Elektrika‎ > ‎

03 Digitál

Neúvod do digitálního řízení kolejiště

Úvodů jemných i nejemných o digitalizaci modelového kolejiště je mnoho. Většinou se všechny zabývají popisem jednotlivých komponent. Pokusím se o stejné téma, ale z poněkud jiného úhlu pohledu.

Zkusme se podívat na řízení modelového kolejiště z pohledu použitých komunikačních protokolů a rozdělit celé řízení do vrstev. Základní podmínkou správného fungování systému na jedné úrovni (sběrnici) je to, aby použitý protokol uměl vysílač generovat (kódovat) a přijímač mu rozuměl (uměl dekódovat). Toto je srozumitelná podmínka. Když spolu dva chtějí hovořit česky, tak ten co mluví musí česky umět a ten co poslouchá musí česky rozumět.

Uvedené výčty jednotlivých protokolů nejsou úplné.

Centrála – dekodér

Červená sběrnice

První a nejčastěji využívanou úrovní při digitálním řízení kolejiště je sběrnice, po které se posílají řídící příkazy z centrály do lokomotivy. V centrále se povely kódují a odesílají se dekodérům v lokomotivách a též k tzv. funkčním dekodérům ve výhybkách, návěstidlech a dalším příslušenství. V dekodéru, jak název napovídá, se příkaz dekóduje a provede.

Na této úrovni se mohou vyskytovat tyto komunikační protokoly:
  • DCC NMRA
  • Märklin Motorola®
  • Selectrix®
  • Märklin Systems mfx®

Pokud je k centrále připojeno velké množství zařízení, tak je možné použít zesilovač. Při použití zesilovačů je třeba si dát pozor, aby se výstupy z různých zesilovačů a centrály nikde v kolejišti vodivě nepojily. Signál ze zesilovače může být opožděný a vodivé spojení se signálem z jiného zesilovače nebo centrály by mohlo zařízení zničit.

 
Centrála – dekodér

Ovladač – centrála

Zelená sběrnice

Druhou úrovní při digitálním řízení kolejiště je sběrnice, po které se posílají příkazy z ovladačů lokomotiv a příslušenství do centrály. Tato úroveň se používá prakticky vždy současně s první uvedenou úrovní.
Na ovladači mačkáme tlačítka, přepínáme přepínače a otáčíme regulátorem. Naše povely jsou zakódovány a odeslány do centrály. Centrála naše povely dekóduje a převede je do protokolu (řeči) lokomotivních a funkčních dekodérů.

Na této úrovni se mohou vyskytovat tyto komunikační protokoly:
  • XpressNet
  • LocoNet
  • CAN-bus
  • Roconet
  • X-bus
  • Systems Link
  • DiMAX
Zvláštním typem ovladače je rozhraní k počítači. Rozhraní samo o sobě žádné příkazy nevydává a pracuje pouze ve spolupráci s jiným zařízením, např. počítačem.
 
Ovladač – centrála

Senzor – zobrazovač

Modrá sběrnice

Další úrovní řízení kolejiště je zpětná vazba, zpětné hlášení. Tato sběrnice může na malém kolejišti chybět. U větších kolejišť a u skrytých nádraží se použití zpětného ohlasu nevyhneme. Zpětné hlášení nám pomocí senzorů indikuje obsazenost nebo volnost kolejí, polohu přestavení výhybek a aktuální stav příslušenství. Zpětná vazba propojuje jednotlivé senzory se zobrazovačem stavu kolejiště. Zobrazovač nám nejčastěji pomocí barevných LED diod ukazuje situaci na kolejišti.

Místo zobrazovače mohou být připojeny např. relé, které spouští některé automatizované činnosti, třeba závory.

Na této úrovni se mohou vyskytovat tyto komunikační protokoly:
  • S88 (S88N)
  • RS-bus
  • LocoNet
  • RailCom
  • CAN-bus
  • DiMAX
Zvláštním typem přijímače zpětného ohlasu je rozhraní k počítači. Rozhraní samo o sobě žádný stav kolejiště nezobrazuje a pracuje pouze ve spolupráci s jiným zařízením, např. počítačem.

