Cablaggi dei binari

(10 febbraio 2006)
Si dice sempre che il DCC semplifica i cablaggi e permette di far funzionare perfettamente un plastico con due soli fili: questa affermazione è vera "a metà"!
È vero che l'alimentazione all'intero tracciato viene fornita dal booster attraverso due fili, ma è anche vero che i binari distanti alcuni metri dal punto di connessione tra booster e rotaie potrebbero non ricevere più la giusta tensione o la giusta amplificazione del segnale DCC.
Per ovviare a questo incoveniente solitamente si installa un "bus digitale", che consiste in una coppia di fili che corre parallelamente al binario, sotto il piano del plastico.
Dal booster si fanno partire due fili con sezione grossa, ad esempio quelli usati per le apparecchiature a 220V; i due fili portano sia la corrente, sia il segnale digitale. Ogni due metri di binario si fanno partire verso l'alto dei fili connessi al bus e li si salda sotto il fungo della rotaia, facendo attenzione a rispettare la polarità - meglio usare fili di colore diverso.
Questo permette di compensare eventuali cadute di tensione e di evitare che il segnale digitale sia troppo debole per essere percepito correttamente dai decoder sulle locomotive.

N.B. Questo metodo di cablaggio viene utilizzato anche sui sistemi alimentati a corrente continua (impianti analogici), è quindi buona norma adottarlo anche su impianti digitali.

 

Figura 1. Cablaggio del binario
 
Cablaggi deviatoi
Le parole deviatoio e DCC all'interno della stessa frase sono spesso causa di dubbi. Si parla di deviatoi DCC-Friendly, "Insulfrog", "Electrofrog"... facciamo un po' di chiarezza.
I deviatoi Insulfrog sono quelli che hanno il cuore in plastica, isolato quindi dagli aghi e dalle rotaie che compongono il deviatoio. Questo tipo di deviatoio può essere usato appena estratto dalla confezione, senza nessun tipo di cablaggio aggiuntivo; N.B. questo vale per qualsiasi tipo di alimentazione si usi, DCC o DC che sia.
I deviatoi Electrofrog invece necessitano di cablaggi supplementari prima di poter essere utilizzati. Questo tipo di deviatoio infatti non può funzionare se non correttamente cablato, pena il corto circuito. N.B. questa regola vale per qualsiasi tipo di alimentazione, che sia DCC o DC non fa differenza!

Gli scambi Electrofrog hanno il cuore in metallo, in grado di condurre corrente. Essi consentono una marcia molto più regolare, soprattutto a basse velocità e con locomotive a passo corto - e quindi con minore estensione della captazione di corrente. Nei deviatoi Electrofrog è la posizione degli aghi a determinare la polarità del cuore. Infatti sono proprio gli aghi a fare contatto con la rotaia polarizzata e a trasmettere corrente al cuore, grazie a collegamenti metallici sotto alle traversine. Questo implica che entrambe le rotaie che proseguono dopo il cuore abbiano la stessa polarità, anche se in realtà dovrebbero averla opposta!
Come si risolve tutto ciò? Facile. Nelle istruzioni contenute nelle confezioni dei deviatoi Peco Electrofrog, è indicato il corretto cablaggio. Bisogna infatti isolare le rotaie del cuore con delle scarpette isolanti (vedi figura 2) altrimenti il deviatoio rimane in costante stato di corto circuito.

 
figura 1
Figura 2 - Deviatoio Peco "Electrofrog"
 
Isolare le rotaie che partono da cuore significa che i binari che proseguono oltre il deviatoio sono alimentati solo a metà (una rotaia rimane senza alimentazione). Si rende quindi indispensabile alimentare nuovamente le rotaie isolate.
La scelta di far correre sotto al circuito il "bus" DCC (che ricordiamo contenere sia il segnale digitale che la tensione di alimentazione) è a questo punto obbligata. Infatti, ogni qual volta si presenti la necessità di alimentare dei binari che dipartono da un deviatoio, possiamo far partire delle connessioni a T che dal bus vanno alle rotaie da alimentare.

Proprio perchè sono soltanto gli aghi del deviatoio che portano corrente al cuore con la semplice pressione contro le rotaie, è bene installare un interruttore supplementare che alimenti correttamente il cuore; infatti basta un granello di massicciata o semplicemente della polvere ad impedire il contatto elettrico tra ago e rotaia esterna: il cuore rimane quindi "morto", senza corrente, con conseguente blocco delle locomotive (specialmente quelle corte) che vi transitano a bassa velocità.

interruttore per la polarizzazione del cuore
Figura 2 - Deviatoio Peco "Electrofrog"
La foto mostra un interruttore Peco PL-13 installato sotto ad un deviatoio Electrofrog in scala N, comandato manualmente da un'asta di acciaio autocostruita. Tale interruttore è naturalmente applicabile ai motori Peco PL-10.
Alcuni motori per scambi possiedono già un interruttore di fine corsa come ad esempio i Circuitron Tortoise, che possono essere utilizzati anche per alimentare il cuore, senza la necessità di aggiungere altri dispositivi.

