Digitální spřáhlo 2

V prvním článku jsme si pověděli něco o obecných vlastnotech a celkové funkci. V tomto článku bych rád zabrousil více do elektroniky a DCC. V současnosti mám s digitálním spřáhlem vyzkoušené chování dekodérů od tří výrobců, proto se budu snažit popsat rozdíly. Na závěr bude pár poznámek k bastlení a vlastním konstrukcím.

Chování a celkové pojetí funkce digitálního spřáhla se u jednotlivých výrobců liší, což sami uvidíte na následujících řádcích. Rozhodně se neshodují všechny CV registry, takže se na standardizaci dle NMRA moc nespoléhejte. Vždy doporučuji otevřít manuál a prohlédnout si příslušný popis a tabulky. S digitálním spřáhlem vyzkoušené chování dekodérů od Zimo, Kuehn a poslední nováčkem v mé stáji je Lenz. Všechny používám k testování vlastní elektroniky, abych měl jistotu, že to funguje univerzálně. Mám varianty s rozhraním Next18. U všech zmíněných výrobců musím říct, že mám velmi dobrou zkušenost s kvalitou. Ač jsou dekodéry testovací, mám je denně v ruce a jdou z desky do desky i několikrát za hodinu, tak jedou bez závad. Některé jsou v tomto režimu už pár let.

Přímý manuální režim ovládání spřáhla důrazně nedoporučuji!

Aktivace spřáhla musí být časově omezená, což prosté namapování funkční výstup s připojeným digitálním spřáhlem na funkční klávesu nezajistí. Stačí drobné opomenutí a fatální poškození je na světě. Právě z důvodu časové limitace mají výrobci dekodérů v nastavení CV registry přímo určené pro správu digitálního spřáhla. Prakticky vše funguje tak, že buď lokomotiva sama aktivuje spřáhlo na stanovený čas a následně sama poodjede od soupravy, nebo ještě lépe nejprve soupravu stlačí, odvěsí se aktivací spřáhla a následně poodjede od soupravy.

Já zapojuji obě spřáhla (cívky) paralelně, abych tak ušetřil cenné výstupy, jelikož současně chci i modelové svícení. Při posunu nemívám vozy na obou stranách lokomotivy, takže mě to v ničem neomezuje. Zapojení mám na svých deskách provedené tak, aby mu ani tohle zvýšené zatížení nečinilo potíže.

CV a jejich vliv na chování modelu

Při nastavování dekodéru je prvním krokem zjištění, kam je spřáhlo připojené (označení výstupu na dekodéru). Pokud si vše připojujete sami, tak se podívejte do manuálu daného výrobce a vše konfrontujte s popisem rozhraní (patice/barevných drátků). Pokud máte desku elektroniky ode mě, tak je v manuálu vždy přehledná tabulka a vzorová nastavení.

Dalším krokem je nastavení vlastností daných výstupu a časové vlastnosti. S ohledem na rozličnost chování uvedu pro každého výrobce, od kterého vlastním dekodér, na začátku trochu nudný popis principu a CV. Přijde mi to tak přehlednější. Nebudu opisovat tabulky, ty jsou v daném manuálu k dekodéru. Na konci každé podkapitoly je vyplněný příklad pro lepší pochopení. Příklad je v principu stále stejný, ale vždy mírně upravený dle možností daného dekodéru, abyste mohli porovnat rozsah, odlišnost v nastavení CV.

a) Nastavení pro dekodéry Kuehn

Prvním krokem je přiřazení funkčního tlačítka na ovladači k výstupu dekodéru. Kuehn výstupy označuje A–F (CV33 – CV46). Přehledná tabulka je v manuálu. Dalším krokem je nastavení přiřazení stylu chování výstupu a jeho směrové závislosti. Kuehn má pro toto vyhrazené registry CV47 až CV52. Pro chování výstupu jako digitálního spřáhla je základní hodnota „12“. K této hodnotě se ještě přičítá hodnota říkající dekodéru, zda chcete, aby toto spřáhlo aktivoval pro oba směry pohybu vozidla (máte obě spřáhla zapojená paralelně na jeden výstup), nebo jen pro vybraný (každé ze spřáhel je připojené k vlastnímu funkčnímu výstupu dekodéru) směr.