Některé typy centrál umí přijímat zpětné hlášení. V tom případě se kabely zpětného hlášení zapojí přímo tam.

 
 
Senzor – zobrazovač

Rozhraní – počítač

Fialová sběrnice

Tato sběrnice se používá pro připojení počítače do systému digitálního řízení kolejiště. Řídící program čte ze senzorů aktuální situaci na kolejišti a vydává povely pro stavění vlakové cesty a povely pro jízdu vlaků. Takto je možné celý proces řízení kolejiště sofistikovaně automatizovat.

Na této úrovni se mohou vyskytovat tyto komunikační protokoly:
  • RS 232
  • USB
  • Ethernet
  • Bluetooth
Protože nové počítače už nemívají konektor pro sériovou linku (RS 232), tak se tento fakt obchází náhradním řešením. Protokol RS 232 se zabalí do jiného protokolu, nejčastěji do USB. Na straně počítače se musí nejprve rozbalit USB protokol a přes virtuální RS 232 port se data přenášejí do řídícího programu.
 
Rozhraní – počítač

Další sběrnice

Je zřejmé, že počítačem vývoj řízení kolejiště nekončí. Již dnes se používá další vrstva komunikace a tou je počítačová síť. Tato síť propojuje jednotlivé řídící počítače a umožňuje jejich vzájemnou komunikaci.

V tomto místě je třeba zmínit i speciální zpětné hlášení protokoly RailCom® a RailComPlus®. Jedná se o speciální případ zpětné vazby mezi lokomotivním dekodérem, centrálou a ovladačem. Tento protokol umožňuje číst hodnoty CV registrů lokomotivního dekodéru na displeji ovladače z lokomotivy, která se nachází na hlavní (main) koleji v normálním provozním režimu a tudíž se nenachází na programovací (program) koleji v režimu programování.

Topologie

V popisu rozhraní je uvedena fiktivní ukázková topologie. Jednotlivá konkrétní řešení se mohou lišit. Je to dáno tím, že některá zařízení v sobě integrují více funkcí. Potom příslušné sběrnice jsou realizovány uvnitř těchto zařízení a navenek nemají žádnou kabeláž.

Některé protokoly jsou navrženy jako obousměrné (bi-directional) a v jedné kabeláži jsou přenášeny jak příkazy pro lokomotivy a příslušenství, tak zpětný ohlas z kolejiště zpět do centrály.

Jednotlivá zařízení také mohou být schopna v jedné vrstvě komunikovat více než jedním protokolem buď současně nebo se do jiného protokolu umí přepnout.

Který je nejlepší

Odpověď na otázku který protokol je nejlepší je jednoduchá – žádný a všechny. Každý protokol má své výhody a nevýhody.

Problém některých protokolů je jejich deklarovaný a skutečný „výkon“. Například protokol pro lokomotivy DCC umožňuje teoreticky ovládat 9 999 lokomotiv. Při odběru jedné lokomotivy 300 mA do dělá 2 999,7 A. Takový odběr nemají ani skutečné lokomotivy. Je zřejmé, že adresovat takové množství lokomotiv je pouze teoretické. Jiný příklad. Některé centrály umí obsloužit 128 snímačů zpětného hlášení S88. Pokud bychom všechny snímače zapojily, tak to fungovat bude, ale může dojít k prodloužení odezvy až v řádu sekund, což může být pro někoho nepřijatelné.

Správná volba jednotlivých protokolů bude záležet na více faktorech. Jednak to bude otázka kolejiště domácí/klubové, velké/malé. Zásadní bude otázka dostupnosti komponent. Některé komponenty se na domácím trhu vůbec nenabízejí a musí být nakupovány v zahraničí. Jiné komponenty mají více dodavatelů, včetně domácích. Systémy se velmi liší i cenou, mnohdy i třínásobnou u zařízení se srovnatelnou funkčností. Parametrem může být i koncový uživatel dítě/dospělý.

Volba správného systému je velmi individuální.

Poslední editace 29.07.2014
Vytvořeno 28.07.2014
Comments