La definizione di deviatoio DCC-Friendly nasce dal fatto che, in alcuni casi, quando un impianto alimentato in modo tradizionale viene convertito in DCC, si verificano dei corto circuiti al passaggio dei rotabili sui deviatoi con cuore in metallo. Questo accade perchè le ruote di alcuni rotabili toccano dei punti del deviatoio, creando dei corto circuiti tra rotaie di polarità opposte.
Un corto circuito di piccola entità può non essere notato su un impianto alimentato in modo tradizionale, ma è sufficiente a far scattare la protezione della centrale digitale che toglierebbe immediatamente corrente al tracciato.
Si può risolvere controllando i rotabili, facendo sì che lo scartamento interno sia conforme alle norme NEM (o NMRA, a seconda del tipo di rotabile/deviatoio che si usa).

 
Cablaggi speciali (loop, wye, piattaforme girevoli)
In alcuni casi, la disposizione dei binari non è coerente con la corretta polarizzazione delle singole rotaie. Esempi di questi casi sono gli anelli di ritorno, conosciuti anche come cappi o loop; le connessioni a Y, conosciute anche come wye; le piattaforme girevoli.

Il problema principale di loop, wye e piattaforme è che il binario, richiundendosi su se stesso o ruotando nel caso delle piattaforme girevoli, inverte di posizione le rotaie creando di conseguenza un corto circuito.
Per ovviare al problema nei sistemi tradizionali ad alimentazione DC si può ricorrere ad un interruttore che, opportunamente cablato, consente di invertire la polarità al momento del passaggio del treno nel tratto sezionato per evitare il corto circuito.
Alcuni accorgimenti, quali l'installazione di contatti di tipo reed, permettono di automatizzare la commutazione della polarità nel tratto isolato del cappio. Inutile sottolineare che sono necessari cablaggi aggiuntivi, la conoscenza di un po' di elettronica, nonchè l'installazione di un magnete in ogni convoglio, in grado di pilotare i reed sistemati sul binario.
È bene ricordare che questi metodi "tradizionali" funzionano benissimo anche in impianti digitali.

Per evitare cablaggi, interruttori, magneti, eccetera negli impianti DCC si può inserire un modulo aggiuntivo di facile installazione in grado di invertire automaticamente la polarità nel tratto di binario sezionato non appena rileva un corto circuito causato dal passaggio del treno, senza bisogno di intervento manuale alcuno.
È bene che la tratta sezionata sia più lunga del convoglio più lungo che attraverserà il tratto di binario gestito dal modulo di inversione della polarità, per evitare che gli ultimi carri o carrozze possano causare un piccolo corto circuito, che farebbe scattare nuovamente il modulo digitale.
Naturalmente la sensibilità ai corto circuiti di questi moduli è superiore a quella del booster, che altrimenti interverrebbe togliendo alimentazione all'intero impianto.
Inoltre, l'inversione della polarità sul binario non influisce sulla direzione di marcia della locomotiva, gestita invece in totale autonomia dal decoder.

Alcuni dei moduli adatti allo scopo sono elencati di seguito:


* questo modulo può gestire fino a 4 "distretti". vedi l'articolo sui booster per la definizione di distretto.
 
Anelli di ritorno (loop)
Nei sistemi DCC, la gestione dei loop è molto più semplice. Basta isolare le quattro rotaie in corrispondenza del loop (vedi figura 3) ed inserire un apposito modulo di inversione, cablato come in figura 3.
 

Figura 3 - Anello di ritorno
 
Wye (connessioni a Y)
Anche le connessioni ad Y, conosciute come Wye (Y in inglese, appunto) possono essere gestite in modo totalmente automatico da un modulo DCC da collegare come in figura 4, sezionando opportunamente un tratto di binario.
Il dispositivo agisce come nel caso degli anelli di ritorno, invertendo automaticamente la polarità del tratto sezionato non appena viene rilevato un corto circuito.

Figura 4 - Wye
 
Piattaforme Girevoli
Le piattaforme girevoli, in quanto tali, invertono inevitabilmente la polarità del tratto di binario del ponte quando esso ruota di 180°. Si rende necessaria anche in questo caso l'installazione del modulo digitale, collegato come in figura 5.

Figura 5 - Piattaforma girevole
Articolo realizzato da Denny Turani


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