Tramvaje na Karvinsku
Do 70. let minulého století existovala na Karvinsku úzkorozchodná tramvajová síť. Část této prezentace je jakýmsi připomenutím, v rámci možností autora stránek.
mecner.net
Jednoduchý DCC booster
Booster tvoří především můstek, měnící polaritu napětí v kolejišti, a další obvody, např. pro detekci přetížení. Vlastní můstek může být výhodné realizovat pomocí jediného integrovaného obvodu. Toto řešení sice bývá nákladnější, než použití samostatných výkonových tranzistorů, značně se však zjednoduší konstrukce boosteru.
Předložené zapojení využívá integrovaný můstek L6203 ( až 4 A ), doplněný o diagnostiku ztráty signálu pomocí 74HC123 - klopný obvod zůstává v astabilním stavu při přítomnosti hrany. Časový interval monostabilního klopného obvodu určuje součin hodnot odporu a kapacity součástek ( pin 6 a 7 74HC123 ) a čísla 0,45.
Podle předpokládaného odběru musí mít výkonový integrovaný obvod L6203 dostatečný odvod tepla chladičem!
Dokumentace obvodu L6203 doporučuje zapojit k výstupům rezistor a kondenzátor ( RSN a CSN ). Jejich zařazení do obvodu a jejich hodnoty závisí na konkrétních pracovních podmínkách. Na domácím kolejišti obvykle nejsou tyto dvě součástky nutné.
Celé zapojení je napájeno stabilizovaným napětím Ucc, jehož minimální hodnota, daná specifikací obvodu L6203, je 12V. Napětí Ucc může být i vyšší, závisí to však na vybavení použitých modelů. K napájení lze doporučit tovární zdroje, které prošly certifikací a jsou vybaveny ochrannými prvky před úrazem el. proudem.
Pětivoltové napájení optočlenů 6N137 na vstupu zapojení, a také řídící logiky zapojení, zajišťuje obvod 78L05.
Kolejiště je vhodné rozdělit do několika bloků s vlastní ochranou. Pokud dojde v některém z bloků ke zkratu ( poměrně častý jev ! ), je odpojen. Ostatní bloky zůstávají funkční. K tomuto účelu lze například použít žárovku, běžně sloužící jako ochrana výškových reproduktorů v audiosoupravách ( 12V/10W ), zapojenou sériově ke každému bloku. Existují také sofistikovanější řešení.
*) Schéma lze rozšířit o indikaci stavu výstupu SENSE ( vývod 10 ) můstku L6203, pro sledování zatížení obvodu, či potvrzování v tzv. servisním módu. Způsob připojení indikace k počítači závisí na možnostech konkrétního softwaru. Zde je výstup SENSE přiveden na zem.
Připojení boosteru k PC
Předložený booster má dva dvousvorkové vstupy, což umožňuje více variant zapojení. Při využití sériového portu počítače, představujícího ústřednu, lze každý vstup připojit zvlášť, mezi jeden z výstupů RTS a DTR a společnou zemnící svorku. Pak je možné ovládat obě poloviny můstku boosteru samostatně.
Další variantou je, připojit vstupní optočleny invertovaně mezi zem a datový výstup portu TxD, jako je tomu na následujícím obrázku ( třetí optočlen demonstruje přidání vstupu do počítače *) ).
Použitá programová koncepce předpokládá právě toto druhé zapojení a ošetření přítomnosti DCC signálu ( vždy je jeden ze vstupů aktivní ! ).
Základem koncepce je rozložení DCC rámce do přenosového formátu rozhraní RS232, při rychlosti komunikace 16457 nebo 19200 baudů, bez parity a s jedním stopbitem. 16457 baudů představuje polovinu periody reprezentace bitu 1 dle standartu NMRA DCC, 19200 baudů odpovídá mezi tolerance tohoto standartu. Respektována musí být přítomnost start a stop bitu.
K ovládání boosteru byla vyvinuta původní aplikace. Pro základní obsluhu kolejiště však lze použít volně dostupné programy, jako je například DirectDrive.
*) Volba konkrétních vstupů a výstupů sériového portu závisí na použitém softwaru. Signály RTS a RI jsou obvykle využívány pro potvrzování v tzv. servisním módu.
Programování lokomotivních dekodérů
Pro rozlišení dekodérů na kolejišti je nutné, přidělit jim konkrétní adresy. V případě NMRA DCC se tak děje pomocí programovacích příkazů vysílaných ústřednou. Takto lze nastavit, kromě adresy, také vlastnosti dekodéru. U lokomotivních dekodérů jsou to, například, max. rychlost, či charakteristika rozjezdu a zastavení.
