Digitální DCC centrála pro řízení modelové železnice pomocí Android aplikace

Když jsem začal se stavbou kolejiště, tak bylo na čase se také rozhodnout, jakým způsobem ho budu ovládat. Zvolil jsem digitální ovládání DCC. Nejprve jsem si nastudoval, jak to vlastně funguje a co k tomu potřebuji. Poté jsem si prošel několik e-shopů s DCC komponentami a nakonec jsem usoudil, že je to pro mne dosti nedostupné zboží. Alespoň ty komponenty, které bych si představoval já. Moje představa je totiž taková, ať je to co nejjednodušší, ale umí to co nejvíce věcí. Proto jsem se také rozhodl, že si centrálu vyrobím vlastní a o této centrále a její stavbě je následující článek.Když jsem začal se stavbou kolejiště, tak bylo na čase se také rozhodnout, jakým způsobem ho budu ovládat. Zvolil jsem digitální ovládání DCC. Nejprve jsem si nastudoval, jak to vlastně funguje a co k tomu potřebuji. Poté jsem si prošel několik e-shopů s DCC komponentami a nakonec jsem usoudil, že je to pro mne dosti nedostupné zboží. Alespoň ty komponenty, které bych si představoval já. Moje představa je totiž taková, ať je to co nejjednodušší, ale umí to co nejvíce věcí. Proto jsem se také rozhodl, že si centrálu vyrobím vlastní a o této centrále a její stavbě je následující článek.

KOUPIT

Základní myšlenka

Základní myšlenkou tedy bylo udělat zařízení na ovládání modelové železnice tak, aby vyhovovalo především mě a mělo nízkou cenu. Během vývoje jsem se však nakonec rozhodl udělat něco, co by vyhovovalo více modelářům a mělo možnosti, které běžné centrály nemají. Snažil jsem se udělat výzkum i mezi modeláři, co jim chybí při ovládání vlaků a jak by se k této myšlence stavěli oni a z toho jsem především vycházel.
Hlavním cílem bylo propojit ovládání vlaků s Android zařízením jako je chytrý telefon nebo tablet a také jednoduchost celého zařízení. Tak aby každý uživatel dokázal zařízení připojit a ovládat vlaky intuitivně. To vše vyžadovalo a stále vyžaduje co nejjlepší propojení softwaru i hardwaru. Ve spoustě věcí jsem se nechal inspirovat komerčními produkty a také produkty různých modelářů. Práci konzultuji také s modelářskými kluby, které mají bohaté zkušenosti s ovládáním modelové železnice a především už řešili nemálo problémů s ovládáním velikých klubových kolejišť.
Po všech analýzách a diskuzích jsem začal uvažovat o tom, že ovládání centrály by nemělo zůstat jen u Android aplikace, ale rozšířit se také na známe ovladače typu ROCO MultiMAUS nebo také na počítač.
Najednou se myšlenka změnila v obrovský projekt, který se nyní pokusím představit.

Hardware

Stejně jako základní myšlenka se vyvíjel i hardware centrály. Nejprve byla snaha o vytvoření co nejjednoduššího hardwaru a také samozřejmě co nejlevnějšího, ale s přibívajícími funkcemi bylo potřeba hardware zdokonalovat a také udělat maximálně odolný.
Nyní je tedy vytvořen hardware verze 2.0, který má následující paramtery:

Procesor: ARM Cortex-M4 120MHz
Napájení: 15 – 24 V, (minimální proud1A)
Maximální výstupní proud: 3,1A (proudová ochrana)
Připojení k internetu (do sítě LAN), automatická detekce sítě a adresy (Zajišťuje TCP/IP stack FNET)
Přepínání výstupu při zápisu do CV
XpressNet
Nastavení výstupního napětí pro DCC

Vytvořená deska také obsahuje konektor kompatibilní s Arduinem UNO, který umožňuje rozšiřovat o další periferie.

Hotový produkt

Celý produkt dostal “kabát” – hliníkovou krabičku.

Způsob ovládání

Ovládat centrálu je možné momentálně dvěma způsoby. První plnohodnotný způsob je využití Android aplikace a druhý je pomocí ovladačů na XpressNet (např. ROCO MultiMAUS), které bohužel neumožňují všechny funkce.
Více informací o ovládání je v následujících článcích:

Android aplikace “TCS train”
Android aplikace “TCS layout” (připravuje se)
Ovladač XpressNet (připravuje se)
Všechny aplikace kompatibilní s Roco Z21 (připravuje se)

Funkce

Seznam všech funkcí digitální centrály. Tento seznam se průběžně aktualizuje.

Připojení do sítě LAN + detekce sítě a přidělení adresy
Vyhledání adresy centrály v síti a připojení z aplikace
Ovládání centrály pomocí Android aplikace
Ovládání pomocí ovladače XpressNet (Roco MultiMAUS, …)
Ovládání pomocí programů kompatibilních s Roco Z21
Informace o stavu centrály podle RGB LED diody
Hardwarově generovaný DCC signál pomocí DMA
Čtení a zápis na SD kartu (uložená databáze vlaků, doplňků, fotografie vlaků i doplňků a nastavení centrály)
Přidávání a odebírání vlaků i doplňků + fotografie
Kategorie pro vlaky i doplňky (elektrický, dieselový, parní, ostatní; výhybky, domečky, návěstidla, lampy, ostatní, …)
Připojení až 10ti uživatelů pomocí Android aplikace
Připojení dalších 10ti uživatelů pomocí sběrnice XpressNet (např. ROCO MultiMAUS)
Kontrola, aby jeden vlak mohl ovládat pouze jeden uživatel
Z jednoho zařízení je možné ovládat dva a více vlaků současně
Aktualizace softwaru centrály pomocí Android Aplikace
Změna názvu centrály a hesla pomocí aplikace
Notifikace – změna stavu na jednom zařízení se okamžitě objeví i na všech ostatních (viz videa na konci článku nebo v článku o aplikaci: Android aplikace)
Zápis i čtení CV registrů
Šifrování protokolu TCS
Intuitivní ovládání
Umožnit přidávat nové vlaky pouze administrátorovi
Přidělovat vlaky administrátorem jednotlivým zařízením
Protokoly pro sbírání dat z kolejiště (S88, …)

Plánované funkce

Zde je seznam všech funkcí, které ještě plánujeme přidat do centrály. Nejsou seřazeny podle toho, jak budou přibývat. Nechte se o nových funkcích informovat emailem na konci článku.

WiFi na komunikaci s routerem nebo smartphonem bez kabelu
Komunikace s komerčními centrálami
Statistiky ujetých hodin a km
Programy pro Linux a Windows
Zobrazení návrhu celého kolejiště
Detekce vlaků a zobrazení, kde právě stojí
Zpětné hlášení z výhybek a zobrazení kterým směrem jsou přehozeny
Budování vlakové cesty
Automatické ovládání vlaků
Detekce kolizí vlaků
Zpracování obrazu z kamer