Jak využít sběrnici XpressNet naplno

Opět jsem věnoval kvůli své potřebě nějaký čas zkoumání možností DCC, a to konkrétně sběrnice XpressNet. Dneska se tedy chci podělit o to, co vše jsem posbíral.

Budu tak pokračovat v nové digitální rubrice, kterou jsem tu chtěl zavést. Nebudou to žádné „rady se zárukou“ od profíka přes digitál, naopak by to měl být takový seriál „neználek přišel k digitálu a snaží se ho pochopit“ předcházející právě těm informacím, které jsou popsané na webech věnujících se problematice detailně a do hloubky, nebo předpokládajícím že ty základy už máte. Takové informace mi v začátku chyběly opravdu nejvíc a musel jsem si je zpětně odvozovat právě od pokročilejších článků. Takže nic pro ty, kteří už se s digitálem znají a mají ho v malíčku. Taky neručím za to, že si někde něco propojíte špatně, když já jsem si myslel, že to tak funguje. A to v žádném z článků věnujících se elektrice. Nejsou to návody, jsou to jen moje postřehy sepsané na papír, které třeba někomu pomůžou utřídit myšlenky a přehoupnout se přes tu první neznalostní bariéru.

V úvodním článku jsem zmiňoval, že pro DCC (jakožto jednu z možností digitálního řízení kolejiště) existují dvě sběrnice – XpressNet a LocoNet. Já se budu věnovat té první – tedy XpressNetu, který používá hlavně Roco a Lenz. Koho zajímá problematika trochu víc do hloubky, už to bylo pěkně popsáno (mimo jiné) na webu Jindry Fučíka. Dobrým zdrojem údajů jsou přímo specifikace na stránkách firmy Lenz, doporučuju zájemcům projít.

Sběrnice je v tomto případě vlastně nezávislý „okruh“ zapojený do centrály, na kterém se vyskytují v určité topologii ovladače a komunikují s centrálou, která převádí povely do digitálního signálu a posílá ho jiným výstupem do kolejí. Použitý typ sběrnice tedy neříká nic o tom, jaký formát signálu bude v kolejích. Jak už jsem říkal, signál v kolejích je pro XpressNet i LocoNet shodný. Ovladače ale shodné ani kompatibilní mezi sebou nejsou, protože ovladačová sběrnice mezi sebou komunikuje v jiném formátu.

Mechanicky se jedná o konektory RJ11/RJ12 (RJ11 = 4 žíly, RJ12 = 6 žil). Ty jsou také shodné s Loconetem, takže Multimaus do Loconetové zdířky mechanicky sice zastrčíte, ale fungovat nebude.

Nenechte se zmást – MultiMaus i výstup z kostky Roco mají 6 žil – je to z důvodu, že MultiMaus funguje částečně jako centrála, a vnější dva vodiče jsou využity pro komunikaci myši v zásuvce Master se zesilovačem. Pokud by tedy myš v zásuvce Master nefungovala, zkontrolujte, jestli jí nemáte propojenou omylem čtyřžilovým kabelem. Pro zapojení v režimu Slave jsou tyto dva vodiče nevyužité.

O zapojení kabelů a konektorů nejlépe hovoří obrázek použitý právě ze stránek Lenzu. Je jedno, jestli na sběrnici použijete 4pinové konektory, 4 pinové kabely, 6pinové konektory či kabely, nebo dokonce jejich kombinaci. Sběrnice funguje na 4 vodičích. Prostřední dva jsou signálové, krajní dva napájí zařízení napětím 12 V (stejnosměrných = DC).

Zde 4pinový konektor v 6pinové zásuvce.

Dokonce se dají sehnat od stejného výrobce DCC moduly stavěné se šestipinovými i čtyřpinovými konektory. Je to totiž opravdu jedno. Důležité je, že kromě počtu žil se ničím nelíší a jdou mezi sebou libovolně zapojovat, využité budou vždy právě 4 prostřední vodiče.

XpressNet se prezentuje jako sběrnice pro dnešní dobu už překonaná s omezenými možnostmi. To je určitě pravda, ale při běžném domácím ježdění se na tyto limity snad ani nedá dostat, v modulovém ježdění se na ně dostat určitě dá, ale layout musí být hoden větší tělocvičny.

Maximální počet zařízení, které jde ke sběrnici najednou připojit, je 31, a  to v rozsahu adres právě 1-31. To se může zdát jako hlavní limit, ale viděli jste někdy 31 MultiMausů pohromadě pro ovládání 31 vlaků najednou? Já tedy ne… Uznávám, že 5 zařízení se dá připojit ještě než se začne pořádně jezdit, ale pak už potřeba dalších zařízení strmě klesá. Bývá standardem, že zařízení Li-USB má nastavenou adresu 29. MultiMaus v zásuvce Master má adresu 27. Ostatní adresy jsou volné. Pokud se jedná o MultiMaus, ta si dokáže najít sama volnou adresu, pokud má nastavený režim X-Bus na Automatický. Některá zařízení (například TCO zmíněné níže) má naopak mechanický přepínač, kde se musí napevno nastavit adresa. Pokud by se na jedné adrese setkalo víc zařízení, tato by se hádala mezi sebou a nefungovala by. Je tedy potřeba si toto nastavení adres pohlídat.

