Digital v praxi aneb Jak na to ?

Z informací dostupných z Internetu a podobně zatím slovo Digitální řízení versus modely železnice způsobuje u mnoha zájemců přinejmenším úctu v horším případě hrůzu. Tento článek by měl osvětlit základní principy funkce tohoto moderního systému. Předpokladem je znalost nejzákladnějších „elektrických“ pojmů jako je napětí, proud, výkon a podobně. U modelářů, kteří kolejiště mají nebo stavěli to není jistě problém. Dovolím si tedy nejprve nastínit základní pojmy použité v dalším textu..Tyto pojmy zde budou doplněny o nejzákladnější nutné pojmy z oblasti vlastního digitálního systému.

 

·        Napájecí napětí kolejiště – Elektrické napětí dodávané do rozvodu kolejiště. U klasického řízení bylo stejnosměrné a jeho velikostí byla měněna rychlost lokomotivy.  Velikost byla od 0 do cca 12-16V. V digitálním systému je kolejiště neustále napájené plným střídavým napětím o velikosti 16V.

·        Napájecí napětí zařízení  – U klasického kolejiště se dá přirovnat k napájení semaforů, lampiček, osvětlení domků a dalších statických prvků na kolejišti, V digitálu plní stejné funkce a jedná se o zvláštní rozvod pouze z energetických důvodů. Má zpravidla vlastní výkonné trafo a střídavé napětí 16V, které slouží také k pohonu elektromagnetů výhybek nebo dalších zařízení.

·        Datová sběrnice  – je již pojem z digitálního světa. Ač to vypadá složitě,ve skutečnosti jde o vodiče, které jsou nějak označeny. K těmto vodičům se připojují paralelně jednotlivé prvky digitálního systému a to vždy stejně. V praxi si to lze představit tak, že například podél rámu kolejiště natáhneme nejlépe barevný kabel a označíme si jeho vodiče jako U,V,J,K,R,S a podobně. Na sběrnici X-BUS, kterou digitál používá nám stačí celkem 6 vodičů v kabelu. Doporučuji vodiče při montáží zkroutit. Pokud půjdeme trochu do podrobností tak u Digitál Plus je sběrnice zapojena následovně:

1.      Vodiče označené jako U,V vedou střídavé napájecí napětí z transformátoru do jednotek LZ a LV a tím jim dodávají energii pro provoz. Stačí tedy tyto vodiče připojit vždy na odpovídající svorky jednotek označené jako U,V. Nemusí být rozvedeny dle celého kolejiště.

2.      Vodiče označené jako J,K vedou již napětí ve kterém jsou obsaženy informace. Tyto vodiče připojíme ke kolejím a dále dle potřeby na odpovídající svorky jednotek LS. Jsou již tedy součástí sběrnice a můžeme je „natáhnout“ dle rámu kolejiště. V úvodu označeno jako napájecí napětí kolejiště. Tato dvojice tedy dodává energii a informace lokomotivám a dále informace případně energii jednotkám LS

3.      Vodiče označené jako R,S dodávají zpětné informace modulu LZ. Zapojení je stejné jako u vodičů J,K. Opět tedy rozvedeme dle kolejiště a dle potřeby připojujeme jednotky LS, LR. Po těchto vodičích tedy systém „sbírá“ informace z kolejiště.

4.      Dále pokud máme větší spotřebu energie natáhneme třetí dvojici vodičů a označíme např. A,B podél rámu kolejiště. Tyto vodiče připojíme k pomocnému transformátoru a z nich napájíme osvětlení atd. Dále dodávají energii do jednotek LS pro ovládání elektromagnetů a podobně. V úvodu jsem je označil jako Napájecí napětí zařízení.

 

Takže stojíme u kolejiště, máme zde připravené vodiče dle popisu, transformátor  připojený k drátům U,V případně další transformátor připojený k A,B a co dál ?

 

Centrála LZ 100	Vstupní zařízení - ovládání LH 100

Pokud máme kolejiště již hotové, nemusíme v podstatě téměř nic měnit. Kolejiště je napájené jako celek. Pro začátek firma Lenz připravila několik setů se zaměřením právě pro úplné začátečníky. Sety jsou samozřejmě cenově zvýhodněny a obsahují základní nutné komponenty pro funkci systému. Osobně doporučuji START SET 01  katalogové číslo 60000. I když je nejdražší, je rozšiřitelný o všechny prvky systému. To je jeho základní přednost. Dále tedy budu předpokládat, že jste zakoupili tento SET 01.

