Elektronici v našem klubu řešili, jak napájet celé sestavené kolejiště z modulů tak, aby byl zajištěn dostatečný proud do všech lokomotiv při zachování dostatečné ochrany proti přetížení a zkratu. Přirozeným řešením je rozdělit kolejiště na několik úseků a ty napájet zvlášť. Zbývá jen vyřešit přechod vlaků mezi těmito úseky, což nemusí být nejjenodušší.

Shodli jsme se na používání jediné centrály, protože přechod mezi centrálami a přenos adres mezi nimi by zanášel zbytečné komplikace. Než jsme se pustili do vlastního bádání, zjistili jsme, jak to dělají ostatní. Bohužel jsme došli k názoru, že žádné používané řešení není ideální a vždy se jedná o více či méně problémový kompromis.

Problémy při přejíždění mezi zvlášť napájenými úseky

1. fázový posun hran DCC signálu
2. různá hodnota výstupního napětí jednotlivých zesilovačů
3. plovoucí napětí mezi dvěma úseky (neukotvená zem)
4. přenos zkratů mezi úseky přes lokomotivy

Řešení fázového posunu

Pokud budeme část kolejiště napájet z centrály a jiné části z jiných zesilovačů, budou signály v kolejích jiných úseků zpožděny. Toto zpoždění je dáno rychlostí šíření signálu po vodiči k zesilovačům a především vnitřním zapojením součástek zesilovačů, na nichž se eliminovat nedá. Různé druhy zesilovačů mají různé zpoždění. Velikost zpoždění je v rámci zesilovačů Roco v řádu jednotek procent doby DCC impulzů. Při přejezdu lokomotivou mezi zvlášť napájenými úseky tak může způsobovat zkrat na obou zesilovačích klidně až 10 % jimi dodávaného napájecího proudu, který se spíná a teče přes kolečka a vnitřní obvody lokomotivy, kterým to pochopitelně nesvědčí. Navenek se zkrat projevuje slabým pískáním. Řetězením zesilovačů se chyba a tedy i zkratový proud může sčítat.

Minimalizace rozdílů v posunu DCC signálu můžeme dosáhnout použitím DCC centrály jako pouhého zdroje DCC signálu a kolejiště napájet několika stejnými zesilovači (tak to řeší Zababov). Rozvedeme referenční DCC signál buď zvláštním boosterovacím kabelem, jako součást LocoNetu, nebo doplňkem signálu XpressNetu. Všechny zesilovače napojíme na tento signál a protože mají zesilovače téměř stejné zpoždění (rozdíl daný tolerancí použitých součástek bude nepatrný), bude i fázový posun zanedbatelný. Počítáme, že by měl být znatelně pod 1 % doby DCC pulzu.

Druhou možností řešení fázového posunu je využití jednoho super výkonného zesilovače (tak 8 – 15 A), který utáhne celé kolejiště naráz. Jednotlivé úseky budou rozděleny a napájeny přes oddělené elektronické pojistky.

Řešení rozdílné hodnoty výstupního napětí

Můžeme srovnat výchozí napětí na výstupu zesilovačů tím, že použijeme stejný typ zesilovačů nebo si napětí z centrály nastavíme (u ní to lze). Problém je v tom, že zesilovače nemají dostatečně tvrdé zdroje a nedodávají shodné napětí při různém odběru proudu, takže v úseku se čtyřmi jedoucími lokomotivami poklesne napětí více, než v úseku s jednou lokomotivou. Vhodným řešením tohoto problému bude zbudování přechodového úseku, vizte níže.

Řešení rozdílného potenciálu (plovoucí země)

Napětí za napájecím transformátory zesilovačů vytváří oddělený napěťový zdroj (SELV), který není potenciálově vázán k uzemnění. Není vhodné kolejnice kostřit vůbec. V případě kostření rozdílné kolejnice každého zesilovače dojde při přejezdu vlaku přes kostření ke zkratu.

Je také třeba mít řešen přechod mezi úseky kolmo na směr tratě – obě kola jednoho dvoukolí přejíždějí do dalšího úseku naráz. Není možné jednu kolejnici napájet z jednoho a druhou z druhého nepropojeného zesilovače, neboť by přes motor lokomotivy došlo k potenciálovému srovnání obou kolejnic a vlak by zastavil pro nulové napětí. (Takovou situaci lze řešit propojením jedné z kolejnic mezi úseky.)

Řešení přenosu zkratů mezi úseky

Ocitne-li se lokomotiva nebo nápravami propojený vagón v místě dělení úseku ve chvíli, kdy je v jednom z úseků zkrat, bude se snažit zesilovač z nezkratovaného úseku pokles napětí přes lokomotivu vyrovnat. Pokud budou mít oba zdroje reakci na 3A zkrat, bude každý z nich dodávat do zkratu své tři ampéry. Ty budou protékat lokomotivou na rozhraní (budou ji zevnitř rozpouštět) a celkový 6A proud poteče i přes místo zkratu, kde bude působit ještě větší paseku. Teprve ve chvíli, kdy zkratový proud přesáhne 6 A, dojde k vyslání signálu centrále a ta s malým zpožděním zareaguje a vypne DCC.

Řešením je zabránit lokomotivě a obecně celým vlakům, aby přímo v jednu chvíli propojovaly dva úseky. Toho docílíme jedině předávacím úsekem.

Přímý zkrat na jednom boosteru způsobí příkon zhruba 50 W – srovnatelná hodnota příkonu běžné žárovky a na tenkém plíšku i její teploty. Na obrázku je výsledek deseti sekund na rozhraní dvou tříampérových boosterů Spax s rozdílem výstupního napětí „pouhých“ pěti voltů (tepelná ztráta 15 W):

Předávací úsek

Všechny výše uvedené problémy může vyřešit automatický předávací úsek, který bude automatika napájet z jednoho či druhého zesilovače, podle toho, ke kterému konci úseku se vlak přiblíží. Problémem je, že úsek by musel být veden jako prostorový oddíl, do kterého může najednou vjet pouze jeden vlak, který se musí vejít mezi detekční plochy nebo senzory. Bylo by také potřeba vybavit pro každý předávací dva moduly dělením kolejí a po dvou detekčními úseky nebo čidly obsazení.

Naší snahou bylo eliminovat i nevýhody takového úseku a vyrobit úsek pokud možno pasivní, bez elektroniky. Konkrétních zapojení jsme měli připraveno několik, ale hned to první se osvědčilo a během dvoudenního setkání nezaznamenalo jediný problém. Úseku nevadil ani současný výskyt více souprav.

S hrdostí mohu oznámit, že se nám povedlo pomocí jediného pasivního předávacího úseku odstranit veškerá negativa spojená se spojením více zesilovačů.

Naše celkové řešení formou návodu naleznete v příspěvku
Napájení modulů komponenty Roco