Signál vedený sběrnicí je veden v přenosové rychlosti nižší, než je maximální možná přenosová rychlost takového vedení, díky čemuž je možné rozvádět signál až do vzdálenosti 1000 metrů. To je slušná hodnota pro naprostou většinu potřeb, pokud se nejedná zrovna o ta největší modulová setkání, ale tam mají stejně už dávno LocoNet. Pro mě je to důležitý údaj, že i na nějakou menší modulovku je XpressNet bez problému použitelný.

Pro dlouhá nebo jinak náročná vedení je doporučováno vést signálový pár kabelů krouceným kabelem. Toho asi také nikdo v domácích podmínkách nevyužije, ale vyskytují-li se problémy s kvalitou signálu, může to být jedním z řešení.

Druhým bodem může být nutná terminace na konci delšího vedení. Specifikace Lenzu hovoří o odporu 120W zapojeném mezi oba signálové vodiče, web Modulů Brno hovoří o 120 Ohmech. Tady narážím na svou elektrotechnickou neznalost a neřeknu vám, jestli je to obojí to samé 🙂 Terminace se provede prostě tak, že se na 1 konektor napájí mezi prostřední vodiče zmíněný odpor a konektor se zapojí na nejvzdálenější místo v rozvodu.

Sběrnici je možné větvit do stromové struktury. Jediné, čeho je potřeba se vyvarovat, je smyčka, kde by mohlo při dlouhé smyčce docházet k rušení a chybám přenosu signálu. Opět něco, co snad u domácích kolejišť nehrozí. Snad jedině u kolejiště kolem celé místnosti, kde by někoho mohlo napadnout, že udělá okruh i ze sběrnice. Samozřejmě malý ovál doma je smyčka, a pokud ho propojíte celý vodivě, tak je to smyčka jasná, ale na tak malém kolejišti není šance, aby se rušení projevilo. Kolega mi to konzultoval příkladem, že ani na smyčce dlouhé 15 metrů to nedělá žádné problémy. Tedy opět spíš pro větší kolejiště.

U „kostky“ Roco je jen potřeba dodržet, že jedna Myš je vždy jako Master, protože funguje částečně jako centrála. Dále už na Slave větvi nezáleží na pořadí zapojení jednotlivých prvků ve struktuře sběrnice, ani jestli je některá rozbočka plně využitá nebo ne. Je to vše jeden společný kabel, na kterém jsou prostě navěšené ovládače a je jedno jak daleko. Každý ovladač díky vlastní adrese hlásí (hodně zjednodušeně) do centrály „jsem ovladač 15 a přikazuju lokomotivě 4 jet rychlostí 50“.

Co se týče napájení, specifikace hovoří o maximálním odběru 20 mA na jedno zařízení. Jde hlavně o to, aby byla sběrnice schopná zásobovat teoreticky všech 31 zařízení. Centrály (NanoX, H-centrála atd.) dodávají většinou do sběrnice maximálně 1 A, takže si to přepočítejte 🙂 Maximální možný dodávaný proud z kostky Roco 10764 jsem nezjistil, ale bude to určitě méně než 1 A. Jestli máte 2 Myši a 1 TCO, určitě není třeba toto omezení řešit. Nic navíc nebrání nějaké hodně žravé zařízení napájet samostatným zdrojem a ze sběrnice odebírat jen 2 vodiče se signálem.

Zároveň mě tak napadá drobná úvaha mimo téma – jestliže konektor RJ11/12 a „telefonní“ kabely dokážou spolehlivě přenášet proud 1 A pro zařízení na sběrnici, pak nás doteď všichni strašili zbytečně ohledně doporučených průřezů vodičů a nutnosti použití vhodně dimenzovaných konektorů pro rozvod napětí po kolejišti. Nebo ne, a naopak celá sběrnice při využití celé jedné ampéry náhle shoří na popel?! Nebo naopak jen konstruktéři „domácích“ centrál přetěžují telefonní kabely nad únosnou mez a jediné Roco to pojalo správně sice s menším možným proudem ale v mezích bezpečnosti? Dokáže toto někdo zodpovědět? 🙂

K zesílení napájení existují i XpressNet boostery – jeden je například na webu MŽ Sezemice. Slouží jednak jako rozbočka XpressNetu, a jednak dodává do těchto dalších konektorů „čerstvé“ napájení přivedené z externího zdroje, takže se hodnota dodávaná centrálou stává na této větvi nepodstatnou a zároveň tato větev „neobírá“ centrálu o její omezené napájecí možnosti. Hodí se hlavně, když člověk nutně nechce hned měnit centrálu a plánuje opravdu velké kolejiště… Výhodou je také 9 výstupů (+ 1 vstup) což je pro běžné kolejiště naprosto dostatečný počet zásuvek.

