale i možnosti konstrukčního uspořádání v několika variantách. Těm zkušeným jistě postačí to první, základní schéma. Také používání aplikace Eagle a výroba desky plošného spoje (DPS) je pro většinu kolegů zbytečná. Nechat si desku vyrobit stojí pár korun. Když však standardní postupy nevyhovují, mohou následující informace přijít vhod.

Na začátek článku

Funkce

    Pokud je jako Programovací kolej použita část běžného kolejiště (je to rozhodně výhodnější, než používat část oddělenou), pak je třeba při programování lokodekodérů vždy tuto část odpojit od J-K a  připojit na výstup centrály P-Q. Klasický dvoupólový přepínač. Popsáno to už bylo. V praxi to u mne znamenalo ... najet do programovacího úseku, zvednout se ze židle, dojít k přepínači v kolejišti (dva kroky), přepnout, zpět si sednout, nastavit CV, dojít k přepínači, přepnout, dojít k židli, sednout...atd. Může se zdát, že přeháním. Při jednorázovém nastavení CV to je ještě v pohodě, ale když se při tom měří stopkami třeba rychlost a po každé změně je třeba ji ověřit ... prostě, dost to otravuje. Východisko je velmi jednoduché.

Na začátek článku

Zapojení

    Celkové schéma a pochopitelně i invence je z dílny výrobce centrály, tedy Lenz.


Celkové schéma přepínače PQ - JK.
(Obrázek Lenz.)

    Už v článku Elektrické zapojení základních komponentů bylo schéma tohoto zařízení uvedeno. Ovládání bylo ovšem pouze ručním přepínačem. Zde je přepínání uskutečněno relátkem, napájeným trakčním signálem J-K. Sběrnice J-K je totiž závislá na programovacím módu centrály. Funguje to tak, že v okamžiku zápisu nebo čtení (Read/Write, R/W) CV se výstup J-K vypne. Napětí J-K lze pak použít k napájení relé. Po ukončení programovacího módu se J-K opět obnoví. Je to tak triviální, že další popis snad není potřeba. Jen zdůrazňuji, že J-K vypíná skutečně až po prvním zápisu či čtení CV. Pak je vypnuto až do doby, kdy programovací mód opustíme.

    A pozor!!! Pokud je v přepínaném kolejovém úseku proudový detektor obsazení (DO, např. Lenz LB101, DIGI-CZ a pod.), bude na svorky přípravku JKD přivedeno až toto detekované napětí, jinak řečeno, ty dva vodiče, které jsou na programovací kolej přivedeny při normálním provozu. Svorky JK jsou pak připojeny rovnou na sběrnici J-K centrály.

Na začátek článku

Schéma

    Stejně, jako ostatní termíny (konstrukce, zařízení a pod.), i schéma je prosté.


Zařízení sestává doslova jen z pár součástek, oproti originálu od Lenze je doplněn jen odpor R1 (sníží napětí na relé, aby se nepřehřálo) a signalizace stavu LED diodou s předřadným odporem R2. Pro případ současně detekovaného úseku jsou přidány také další dvě svorky (JKD), protože napájení relé by způsobilo trvalou detekci úseku.

Nemá cenu uvádět přesný soupis součástek, použít lze šuplíkové zásoby.

 1) Abych ukázal, jak jsou tyto výpočty snadné, jednoduchý příklad.


Schéma pro výpočet předřadného (sériového) odporu R1.

RC = 200 Ω        odpor cívky relé
R1 = 100 Ω         sériový odpor
U1 = 17,5 V        napětí sběrnice J-K
U2 = 15 V           napětí za můstkovým usměrňovačem
U3 =   5 V           napětí na odporu R1
U4 = 10 V           napětí na cívce relé

    Obdélníkové napětí sběrnice J-K se usměrní můstkovým usměrňovačem. Na diodách je nějaký úbytek, takže napětí U2 bude o něco nižší, asi 15 V. Toto napětí se rozdělí ve stejném poměru, jako jsou hodnoty odporu R1 a cívky relé RC (při jiných hodnotách jde o běžnou trojčlenku).

    Výkon P [W] (výkonová ztráta) odporu R1 se vypočte z napětí U3  [V] na tomto odporu a z jeho hodnoty [Ω]. 

        P = U2 / R = 52 / 100 = 0,25 W

    Měl by tedy postačit i odpor z řady 0204, který má 0,5 W. Větším 0207 na 1 W ovšem nic nezkazíme. (Já použil dvouwattový.)

