O tom, co může způsobit nevhodný drát …
Zdánlivě banální otázka. Mnozí se však řídí tím, že cokoliv kovového může vést proud. Svědčí o tom i mnohé diskuse na webu (např. tato). Jaksi zapomínáme na důležitou věc – pracujeme sice s napětím 10 – 20V, které je bezpečné, ale s poměrně velkými proudy, řádově ampéry. A takovýto proud už umí roztavit, nebo alespoň pěkně rozehřát tenký vodič i slabý (zejména datový) konektor. A takovýto vodič v modelu často prochází papírem, polystyrenem nebo jinými lehce hořlavými materiály. Za digitální mašinku jsme ochotni dát těžké tisíce, ale na drátech budeme šetřit 50 korun. A tak můžeme lehce přijít nejen o model, ale i o střechu nad hlavou, nebo i život. V lepším případě se budou vyskytovat náhodné výpadky a rušení, kterého zdroj se jen těžko hledá.
Připomenu jen několik zásad:
1.) Vyhněme se výkonným zdrojům, schopným dát proud třeba 10 až 20A (oblíbené spínané zdroje z PC). Při zkratu na rozvodu jsou skutečně schopné tlačit do rozvodu proud, který jej spolehlivě roztaví, nebo zapálí.
2.) Výstup zdrojů je nutné jistit pojistkami (nespoléhat se na ochranu jen ve zdroji – ta je nastavená na max. proud zdroje! ). Pojistka se dimenzuje podle připojených vodičů (musí se přepálit/vypnout dříve, než vodič!). Raději více samostatně jištěných větví.
3.) O dimenzování vodičů jsou napsány tuny učebnic. Ale cca 3A na 1 mm² průřezu měděného vodiče je vhodná a bezpečná hodnota. Rozhodně se vyhněme různým telefonním drátkům nebo UTP kabelům (s výjimkou úplně jednoduchých obvodů – např. pouliční lampa, osvětlení domečku jednou nebo párem LED).
4.) Nezapomínejme na přechodové odpory a oxidaci – kroucené spoje nejsou ani trochu spolehlivé. Šroubované lepší, ale nejlepší je letovat, pokud je to jen trochu možné.
5.) Konektory musí být s malým přechodovým odporem a dostatečně mechanicky zajištěné. Jeden z vhodných typů jsem popsal na stránce http://www.masinky.info/2010/12/konektory/. I tak není vhodné přehánět to s množstvím konektorů, protože každý z nich je dodatečným možným místem budoucí poruchy.
6.) Pokud plánujete digitální ovládání, nikdy nedělejte z napájecích vodičů (ani z „nulového“) uzavřené smyčky. Vodiče musí být vedeny jako „strom“. Jináč hrozí indukování rušivých signálů. Vzájemně související vodiče vždy stáčejte do kroucených párů (U/V, J/K, +12V/0V a pod.)
Barevné rozlišení vodičů bezpečnost našeho modelu neovlivní, ale až jednou budeme mít model hotový (já jsem ještě takový neviděl), jednotné použití barev nám pomůže při opravách a rozšiřování.
Nějaká univerzální norma neexistuje, na webu Martina Pinty http://lokopin.wz.cz/digital/digital4.htm je jeden z návrhů. Vycházel jsem z něho a doplnil ho o další používaná napětí na mém budovaném modelu. (Vynechávám zpětnou vazbu R/S, já budu používat S88.) Vodiče používám H05V-K a H07V-K o průřezech 0,35 – 1,5 mm². (Vyrábí se v množství různých barev, ale už hůře se kupují. Často jsou k dispozici pouze v cívkách po 100 m. Popis např. na http://www.emat.cz/kabely-vodice/ohebne-vodice-h07v-k-cya – zde lze objednat i menší množství, ale pouze od průřezu 0,75 mm² výše a v barvách černá, bleděmodrá, žluto-zelená, tmavěmodrá, rudá (tedy podle norem pro silovou elektrotechniku). Pro návěstidla a kabeláž uvnitř vozidel doporučuji tenké vodiče podle http://www.eshop-honzikovyvlacky.cz/honzikovyvlacky/eshop/0/0/5/326-Tenke-vodice-NMRA-barvy .