Tento dostanete v krabici včetně manuálů a CD naší výroby, které obsahuje další informace a software.

 

START SET 01 obsahuje:

·        Centrální řídicí jednotku LZ 100

·        Napájecí jednotku LV 101

·        Vstupní zařízení „kalkulačku“ LH 100

·        Lokomotivní dekodér LE 130 nebo 131

 

Centrální jednotka LZ 100 je „srdcem“ celého systému. Řídí veškeré informační toky v systému. Jednotka LV 100/101 v podstatě zesiluje příslušné informace a převádí do kolejiště. Tyto komponenty připojíme následovně. K naší hotové „sběrnici“ na vodiče U,V připojíme odpovídající svorky na jednotkách LZ 100 a LV 100/101 dle obrázku. Dále svorky J,K připojíme na příslušné vodiče sběrnice na kolejišti a na vlastní koleje kolejiště. K jednotce LZ 100 připojíme řídící kalkulačku LH 100 do kulatého konektoru X-BUS. Na obou jednotkách dále spojíme svorky CDE dle obrázku a vodiče v tomto spojení zkroutíme.

Ke svorkám P,Q připojíme kousek koleje pro programování lokomotiv. Tato kolej musí být zcela izolovaně od ostatních kolejí na kolejišti. Pozor na zkraty !!!

 

Základní zapojení systému

Základní zapojení dekodéru

 

Ke svorkám R,S připojíme vodiče sběrnice  z kolejiště dle předchozího textu. Tím je systém připraven ke spuštění.

Technicky je tedy z obrázku patrné, že napájecí napětí z transformátoru vstupuje do jednotky LV 100 nebo 101 a zde je upraveno (obohaceno) o informace v digitální podobě. Toto upravené napětí napájí ze svorek J,K vlastní kolejiště. Dekodéry lokomotiv „odfiltrují informace“, které jsou určeny pro každou z nich na základě své adresy.  Tuto adresu definujeme mi sami dle naší libosti. Dvě lokomotivy na kolejišti samozřejmě nesmí mít stejnou adresu.

 

V START Setu 01 obdržíte také lokomotivní dekodér. Je to v podstatě malá destička osazená součástkami, která se vloží do každé lokomotivy, která má být digitálně řízena. Nové lokomotivy již jsou vybaveny na přání konektorem přímo od výrobce. Pokud tomu tak není, pak na obrázku vidíme typické zapojení. U jednotlivých typů dekodérů se mírně liší.

Pokud tedy chcete sami zapojit dekodér, tak zapojení najdete v dokumentaci dodané s ním. Naše firma nabízí zástavbu dekodérů do lokomotiv a na lokomotivy zakoupené u nás poskytujeme slevu na práci na vlastní zástavbě.  Součástí zástavby je i přidělení adresy dle Vašeho přání.  Cena zástavby je závislá na její pracnosti.

Jak je patrné z obrázku, tak dekodér je v lokomotivě napájen z červeného a černého vodiče z podvozku. Zde dostává také informace z digitálního systému. Oranžový a šedý vodič napájí motor. Modrý vodič proti žlutému nebo bílému světla lokomotivy dle spínání v dekodéru.

Zbylé vodiče mohou spínat pomocné funkce (např. kouřový generátor). A jejich počet je různý podle typu dekodéru.

Pokud tedy máme kolejiště připojené lokomotivy a osazené dekodérem, můžeme z LH 100 ovládat ručně jednotlivé lokomotivy a jejich funkce. Umístění lokomotiv je zcela libovolné, krok motoru je velmi jemný a také je možno ovládat lokomotivní světla a další příslušenství. To je tedy výsledek první části našeho snažení.

Typický dekodér HO

Jednotka LS 100/110

 

Samozřejmě většinou u kolejiště budeme chtít ovládat další elementy. U digitálu je to již velmi jednoduché. K připravené sběrnici našeho kolejiště připojíme jednotku LS 100 nebo LS 110, kterou by bylo možno popsat jako „inteligentní relé“.  Tato jednotka nám provede potřebné spínací funkce v místě, kde je potřeba. Typickým použitím je přehazování výhybek.