Výstup nemá reagovat při pohybu vpřed (výsledná hodnota CV) = 12 + 64 = 76
Výstup nemá reagovat při pohybu vzad (výsledná hodnota CV) = 12 + 32 = 44
Výstup má reagovat při pohybu oběma směry (výsledná hodnota ) = 12

Třetím krokem je nastavení časových parametrů. U Kuehna se jedná o registry CV63, CV123 a CV124. U funkcí jako je digitální spřáhlo se často setkáte s tím, že je registr kombinovaný. To znamená, že jeho hodnota obsahuje více parametrů sloučených do jednoho CV. CV63 definuje časové chování spřáhla a napájecí parametry. Hodnota na desítkovém řádu říká čas v sekundách, jak dlouho má být spřáhlo aktivované a zvednuté (0=0,5 s – 9=9 s). Jednotková hodnota říká, jestli má být snížená hodnota napájecího napětí po rozpojení (hodnoty 0–7) a nebo má dojít k jeho úplnému odpojení (hodnota 8). Dalším z registrů, který ovlivňuje spřáhlo, je CV123. Ten definuje čas/dobu pro odjezd lokomotivy od soupravy. Posledním z registrů je CV124, který určuje, jakou má jet lokomotiva rychlostí (0–100 % = hodnota 0–255).

Doplnění zkušenosti 26.04.2020: Dekodéry Kuehn mají oproti konkurenci (Lenz a Zimo) ve verzi FW 35 prohozené výstupy E a F mezi sebou. Nevím, jestli je to u všech dekodérů této značky, ale u této verze mám jistotu ze zkoušek. Pokud na ně připojujete spřáhlo, tak je nutné myslet i na záměnu CV48 a CV47.

Vzorový komplexní příklad pro KUEHN:

Spřáhla mám společně připojená drátkem na výstupu E (přes tranzistor) a chci, aby se ovládala společně na oba směry stiskem tlačítka F5 na ovladači. Dále chci, aby po stisku funkčního tlačítka na ovladači došlo k aktivovaci spřáhla na dobu 3 s, a lokomotiva jela 3 s směrem od soupravy rychlostí cca 20 % svého maxima.
CV39 = 2 (výstup E je ovládaný F5)
CV47 = 12 (jedná se o digitální spřáhlo a bude aktivované na oba směry)
CV63 = 38 (aktivace spřáhla bude trvat 3 s, poté se vypne)
CV123 = 6 (3 s lokomotiva pojede od soupravy)
CV124 = 50 (rychlost pohybu cca 20 %)

b) Nastavení pro dekodéry Lenz

Stejně jako u dekodérů Kuehn je i zde nejprve nutné přiřadit tlačítko, kterým budeme spřáhlo ovládat. Opět jsou to registry CV33 až CV46. Avšak již u nastavení směrové závisloti je u Lenze vše odlišně! :-) Pro nastavení směrové závislosti má Lenz registry CV145 a CV146 a to každý pro jeden směr pohybu. CV145 definuje výstup dekodéru pro spřáhlo pro směr pohybu vpřed (výstupy A–H). CV146 definuje výstup dekodéru pro spřáhlo pro směr pohybu vzad (výstup A–H). Pokud do obou nastavíte stejnou hodnotu, tak bude logicky spřáhlo reagovat pro oba směry společně. Časové definice chování je u Lenz v registrech CV147 až CV149. CV147 definuje dobu zvednutí spřáhla. CV148 definuje dobu odjezdu lokomotivy od soupravy a CV149 nastavuje dobu pohybu lokomotivy k soupravě, tedy stlačení. Pokud hledáte nastavení rychlosti pohybu lokmotivy, tak marně. Stejně tak nastavení napájecího napětí spřáhla. Lenz má jen možnosti zapnuto, nebo vypnuto. Už tady je vidět, že jsou čísla CV registrů dost odlišná od předchozího výrobce a možnosti nastavení také.

