Játéktigris.hu - Blog a terepasztal építéséről és modellgyűjtésről

Szinte a kezdetektől fogva úgy tervezem a terepasztalt, hogy a váltóutak beállítása félautomata lesz. Ez nálam azt jelenti, ha lenyomok egy kezdő és egy végállomást a vezérlőpulton, akkor a váltók átállítása mellett váltson a jelző is zöldre és adjon a szakaszra áramot, miközben mindenhol máshol vörös fényt adjon a jelző és árammentes maradjon a szakasz.
Amíg egyszerűbb volt a vágányrendszer, addig ezt meg tudtam oldani régebbi fajta Berliner TT Bahnen/Zeuke relékkel, amelyek egymást vezérleve egyfajta ÉS illetve VAGY logikai működéssel valósították meg elképzelésemet. A gombnyomás után csak úgy csattogtak a relék, és működött minden. Ebben az zavart, hogy a gomb lenyomása után szinte azonnal indult is a mozdony, ha sebességben állt a menetvezérlő, semmilyen késleltetés nem volt beépítve, de legalább működött. Azonban ahogy növekedett a játék igényeinek megfelelően a vágányok száma, egyre több relére kellett volna beépíteni. Itt azonban véget ért a tudományom: amikor három relé volt egymáshoz kapcsolva sok esetben az első kettő még váltott, az utolsó már nem. A fórumokon olvasgatva ennek az okát abban találtam meg, hogy ezeknek a régi reléknek az áramfelvétele akár 1A is lehet, a régi PIKO FZ1-es trafó meg csak 1,2A-t tudott leadni. A Tillig is kifejlesztett egy relét, ami akár időzítés is tudja (08415), ami kiváltja a régebbi típusokat (08410, 08420) de ennek ára finoman szólva sem túl olcsó, ára 9500 Ft felett van. A korábbi típusú reléket is gyártják még, ezeket 5000 Forint körüli áron lehet megvásárolni. A használt relék 1000-2000 Ft között cserélnek gazdát, de ezek nem mindig kaphatóak, és sajnos volt, ami menet közben esett szét, úgyhogy inkább más megoldást kerestem.

BTTB Relé

A BTTB relén belül egy papírhenger két végére egy-egy tekercset tettek, amelyek közül, ha egyik oldal kap áramot, az ott keletkezett mágnesesség abba az irányba húzza a vasmagot és így a kapcsolót is. Minden BTTB relé két bemenettel rendelkezik (A és B), amely a kapcsoló állásától függően vagy 1-es, vagy 2-es kimeneten vezesse át az áramot. Így hiába kétcsatornás egy BTTB relé, de ezeket egy helyről lehet vezérelni.

BTTB Relé VAGY kapu

A Vagy kapu esetében a két feltétel közül bármely, vagy akár mindkét feltétel igaz, akkor a kimenet is igaz. A vasútmodellre lefordítva a relé bármely oldalára jön áram, akkor kap áramot a sínszakasz.
Az ábrán a szaggatott fekete vonalak jelölik a 16 Volt feszültségű váltóáramot (a régi FZ1 trafón a váltójelzéses oldal). a sima fekete vonal pedig azt a 0-12 volt közötti egyenáramot, amit az analóg mozdony vesz fel. A szaggatott vonal egyik része a zongorakapcsolóba, a másik része a relé R pozíciójába fut be. Az ábra amúgy teljesen értelmetlen, hiszen most minden helyzetben áramot kap a pálya, de az elv elmagyarázáshoz megfelelő. Ennél a példánál teljesen mindegy, hogy az 1-es vagy az 5-ös gombot nyomom meg, a sín áramot kap, a vonat elindul. A relé mindkét állásához az A és a B bemenethez is a sín betáplálás másik vezetékét kötöttem. A trafó szaggatott vezetéke a közös vezetés, amit a relé R bemenetéhez kötöttem, de ha lenne a képen váltómotor / váltóállító, akkor ez menne annak közös vezetékébe is.
Az 1-es kapcsoló a relé 1-es állásához van kötve, a sín relé A1 vagy B1 kivezetéséről kapna áramot. Az 5-ös gomb a relé B kivezetéséhez van kötve, így a sín az A2 vagy B2 állásban kap áramot (most a relé ebben a pozícióban áll).

BTTB Relé ÉS kapu

Az ÉS kapu esetében, ha mindkét feltétel egyszerre igaz, akkor lesz a kiment igaz. A relék esetében nem köthettem egyszerre mindkét oldalra az áramot, mert a relé inkább előbb, mint utóbb leégne. Az igazság az, hogy a relék alapállás tulajdonképpen ez, hiszen a vasútmodellre lefordítva, ha a bemeneten van áram és úgy állítottam a relét, hogy a kimeneten is legyen, akkor mindkét feltétel egyszerre teljesült.
Az előző ábrát kiegészítettem egy újabb relével, amelyet a zongorabillentyű 4-es és 6-os gombja befolyásol. Abban az esetben kap a sín áramot, ha az A bemeneten kap áramot és a 6-os gombról kap jelet. Ha a 4-es gombot nyomom le, a relé a 2-es állásba kerül (ahogyan most is áll), onnan nem vezet vezeték a sínhez, tehát a mozdony állva marad.