Zapojení při jednom napájecím transformátoru je patrné z obrázku. Vodiče sběrnice J,K spojíme s odpovídajícími svorkami J,K na jednotce. Tím jednotka dostane napájení a informace ze systému. Propojením ze svorkami označenými jako st. proud dodáváme energii do ovládaných zařízení. Nevýhodou tohoto zapojení je, že proudem ovládaných zařízení je zatěžována i sběrnice vodičů J,K, která má proudové omezení na cca. 3A. Pokud máme sběrnici A,B napájenou ze zvláštního transformátoru, připojíme ji na svorky označené st. proud.

Ke svorkám +,0,- na jednotce připojíme přímo elektromagnety výhybek.  Jednotku samozřejmě umístíme blízko ovládaných zařízení, čímž dosáhneme přehledné kabeláže.

Z obrázku je vidět, že tato zařízení mohou být čtyři. Jednotku lze naprogramovat tak, že do zařízení dává impuls (např. výhybky), nebo pravidelné impulsy (např. blikající semafor), nebo stálý proud (např. semafor v normálním provedení).

Ke svorkám R,S připojíme příslušné kabely sběrnice kolejiště. 

Dle návodu dodaného z jednotkou pomocí LH 100 nastavíme adresu jednotky (např. číslo 5). Jednotlivé výstupy LS 100/110 budou mít adresy v systému v tomto případě 5,6,7 a 8. Pokud chceme ovládat připojená zařízení, tak na LH 100 zvolíme jejich adresu (5,6,7 nebo 8) a tlačítkem + nebo – na LH 100 provedeme přepnutí (přehození výhybky).. Jednoduché ne ?

 

Pokud tedy provedeme i tuto část digitalizace kolejiště, jsme schopni provádět následující operace:

-         Ovládat libovolnou lokomotivu a její funkce.

-         Ovládat výhybky kdekoliv na kolejišti.

-         Ovládat dle potřeby další zařízení tohoto typu.

-         Pokud přikoupíme další LH 100 nebo jiné pulty z nabídky Lenz, může kolejiště ovládat více lidí najednou. Vhodné pro klubová kolejiště.

Základní zapojení LS 100/110

Základní zapojení LR 100/101

 

Jakmile jednou „přičichneme“ k digitálu, začneme dle možností na kolejiště umísťovat další vlakové soupravy. Brzy zjistíme, že ovládání v tomto rozsahu není člověk sám schopen zvládnout. Jsou tři cesty:

-         Zakoupíme další LH 100 nebo podobná zařízení a jezdíme z kolegy

-         Připojíme systém k PC a jeden z kolegů ovládá přes PC vlakové cesty. Dělá tedy dispečera a mi strojvůdce. Na obrazovce PC vidí nádraží a nastavuje vlakové cesty.

-         Kolegy nemáme a jejich absenci zastoupí PC jako automatický dispečer.

Vzhledem k rozsahu našeho firemního kolejiště, je samozřejmě zvolena varianta číslo 3. I zde je samozřejmě možno jezdit dle libovolného schématu v předchozím bodu. Opomineme-li softwarovou podporu, tak z uvedeného vyplývá, že automatický dispečer musí nějakým způsobem „vidět“, co se na kolejišti děje. Tyto „oči“ jsou jednotky LR 101, které systému hlásí například pohyb lokomotiv. Jednotka LR 101 vypadá stejně jako LS 100 na obrázku. Její zapojení na sběrnice je podobné jako u předchozí LS 100/110.  Na svorky označené st. proud. (na obrázku vpravo) připojíme sběrnici A,B tedy napájení. Po svorkách R,S připojeným k příslušné sběrnici je předáván datový signál zpět. Na svorky označené 0,1,2,3,4,5,6,7 a 8 připojíme jazýčkové kontakty v kolejišti, nebo jiné zařízení vyhodnocující informace z kolejiště. Jednotka LR 101 má samozřejmě námi naprogramovanou adresu v systému a její kontakty pak jsou vyhodnocovány na LH 100 nebo jiným způsobem.  Celý systém lze pak doplnit jednotkou LI 100, která zprostředkuje vlastní spojení s počítačem.

Co se týká řízení kolejiště pomocí PC, je to kapitola tak obsáhlá, že mohu doporučit manuál nebo přímou konzultaci jednotlivých částí problematiky. Tento článek je určen spíše pro jednoduché nastínění tvorby řízení bez PC. Pokud máte jakékoliv připomínky nebo dotazy pak pište na 5pholding@mbox.vol.cz .