| vodič | funkce | doporučovaný průřez | obchodní označení vodiče | ||
| napájení trakce | |||||
| bílá | U/V 16V ~ | střídavé napájecí napětí | 1,5 mm² | H07 V-K 1,5 BA-bílý /CYA/ | |
| černá | J | digitální signál J – levá kolejnice | 1,5 mm² hlavní rozvod, 0,35 mm² odbočky ke kolejím |
0,35 mm² prodejny GES |
H07 V-K 1,5 ČR-černý /CYA/ |
| červená | K | digitální signál K – pravá kolejnice | 1,5 mm² hlavní rozvod, 0,35 mm² odbočky ke kolejím |
0,35 mm² prodejny GES |
H07 V-K 1,5 RA-rudý /CYA/ |
| napájení elektroniky | |||||
| žlutá | + 16V | rozvod + 16V (před stab. 12V) * | 1,0 mm² | H05 V-K 1 ZA-žlutý /CYA/ | |
| oranžová | + 12V | napájení elektroniky + 12V stab. | 0,5 mm² | H05 V-K 0,5 OR-oranžový /CYA/ | |
| růžová | + 9V | rozvod + 9V (před stab. 5V) * | 1,0 mm² | H05 V-K 1 RU růžový /CYA/ | |
| fialová | + 5V | napájení elektroniky + 5V stab. | 0,5 mm² | H05 V-K 0,5 FI-fialová /CYA/ | |
| modrá | 0 V | napájení elektroniky 0 V | 1,0 i 0,5 mm² | H05 V-K 0,5 SM -sv.modrá /CYA/ | H05 V-K 1 SM -sv.modrá /CYA/ |
* Poznámka k používaným napětím. Z důvodu lepší stability a nižší indukce škodlivých napětí jsem se rozhodl napájení pro elektroniku +12V a +5V nerozvádět po kolejišti centrálně, ale udělat rozvod „předstabilizovaného“ napětí. Lokální stabilizátory (také někdy označované jako „základnové stanice“) pak budou v místech, kde je soustředěných více elektronických modulů (typicky pod zhlavím). Protože míním využít spínané zdroje s malým úbytkem, použiji místo uvedených napětí nižší hodnoty, a to: 7-8V pro 5V a 14V pro 12V (opraveno v lednu 2015).
Průměr nebo průřez ?
Pro někoho triviální informace, ale dostal jsem několik dotazů a připomínek na toto téma. Navíc, i v obchodech se vodiče jednou prodávají podle průměru (nejčastěji amatérské obchody při prodeji drátů na vinutí cívek a transformátorů), jinde zase podle průřezu (obchody s elektroinstalačním materiálem).
Přepočet je jednoduchý – viz matematika ze ZŠ, obsah kruhu S= π*r² , (tedy Pí krát poloměr na druhou – některé prohlížeče nezobrazují správně mocninu). Pokud počítáme z průměru vodiče, je průřez S= π*d² /4 . Pro jednoduchost jsem připravil převodovou tabulku, navíc v ní jsou uvedené hodnoty povoleného proudu pro proudové hustoty 3 a 5 A/mm².
|
vodič |
povolený proud (A) |
||
|
průměr (mm) |
průřez (mm²) | 3 A / mm² | 5 A / mm² |
|
0,1 |
0,01 | 0,03 |
0,05 |
|
0,2 |
0,03 | 0,09 |
0,15 |
|
0,25 |
0,05 | 0,15 |
0,25 |
|
0,4 |
0,13 | 0,39 |
0,65 |
|
0,5 |
0,2 | 0,6 |
1 |
|
0,7 |
0,38 | 1,14 |
1,9 |
|
1 |
0,79 | 2,37 |
3,95 |
|
1,25 |
1,23 | 3,69 |
6,15 |
|
1,5 |
1,77 | 5,31 |
8,85 |
|
2 |
3,14 | 9,42 |
15,7 |
|
0,25 |
0,05 | 0,15 |
0,25 |
|
0,36 |
0,1 | 0,3 |
0,5 |
|
0,56 |
0,25 | 0,75 |
1,25 |
|
0,67 |
0,35 | 1,05 |
1,75 |
|
0,8 |
0,5 | 1,5 |
2,5 |
|
0,98 |
0,75 | 2,25 |
3,75 |
|
1,13 |
1 | 3 |
5 |
|
1,38 |
1,5 | 4,5 |
7,5 |
| 1,78 | 2,5 | 7,5 |
12,5 |
Stejná tabulka je ke stažení ve formátu MS Excel, navíc obsahuje políčka se vzorečky, pomocí kterých lze dopočítat údaje pro jiné geometrické hodnoty.
Aby to zase nebylo tak jednoduché … U nás i v celé Evropě už dlouhá desetiletí používáme metrický systém, ale jsou krajiny, které ze zvyku (nebo podle mého názoru spíš z pocitu nadřazenosti…) na něj nechtějí přistoupit. A jak se svět globalizuje, tyto archaické míry se vrací i do Evropy. Navíc, jako vždy, Amerika se o chlup musí lišit od britského systému. Proto uvádím link na přepočítací tabulku průměrů AWG (American Wire Gauge) na metrickou míru – převod najdete ZDE. SWG (British Standard Wire Gauge) se naštěstí příliš nepoužívá. Důležité je pamatovat si, že čím vyšší číslo AWG, tím tenčí je vodič.
Dodatek:
Kolega modelář Josef Linduška z KŽM Velké Meziříčí ( http://www.kzmtt.cz/ ) mi poslal informaci o e-shopu Autokabel.cz, na kterém lze zakoupit vodiče nejrůznejších průměrů a barev, navíc s tenkou izolací (méně váží a lépe se s takovým kabelem pracuje). Děkuji, určitě se bude hodit i jiným.