U části dekodérů lze parametry měnit za běžného provozu ( operations mode programming, programming on the main ). Tento režim neumožňuje měnit všechny parametry, nezbytná je také znalost adresy dekodéru. Režim však nevyžaduje žádná další hardwarová rozšíření systému.
Alternativou je programování v tzv. servisním módu. V tomto případě musí být nastavován jen jeden dekodér, s tím, že příkazy jsou většinou adresovány všem. To umožňuje, pracovat s dekodérem bez znalosti jeho adresy.
V servisním módu může dekodérem protékat jen omezený proud ( norma stanoví maximálně 250 mA ). Toho lze docílit více způsoby, např. výkonovým rezistorem, zapojeným sériově s dekodérem, resp. s tzv. programovací kolejí.
Kromě programování, lze v servisním módu také číst hodnoty nastavené v dekodéru. Pak je ale nutné, systém dále doplnit o detektor potvrzování.
Autorem jednoho z možných řešení, původně určeného pro projekt DCC-MB, je Martin Pischky. Na následujícím obrázku je schéma zapojení po drobných úpravách.
Bod II ve schématu detektoru potvrzování odpovídá stejně označenému uzlu ve schématu boosteru. Výstup SENSE obvodu L6203 není, během programování, veden na zem přímo, ale přes rezistor. Na tomto rezistoru jsou sledovány potvrzovací pulsy komparátorem ( dekodér potvrzuje dotazy zvýšením odběru proudu ). Optočlen je připojen na svorky RI, RTS a GND sériového portu - viz. schéma připojení boosteru k počítači. Tolerance hodnoty odporu rezistorů 10000 a 13000 ohmů je nejvýše 1%.
Pro programování dekodérů lze využít volně dostupné programy. Například aplikaci Thomase Borrmanna.
Význam jednotlivých nastavovaných parametrů továrních dekodérů bývá uveden v jejich manuálu ( výroba lokomotivních dekodérů v domácích podmínkách je neefektivní ).
V manuálu rovněž naleznete způsob montáže dekodéru. Obvyklé zapojení však počítá se současným svícením předních bílých a zadních červených světel lokomotivy, v důsledku jejich společného propojení. Tento stav však není korektní v případě, kdy lokomotiva táhne další vozy - červená světla označují konec vlaku.
Jedním z řešení je, připojit každé ze světel na jiný funkční výstup dekodéru, což ale mnohdy znamená využití všech dostupných výstupů. Další řešení ukazuje následující schéma ( vč. naznačení konektoru dle NEM 652 ).
Zapojení je použitelné obecně, hodnoty rezistorů R1 a R2 se však mohou, u různých dekodérů a použitém tranzistoru, lišit. Možná kombinace: dekodér Lenz LE1025E, tranzistor BC547, R1 1200 ohmů, R2 vynechán.
Rovněž odpor předřadných rezistorů LED závisí na typu diod. Obvykle je dostatečná hodnota 1000 ohmů.
Tipy a možnosti rozšíření
Jak již bylo napsáno v úvodu, realizace ústředny pomocí počítače umožňuje snadnou modifikovatelnost. Není proto problém, svůj systém postupně rozšiřovat.
Většině modelářů, například, zřejmě nebude vyhovovat obsluha stacionární klávesnicí. V tomto případě lze využít herní ovladače. Mohou to být tovární GamePady, nejlépe bezdrátové, nebo zařízení vyrobená svépomocí, podle vlastních představ.
USB připojení vlastních konstrukcí, bez nutnosti programování hardwaru, dnes řeší celá řada integrovaných obvodů. Také je možné použít elektroniku levnějšího továrního ovladače.
Dalším krokem zřejmě bude automatizace provozu. Provedení zpětné vazby z kolejiště není sjednoceno. Výrobci továrních systémů ji realizují různým způsobem, což může být problém. Virtuální ústředna v podobě počítačového programu ale opět umožňuje přizpůsobení se konkrétnímu typu.
Běžný modelář však obvykle není programátor a spíše bude hledat hotové řešení. Může jím být, například, projekt Digital Direct for Linux a jeho modifikace ( vč. verzí pro MS Windows - doporučit lze kombinaci serveru DDW a programu RailyPlan ). Zde se pro zpětnou vazbu využívá sběrnice s88. Ta je založena na jednoduchém principu sériově spojených posuvných registrů a lze jí realizovat relativně snadno a levně.
Jednoduchost provedení sběrnice s88 bohužel současně vede k menší odolnosti proti rušení, oproti systémům založeným na průmyslových sběrnicích, což je nutné zohlednit.
Na Internetu jistě najdete také další inspiraci pro rozšíření svého systému.