    Raději připojím i celkové připojení.


Pokud není Programovací kolej také detekovaným blokem, je to prosté.


Pokud je Programovací kolej detekovaným blokem, je nutno jen oddělit napájení relé, neboť to by způsobilo trvalou detekci obsazení. Proto jsou na přepínač přidány ještě svorky Kd a Jd, které jsou v předchozím případě propojené s J a K. Stejnou službu by asi udělalo napájení detektorů obsazení až na výstupu přepínače, to jsem ale už nezkoušel.

Omlouvám se za poněkud složité pojmenování svorek PQ. Eagle ještě není mým kamarádem (byl to první pokus).

Na začátek článku

Konstrukce

    Jak psáno v úvodu, ukážeme si i některé další konstrukční možnosti. Jednu z variant výroby plošného spoje jsem už popsal. Zde přijdou na přetřes možnosti další. V případě jednoduchého zapojení se totiž přímo nabízejí.

  1. hnízdo - nejjednodušší, nejlevnější, nejrychlejší, nejhůře vypadající.
  2. zkušební deska
  3. DPS - metoda dělících čar

ad 1)    Při jednoduchém zapojení, malém počtu součástek, nízké opakovatelnosti i ne zcela hotovém záměru je systém hnízdo tou správnou volbou. Nepotřebujeme žádné desky plošných spojů (DPS) a vynecháme i svorkovnice. Snadno se upravuje, mění součástky, ověřuje funkce. Nelíbí-li se nám konečný vzhled, je možno přejít na nějakou variantu s DPS. Pokud je už obvod vyzkoušený, je možno použít upravenější variantu, kde zkrátíme vývody a součástky lépe uspořádáme. Důvodem není ani tak vzhled, jako především zamezení zkratů a větší mechanická stabilita.

ad 2)    Zkušební deska, kterých je na trhu mnoho různých provedení, by neměla chybět nikomu, kdo pracuje s elektronikou. Je to vlastně hnízdo, upravené elegantnějším, ale hlavně stabilnějším a přehlednějším způsobem. Součástky jsou více roztaženy, přehledněji uspořádány. Úpravy jsou stejně snadné, jako u předchozí varianty. Snadno lze také už použít svorkovnice. Po ukončení výzkumu a ověření funkce lze desku i předělat více k obrazu klasické DPS, a tak ji ponechat.

ad 3)    DPS metoda dělících čar je už klasická DPS. Jen místo vodivých čar (spojů), je rozdělena čarami nevodivými, dělícími. Systém dělících čar je nejjednodušším a nejrychlejším řešením, hlavně při malé opakovatelnosti.  A není třeba žádných chemikálií, stačí běžná modelářská frézka. Naznačí se jen důlčíkem pájecí body (přesně hlavně pro relé, příp. svorkovnice), ostatní se vyškrabe nebo odfrézuje. Tato metoda má své výhody i nevýhody.

    Na závěr pár obrázků. Jako nástroj na tvorbu DPS byl použit EAGLE Light (CZ). Vše je zobrazeno ze strany spojů.



Obrazec plošného spoje se nakreslí v pravoúhlé úpravě.


V nějakém obrazovém editoru se dokreslí dělící čáry a pájecí body (červeně).


Takto pak vypadá "mustr", šablona pro výrobu. Teď už jen důlčík, fixa a frézka.

    Všechny obrázky jsou ke stažení v souboru PDF.

Na začátek článku

Výroba

    Schéma, plány, návrhy, vše je připraveno, teď do práce.

    Nejprve jsem vyrobil systém hnízdo. Především proto, abych na přání jednoho konzultanta vyzkoušel i zcela běžné součástky. No, součástky, vlastně jen ty diody. Na místě usměrňovače přišel běžný můstek B250C1500, jako ochranná dioda k relé pak 1N4007. Funguje to zcela bez problémů.

Označení Typ  
D1 - D4 B250C1500 běžný typ můstku, jaký je třeba v DO DIGI-CZ
D5 1N4007  
R1 0207 100  
R2 0207 1k  
Relé GBR15.2 12 V, cívka 200  Ω, dva přepínací kontakty


Hnízdo v neupravené variantě. Jak bylo řečeno, pro finální použití je třeba trochu zkultivovat.

Zkušební deska je vlastně hnízdo na podložce, proto jsem také výrobu vypustil. Součástky se letují většinou ze strany spojů, podle typu zkušební desky lze i z opačné.

