Honzíkovy vláčky

Elektronická pojistka nejen pro DCC

Autor: Bohuslav Partyk Vydáno: 3.4.2012

Jak již název napovídá, jedná se o elektronickou verzi velmi důležité součástky každého zdroje elektrické energie. I když byla navržena pro modelovou železnici, její využití není jen pro DCC, ale lze ji použít univerzálně. Na rozdíl od tavné pojistky, zde po odstranění problému (zkratu, přetížení) dojde k automatickému návratu do původního stavu. Správnou i poruchovou funkci indikují LED diody (nejlépe jedna dvoubarevná).

 

  Proud, při kterém dochází k aktivaci pojistky (rozpojení obvodu), určuje jediná součástka – speciální termistor – tzv. vratná proudová pojistka (anglicky nejčastěji polyswitch fuse). Činnost pojistky je popsána např. ZDE. Obvody jsou navrženy ve dvou verzích – pro střídavý i stejnosměrný proud, pro maximální proud 4A a napětí do 30V.
Kromě proudové ochrany je možné obvod na desce rozšířit o další dvě funkce.  Jednak je to přepěťová ochrana proti vysokonapěťovým impulzům ze vstupu (přepětí v elektrorozvodné síti vznikající při bouřce nebo rozpínání indukční zátěže), kterou zabezpečuje varistor na vstupu (V1, V101 nebo V3). Dále je zde ochrana proti poruše zdroje projevující se zvýšeným napětím ze zdroje (chyba stabilizátoru, zkrat v transformátoru apod.). Tuto funkci plní moderní polovodičová součástka – tzv. transil na výstupu (TR1 až TR3). Funguje podobně jako Zenerova dioda, ale snese daleko větší přetížení (typicky výkon 1 – 2kW). Při překročení povoleného napětí se stane vysoce vodivým, fakticky vyzkratuje výstup a proud odpojí proudová pojistka. Navíc pracuje velice rychle, čímž chrání další elektroniku za zdrojem. V obvodě pro střídavý proud je použitý bipolární transil, ve stejnosměrném pak unipolární transil, tento chrání navíc před přepólováním zdroje.

Obr. 1 – Schéma pojistek pro střídavý i stejnosměrný proud

  Při stavbě kolejiště obvykle potřebujeme několik zdrojů napětí – pro trakci, pro doplňky, pro řídící elektronické obvody … (viz např. ZDE).  Deska s plošnými spoji proto obsahuje z výroby tři oddělitelné nezávislé části, dvě jsou pojistky pro střídavý proud (AC) a třetí (spodní na obr. 2) pro stejnosměrný (DC).  Každá může být osazena jinými součástkami podle potřebného proudu a napětí. Navíc umožňuje osadit na místě vstupního varistoru a vratné proudové pojistky součástky s roztečí jak 5 tak i 7,5 mm (jsou označeni V1A a V1B, PS1A a PS1B apod. a na výkresu desky mají symbol kondenzátoru). Lze tedy použít součástky různých velikostí i výrobců. (Kromě toho, vratné proudové pojistky je možné zapojit dvě paralelně a dosáhnout tak i jiné hodnoty vypínacího proudu – součet vypínacích proudů obou součástek.)  Všechny součástky druhého kanálu pojistky pro střídavý proud mají v osazovacím plánku prefix vyšší o 100. Varistory i transily je možné vynechat bez toho, aby byla narušena funkce proudové pojistky. Deska je úmyslně navržená větší (80 x 100 mm, resp. cca 25 x 100 mm jsou její jednotlivé části), aby nebyl problém s montáží a připojováním silnějších vodičů.

Obr. 2 – Deska s plošnými spoji

Rozpis součástek:

položka	typ / hodnota	poznámka
CON1, CON2, CON101, CON102, CON8, CON7	Svorkovnice dvojpólová	např. ARK300V-2P
CON3, CON103, CON9	dutinková lišta (3 dutinky)	např. z SIL10PZ
CON3A, CON9A	kolíková lišta (3 kolíky)	např. z PRSL 20
LED1, LED101	dvoubarevná LED se společnou anodou *)	lze použít i dvě samostatné diody zelená/červená  (modrá/červená)
LED3	Dvoubarevná LED, 2 vývody (antiparalelní zapojení)	lze použít i dvě samostatné diody zelená/červená  (modrá/červená)
R1, R101, R3, R4	odpor 2k2
D1, D101	dioda 1N4148
V1, V101	Varistor, podle napětí	pro max.20V střídavých vhodný typ např. VCR07D330KAR
V3	Varistor, podle napětí	pro max. 14V stejnosměrných např.  VCR07D180KAA
PS1, PS101,PS3	vratná proudová pojistka (polyswitch), podle proudu	pro 3A např. PFRA.300, pro 4A RUEF400, pro 1,35A RDL60V135 apod.
TR1, TR101	bipolární transil, podle napětí	pro  střídavé napětí 20V např. 1,5KE22CA**), pro 25V např. 1,5KE27CA
TR3	unipolární transil, podle napětí	pro stejnosměrné napětí 15V  např. 1,5KE18A, pro 12V např. 1,5KE15A, pro 5V např. 1N5908

*) je možné použít i dvoubarevnou LED se společnou katodu, ale musí se opačně zapojit D1 !
Uvedené jsou typy součástek podle označení GM Electronic

**) oprava autora dne 15. 2. 2018 – viz komentáře za článkem

 

_________________________________________________________________

Dodatek

  Ve svém původním zapojení (a netvrdím tím, že jinde nelze nálézt podobné nebo identické, protože je úplně trivální) jsem používal pouze červenou LED indikující přetížení. Spolu s odporem (a při verzi pro střídavý proud také se sériovou ochrannou diodou) byla LED zapojená paralelně k PPTC. Zelenou diodu jsem někdy vynechával, jindy byla s ochranným odporem zapojena paralelně k výstupním svorkám. Až časem jsem zejména pro úsporu místa  začal používat dvoubarevnou LED, tak jak je to popsané v tomto článku.
Po jeho publikování jsem byl upozorněn autorem webu vlakytt.cz Pavlem Mihulou na jeho řešení popsané ZDE. Článek jsem kdysi viděl, ale vzhledem k tomu, že se jedná o stejně jednoduché zapojení jako je to mé, nevěnoval jsem mu velkou pozornost. Zapojení je až na ochrannou diodu identické s mou verzí pojistky pro střídavý proud (neobsahuje také přepěťovou ochranu). Nicméně uznávám, že bylo publikováno o tři roky dřív, než mé řešení a měl jsem se o něm zmínit, za což se omlouvám. Obvod pro stejnosměrný proud je odlišný a je zapojený až za usměrňovač, čímž ho také chrání.

Bohouš Partyk

___________________________________________________________

_

Rubrika: Elektronika, TECHNIKA, ZPRÁVY
Počet přečtení: 20 318 | Tisknout: | Poslat: