Autonomní modul pro řízení jednoduché vratné smyčky

Již několikrát jsem narazil na potřebu vytvořit zcela autonomní vratnou smyčku. Skládání několika modulů je pro mnoho lidí celkem náročné. Vytvořil jsem tedy velice jednoduchý a kompaktní modul, který v sobě kombinuje funkcionalitu několika modulů.

Za hlavní lze označit funkci servo dekodéru pro jedno servo. Zároveň je však k dispozici relé, určené pro přepínání polarity signálu. Navíc je modul vybaven dvěma detektory obsazení, pro nastavení správného směru vyhybky.

Autonomous module for simple reverse loops

I sometimes found needs of creation full automatic reverse loop. Mixing of few modules can look like for many users as complicated. Then I created simple and compact module. This module combines functionality of few modules.

First of all it is servo decoder for one model servo. It also contain relay for switching polarity of DCC signal. At the end module also contain two occupancy detectors, for settings good direction on turnout.

Podstata fungování dekodéru

Dekodér je primárně určen pro jednoduché "balónové" vratné smyčky. Je však možné jej použít také například pro některé "triangly". Určitě se najde i další využití.

Functional methods

Decoder is primary designed for simple "balloon type" reverse loops. It is also possible to use it for example for some types of "triangles". Here will be also many other targets to use.

source

Červená a černá barva označují kolejnice napájené přímo J-K,
Žlutá a zelená barva označují kolejnice, ve kterých je nutné přepínat polaritu.

Jak je z předchozího obrázku patrné, v případě balónové vratné smyčky je trochu problém s polaritou signálu uvnitř smyčky. Na druhou stranu není nutné signál přepínat komplikovaně za použití přepínacího modulu, ale je možné ho přepínat pouze podle polohy vyhybky. Přepínání je v podstatě stejné, jako přepínání samotné srdcovky, pouze s tím rozdílem, že se přepíná celá délka balónu a přepíná se v obou kolejnicích.

Druhou věcí, kterou je potřeba vyřešit je průjezd smyčkou. Celkem často se uživatelé snaží projíždět smyčkou "jednosměrně", tento zvyk vychází z analogového provozu, kdy se vnitřní kolejnice napájely pomocí usměrňovacích můstků. V digitálním provozu toto pravidlo nedává žádný smysl. Modul vychází z předpokladu, že průjezd je možný v obou směrech.
Modul tedy pracuje tak, že nechá vlak vjet do smyčky v takovém směru, v jakém je vyhybka nastavená. Vlak projede smyčkou, před výjezdem jej modul detekuje a přehodí vyhybku (zároveň i polaritu, což v tomto případě pro dekodér v jedoucí lokomotivě nic neznamená). Vlak následně vyjede ze smyčky a pokračuje dále do kolejiště.

Následující obrázky ukazují rozdělení kolejí v kolejišti, úseky označené "A" a "B" jsou detekční úseky pro přehazování vyhybky.
Pro případ balónové vratné smyčky je tedy zřejmé, že modul je schopen pracovat naprosto autonomním způsobem. DCC signál potřebuje pouze pro naprogramování výchylek a rychlosti serva. Pro vlastní provoz modul DCC signál nepotřebuje, potřebuje však napájení, takže jej není možné odpojit od základnové stanice, ale je možné používat základnovou stanici pouze pro napájení bez připojení DCC vstupu. (to je užitečné zejména při provozu na modulech, nebo v autonomních nádražích).
Pokud je modul použit v trianglu, je nutné jej neustále řídit, protože je nutné rozhodovat o tom, na kterou stranu má vlak vyjet. Přínos detekce obsazení není nikterak zásadní a lze jej využít pouze jako prevenci vjetí do špatně přehozené vyhybky. Zde je technicky zajímavé, že se nepřepíná polarita v srdcovce, ale naopak v kolejnicích.

Red and black color mean rails powered directly by J-K wires,
Yellow and green color mean rails where is necessary to alternate polarity depending on turnout position.

It is visible on previous figure, here is little problem with polarity of signal inside loop. From the other hand, it is no necessary to switch signal by using complicated switching module, but it is enough to switch it simple by following turnout position. Switching is in the principle same as switching turnout frog. The difference is only, that you are switching all balloon tracks and switching both rails.

Second part to solve is travel direction inside loop. Users trying to understand loop as uni-directional, this habit refer to DC layouts, where powering was done by diode rectifiers. This rule is not relevant With digital operation. Module expects that travel is possible in both directions.
Module allows train to enter train into loop in that direction, what is last position of turnout. Train will travel through almost all loop, before exit module will detect train and will switch turnout (and also rail polarity in same time; this switch not affect locomotive decoder). Train will then exit loop and continue to layout.

Following figures shows division of rails into parts. Parts marked as "A" and "B" is detection parts for switching turnout.
For balloon type reverse loop is visible, that module can work in automatic mode. It request DCC signal only for programming angles and speed of servo. For normal run is DCC no necessary; do not forget, that module need power. Then it is not possible to disconnect it from base station, but it is possible to use base station as power station, without connection of DCC input. (it is useful especially on modules, or autonomous stations)
Once module is used in triangle, it must be controlled; user still must decide where train will leave to. Benefit of occupancy detectors is not crucial; they are only as a prevention to enter turnout on wrong direction. In triangle is technically interesting, that polarity is not switching in frog, but in rest of rails.

Příklad zapojení

Následující příklad ukazuje zapojení modulu v nejjednodušším případě balónové vratné smyčky.
Pokud se stane, že servo přehazuje vyhybku v obráceném směru, je možné zaměnit detektory A a B anebo přenastavit koncové polohy serva.
Pokud máme obráceně polaritu (lokomotiva při vjezdu do smyčky zastaví, protože je v obou kolejnicích stejná polarita), zaměníme na modulu červený a černý vodič.

Connection example

Following example shows connection of module in simplest type of balloon reverse loop.
In a case that servo switches turnout in reverse way, you can exchange detectors A and B; or you can exchange servo endpoints.
In a case we have wrong polarity (locomotive stop after entrance to loop, because here is same polarity in both rails), we must exchange red and black wire on module.

Seznam CV

Následující tabulka popisuje seznam CV. Pro CV určující rychlost a výchylky platí stejná pravidla jako pro servo dekodér.

List of CV

Following table describes CV of decoder. CV describing speed and endpoint angles use same rules as for usual servo decoder.

CV Values

CV#	CV#	default	min-max	význam	meaning
513	1	5 (Roco 5, Lenz 1)	0-255	Primární adresa, spodní polovina	Primary address, low half
515	3	1	0-255	Rychlost serva^*	Speed of servo^*
	7	10	-	Verze (10 = verze 1.0)	Version (10 means version 1.0)
	8	13 (0D hex)	-	ID Výrobce	Manufacturer ID
521	9	0	0-7	Primární adresa, horní polovina	Primary address, high half
541	29	128 (bit 7)	0/128	konfigurace - 128 = dekodér příslušenství	Configuration - 128 = accessory decoder
545	33	78	10-127	Délka mezery - doporučuji neměnit tohle je cca 50Hz (vzorec je CV546*256µs, takže cca 20ms)	Spacing - it is recommended not change it - cca 50Hz (formula is CV546*256µs; it means cca 20ms)
546	34	1	1	Příznaky (nepoužívá se)	Flags (not used)
547	35	100	90-210	Pozice A pro servo (čas pulsu *10µs, takže 100=1,00ms; 250=2,5ms)	Position A for servo (pulse time *10µs; it means 100=1,00ms; 250=2,5ms)
548	36	200	90-210	Pozice B pro servo (čas pulsu *10µs, takže 100=1,00ms; 250=2,5ms)	Position B for servo (pulse time *10µs; it means 100=1,00ms; 250=2,5ms)
549	37	4	4-10	Počet pulsů po dosažení pozice	Number of pulses after position reach

Jednosměrný provoz

Jako bonus si můžeme ukázat vratnou smyčku s jednosměrným průjezdem. Je potřeba zachovat pravidlo, že se mezi detekční zónu "A" a vyhybku vejde celá (nejdelší) souprava.

One way operation

As a bonus we have one direction reverse loop. It is necessary to keep on mind rule, that longest train must be possible to place between detection zone "A" and turnout.