Naopak na Digi-CZ je k sehnání rozbočovač s tlačítky například pro odpojení napájení. Cenově to na 1 zásuvku vychází dost peněz když vezmu v úvahu, že 1 je vstup a případně i 1 výstup dál, tak volná zástrčka pro ovládací komponent je pouze 1 (případně za příplatek 2). Je to tedy spíše komponent pro zvýšení komfortu ovládání a rozbočovací funkce je podružná.

http://www.digi-cz.info/xbus-box/

Celé, co jsem tu popsal, a kvůli čemu jsem to vlastně hledal, tu hned využiju. A to rovnou dvakrát.

Zaprvé jsem využil výše ukázané schéma zapojení, abych si rozbočku sběrnice rozbočil ještě trochu po svém.

Vzal jsem standardní rozbočku pro XpressNet / LocoNet. Tuto jsem koupil na DCCdoma za 80 Kč. Je šestižilová, jde použít pro obojí.

Ta není opravdu ničím jiným, než vodivým spojením více konektorů bez jakéhokoliv dalšího prvku, a tedy počet 5 zásuvek není ničím závazný, ani pořadí zapojení ovladačů do zásuvek není podstatné.

Abych nezabíral 1 konektor a zároveň (a to hlavně) nemusel táhnout kabel zpod panelu ven a tam ho zastrčit, připájel jsem podle schématu konektory přímo ze zadní strany rozbočky na odpovídající vedení. Protože jsem neměl dostatečně dlouhý kabel, musel jsem ho uštípnout za konektorem a ještě si ho prodloužit pomocí dalších vodičů – zde jsem bohužel nedodržel původní barvy, takže se neřiďte barvami. Předem jsem si na vodiče navlékl teplem smrštitelné bužírky, abych zamezil zkratu.

Kabely jsem připájel na jedny z výstupů konektoru. Všimněte si, že na 6 žil na desce jsou opravdu připájené jen 4 vodiče.

Pak už jen stáhnout kabely a rozbočku zastrčit na své místo. Tím jsem získal „šestý konektor“ vedený rovnou dovnitř panelu. Takto budu mít napevno připojené rozhraní Li-USB do sběrnice. Rozhraní bude zabudované pod nádražím a ven povede jen 1 USB kabel k počítači. Ozkoušení proběhlo v pořádku hned napoprvé, takže spokojenost.

Zadruhé jsem využil schéma v ovládacím panelu, do kterého chci, aby vedl jen 1 kabel, a to nutně XpressNet. Protože ale budu muset pro některé způsoby zapojení TCO ovladače využít optosnímače (nebo relé, ale zatím se mi líbila spíš varianta optosnímačů), potřebuji zároveň zdroj pro jejich napájení. A to si dovolím ukradnout právě ze sběrnice XpressNet. Optosnímač bude „svítit“ jen výjimečně, a to ještě jen malou chvíli a vždy jen 1 nebo maximálně 2 najednou, takže odebíraný proud bude vpodstatě nulový a je zbytečné kvůli tomu vymýšlet externí napájecí zdroj, který by ovládací pult přikoval na jedno místo v rámci layoutu. Takto budu moci pult vzít, kamkoliv ho přenést a tam ho zapojit stále na 1 kabel a mít vše stále funkční – což se mi hodně líbí.

Na modulu TCO jsem identifikoval jednoduše 4pinovou zdířku – jsou v ní pouze 4 kontakty.

Protože už vím, že vnější dva jsou napájecí, stačilo projít kousek plošným spojem, kde jsem objevil 2 nevyužité a přitom už navrtané body, do kterých budu moct přivést svoje vodiče a odebírat z těchto bodů oněch 12 V stejnosměrných pro napájení optosnímačů. Jsou zde dokonce vyvedeny od konektoru všechny 4 vodiče a jsou i označené podle normy, já tedy budu připojovat na L a M.

(Pro ty, kteří nemají ponětí co je optosnímač, jen rychlé okénko – vy, co to víte, prosím nečtěte a nebo se nesmějte. Nebojte, já to před měsícem taky ještě nevěděl. Je to něco jako relé – na jednom okruhu se při průchodu proudu rozsvítí LEDka, na druhém okruhu je prvek citlivý na světlo a při rozsvícení LED se prvek „zapne“ a tím propojí druhý okruh proudem. Lze tím tedy něco zapnout, když se zapne něco jiného. Stejně jako relé ale potřebuje pro své sepnutí nějaký proud/napětí a to si musím právě někde „vypůjčit“.)

To je asi tak vše, co jsem potřeboval vědět, a teď už se můžu zase pustit do zapojování… Vypadalo to všechno složitě, ale když se do toho člověk potřebuje trochu ponořit, tak to nakonec není tak zlé… Pokud k tématu máte nějakou věcnou připomínku, nebo jsem něco nepochopil správně, neváhejte jí doplnit.