Egy lehetséges vezérlés relékkel

Próbáltam összehozni egy olyan vezérlést a hagyományos relék segítségével, amelyek a 3 vágány lehetséges útjain a 3 váltót mozgatják, illetve az egyes vágányokra áramot is adnak. Az egyszerűség kedvéért az egyes és kettes vágányokat összekötő váltókat egy reléről irányítom, a motorok ugyanis egyszerre, csak éppen ellentétes irányban mozognak. A legegyszerűbbnek a hármas vágány bizonyult (ott csak egy váltót kell figyelni), míg a legbonyolultabb nem meglepő módon a második vágány bizonyult, ahol két váltónak is a megfelelő állásban kell állnia ahhoz, hogy a vonat elindulhasson. Először 5 relével gondoltam, de miután észrevettem, hogy egy relé bemenetre több gombot is kötöttem és emiatt más vágányutat is vezérelnék (mivel az áram a vezetéken minden lehetséges irányban elindul), végül 7 relével sikerült a feladatot megoldanom. A lényeg most nem is a megoldás leírása lenne, hanem inkább az, hogy az egyik állomás egyik felét sikerült ennyi relével megoldani, ami mellett ott van a másik oldala is, illetve van egy további állomás is. El lehet képzelni, ha ebben valami hiba van, azt mennyi idő alatt találnám meg. Összefoglalva, ez az út már a tervezés fázisában elbukott.

Mi is az az Arduino

Az Arduino egy szabad forráskóddal, fejlesztőkörnyezettel rendelkező chippel és számos kimenettel rendelkező célszámítógép. Ennél szabatosabb leírást számos helyen találni az interneten, de a lényeg kb ennyi. Pár éve elkezdtem azzal foglalkozni, hogy egy Arduino panel segítségével és relék közbeiktatásával vezéreljem a pályát. Egyéb rendszerek árához képest az Arduino (egy 54 kimenettel rendelkező MEGA most 15ezer Forint körüli áron kapható) nem túl drága, bővíthető, és ami a legnagyobb előnye, én magam írhatom rá a programot (persze, ez másoknak hátrány, de a vasútmodellezés valahol az én kiteljesítéséről is szól). A relék áráról annyit, hogy a Zeuke/BTTB érában fejlesztett, a Tillignél 0840 cikkszámon elérhető relé árából egy 8-as relépanelt kapok, ahol a relék külön vezérelhetőek. Ezek a relék nem bistabilak, azaz, amint megszűnik bennük az áram, azonnal visszakapcsolnak az alapállásukba, azonban ezt én nem tartom akkora problémának, mivel, ha nincs áram, akkor a vonatok sem fognak menni a pályán.
Az alapelv megértéséhez a DIY and Digital Railroad videójában két egyszerű példát mutat be Arduino vezérléssel: egy hagyományos mágneses váltót és egy váltómotort.

Arduino teszt

Eddig azon gondolkodtam, hogy a zongorabillentyűket rákötöm az Arduino különböző bemeneteire (hasonlóan a videóhoz), aztán azon is, hogy a váltók visszajelzéseit is kezelném, de végül oda jutottam, hogy nincs annyi bemenet a világon, mint amire szükségem lenne. Persze, lehet abba az irányba is menni, hogy két panelt kötök össze, amik elkommunikálnak egymással, de én végül is más irányban kezdtem el gondolkodni. Az összes vágányút megoldható egy 4x4-es gombpanel segítségével, amely összesen 8 bemenetet köt le, így a zongorabillentyű elhagyható vagy, ha nagyon ragaszkodom hozzá, akkor a panelen keresztül fogom használni a megfelelő átalakítás után. A gombvezérlés keresése közben jutottam el oda, hogy tulajdonképpen további vezetékek takaríthatóak meg azzal, ha a váltómotor ledes visszajelzését összekötöm az Arduino egyik bemenetével. Ehhez korábban egy olyan áramkört használtam a kísérletezés során, ahol az Arduino földje és 5 voltos kimetet közé teszek egy ellenállás, majd azon keresztül kötöm a bemenetre (ahogy a linkelt videón is látható). Azonban ennél van egy egyszerűbb módszer is: ha a pin definiálásakor a PinMode utasításban INPUT_PULLUP típust adok meg, ezzel a beépített felhúzó ellenállást aktiválom. Abban az esetben, ha érkezik jel a gombon keresztül, azt a digitalRead(button) == LOW utasítással tudom kiolvasni. A teljes lírást itt található meg és 2016-ban publikálták, tehát nagyon nem mai megoldás: https://create.arduino.cc/projecthub/SMM2/you-ve-been-using-a-button-wrong-this-whole-time-fcd5c6.
Az én projektemben az Arduino mellett MTB MP-1-es váltómotort (a vasuttmodell.hu-ról beszerezve) és TT méretű jelzőberendezést használok (forgalmazza a minibox.hu). Az MTB MP-1 váltómotor a legegyszerűbb az egész váltómotor családból, analóg üzemre fejlesztették, van végállás kapcsolója és képes a BTTB váltókhoz hasonlóan visszajelzést is küldeni. A projektben ezt használom ki: ha az Arduino a relén keresztül utasítást ad a váltó átállítására, az MTB motor az átállítást követően zárja az áramkört és egyrészt kigyullad a motor és a bemenet közé kapcsolt LED, másrészt kiolvasható az átállítás megtörténte és utasítás adható a zöld jelzésre és a vágányra áram adására. A video első megoldásához képest egy relét elég használnom, nem megy tönkre a motor, ha folyamatosan áramot kap (ellentétben a mágneses váltóállítóval), és nem kell motorvezérlő sem hozzá. Meg tudom benne valósítani, hogy a váltóút kiadása után átállítja a motort, a motor átállítását leadekkel jelzi, a lámpa csak a váltóátállítás után késleltetve vált, és újabb idő után tudok áramot adni a sínbe. (ha nagyon profi akarnék lenni, ide lehetne beépíteni a motorvezérlőt, mert akkor még az is indulás sebességét is meghatározhatnám). Összességében nem használok kevesebb relét, mint a BTTB esetében, mégis számomra egy sokkal áttekinthetőbb rendszernek tűnik, amit a magam igényei szerint tudok alakítani.