DPS - metoda dělících čar . Následující obrázky tuto metodu ukazují krok za krokem.


Přiložíme šablonu (tisk z přiloženého PDF bez zmenšení) a odůlčíkujeme otvory pro součástky.


Nakreslíme čáry. Fixka, pravítko, záleží na tom, jak pěkné to chceme docílit. (Tupější důlčík a větší kladivo jsem už neměl. )


Teď přijde na řadu frézka (tou zničíme i pěkné, rovné čáry ). Jako nástroj je asi nejvhodnější řezací kotouček malého průměru. To, co je vidět vlevo, je skleněná tabulka, o kterou se fréza dobře opírá.
Následuje pak vrtačka na otvory. Pokud chceme natřít desku nějakým "letovacím" lakem, udělá se to lépe před vrtáním, jinak se otvory zalepí. Já používám běžnou kalafunu, rozpuštěnou v lihu.


Po odfrézování se případně ještě doškrábne (třeba skalpelem) a odstraní se měděné piliny (tvrdší kartáček).
Kontrola proti světlu a rozhodně také zkratoměrem, "kukačkou" je nezbytná. Pěkně každý spoj proti všem sousedním.


Když se někde probrousí, zase se to opraví.


Nakonec byly přidány upevňovací otvory (ty se hodí vždycky) , deska oříznuta (na trochu větší) a osazena.


Hotovo je hotovo.

    DPS systémem frézovaných dělících čar je bezesporu tím nejjednodušším, jak možno plošňák vytvořit. Protože mám ve skříni zahlubovač, šel bych raději cestou laku na nehty, tedy normální samodomo DPS, viz čl. Plošný spoj, ze 2.7.2011 v sekci Příslušenství. Pro ty, kdo mají po ruce nějakou "výrobnu DPS", je jistě domácí tvorba zbytečná. Při větším počtu kusů, ani nemluvě. Ale jeden malý kousek, rychle, prakticky bez ničeho...proč ne?

Na začátek článku

Závěr

    TrainController verze 8 má toto přepínání vyřešeno připojením relé na spínací dekodér. V tom případě si nemusíme lámat hlavu s centrálou, nemá na přepnutí vliv. V případě centrály Lenz zase není nutno v TC 8 používat přepnutí spínacím dekodérem, popisované zařízení to nahradí.

    Při konzultaci na toto téma jsem Jindrovi Fučíkovi položil otázku. Proč to Lenz nevyřešil přímo v centrále? Bylo by to jistě snadné, relátko tam spíná, stačilo by jen lehce upravit zapojení (schéma ovšem nemám), možná použít relé s více kontakty. Prý mu sám majitel, Bernd Lenz, řekl, že nově digi osazená mašina by se měla nejprve dát na programovací kolej, teda připojit na výstupy centrály, označené P-Q. Tam je totiž podstatně slabší zdroj proudu (stovky mA), než na sběrnici J-K, kde je to řádově v ampérech. Při chybné instalaci (zvláště, je-li to samo-domo) může snadno dojít k chybě, která způsobí nenapravitelné škody. Několikaampérový zdroj (J-K) je schopen udělat pěkný masakr. S tím lze jen souhlasit, i když soudím, že i tak by to bylo možno vyřešit snadno a elegantně. To jsou však plané a zbytečné řeči. Plyne z toho však jedno poučení.

Nová mašina s dekodérem, by měla přijít nejprve na programovací kolej (P-Q), kde by došlo k bezchybnému čtení/zápisu (třeba adresa, CV1).

    K přepnutí do programovacího módu dojde ovšem i při pokusu o čtení/zápis (R/W) bez mašiny. Tímto způsobem se tedy programovací kolej (PK) odepne od J-K. Centrála zahlásí ERR02. Z chyby se vyskočí zpět na čtení/zápis CV (stále v programovacím módu). Pak se na PK teprve položí nová mašina, provede se skutečné R/W a teprve pak by se mělo "přepínat". Fakt je, že jsem to takto dosud nedělal a nikdy k žádným problémům nedošlo. Ale "nikdy neříkej nikdy", že?

("Ručního" přepnutí PK do módu programování lze také jednoduše dosáhnout vložením vypínače do jednoho z přívodů J-K. Relé tím odpadne a na programovací koleji je natvrdo P-Q.)

Na začátek článku
Menu

LokoPin    12.10.2013  
  15.02.2016 (poslední editace)
     
Spolupracovali: Jaroslav Hraška, Jindřich Fučík