Vzorový komplexní příklad – LENZ:

Spřáhla mám společně připojená drátkem na výstupu E (přes tranzistor) a chci, aby se ovládala na oba směry stiskem tlačítka F5 na ovladači. Dále chci, aby po stisku funkčního tlačítka na ovladači došlo ke stlačení soupravy po dobu 2 s, k aktivaci spřáhla po dobu 3 s, a následně současně lokomotiva jela 3 s směrem od soupravy rychlostí cca 20 %.
CV39 = 16 (výstup E je ovládaný F5)
CV145 = 16 (směrem vpřed je spřáhlo na výstupu E)
CV146 = 16 (směrem vzad je spřáhlo na výstupu E )
CV147 = 188 (doba aktivace spřáhla 3 s – v násobcích 0,016 s :-) )
CV148 = 188 (doba odjezdu od soupravy 3 s – v násobcích 0,016 s :-) )
CV149 = 125 (doba stlačení soupravy 2 s – v násobcích 0,016 s :-) )

c) Nastavení pro dekodéry Zimo

Zimo má nastavení nejrozsáhlejší a umí i pokročilejší přiřazování funkcí, které zde s výhodou použijeme. Pro aktivaci zapíšeme hodnotu 97 do registru CV61. Následně opět přiřadíme funkční tlačítko k výstupu v registrech CV33 – CV46. Vše se řídí hodnotami v tabulce na str. 24 manuálu Zimo, ne NMRA standardem s posuvem! Tím si zjednodušíme výpočet hodnoty. Já si pro sebe nastavuji i CV124 s posunovacími rychlostmi, vypínáním křivek a SUSI, což je ale nad rámec tohoto článku. Jelikož mám zvukové dekodéry, tak dodržuji standard Jacek (CV124 = 151). U všech dekodérů rozpojování aktivuji v posunovacím režimu s rozsvícenými světly křížem. Přijde mi to modelovější. Následuje přiřazení chování výstupu, které má Zimo v registrech CV125 až CV132. Pro digitální spřáhlo má Zimo hodnotu přednastavení „48“.

Výstup je spřáhlo a reaguje při pohybu vpřed (výsledná hodnota CV) = 1 + 48 = 49
Výstup je spřáhlo a reaguje při pohybu vzad (výsledná hodnota CV) = 2 + 48 = 50
Výstup je spřáhlo a reaguje při pohybu oběma směry (výsledná hodnota ) = 0 + 48 = 48

Posledním bodem je opět časové nastavení. Zde má Zimo nejvíce zkombinované registry. CV115 určuje jednak čas aktivace spřáhla rozepnutí a také poměrné napětí. Hodnota v desítkovém řádu nástavuje čas v sekundách, jak dlouho má být spřáhlo aktivované (0=0 s – 9=5 s). Jednotková hodnota pak říká, jestli má být snížená hodnota napájecího napětí spřáhla (0–90 % = hodnota 0–9). CV116 registr určuje chování v automatickém režimu. Stovková hodnota říká, jestli se má souprava nejprve stlačit zpětným pohybem (0=NE, 1=ANO). Desítková hodnota (0–9) definuje dobu odjezdu od soupravy v sekundách. Rozsah je shodný jako u CV115. Jednotková (0–9) nastavuje, jakou rychlostí se má lokomotiva pohybovat s tím, že hodnota je dána jako rychlost/4.

Vzorový komplexní příklad – ZIMO:

Spřáhla mám společně připojená drátkem na výstupu FA3 (přes tranzistor) a chci, aby se ovládala na oba směry stiskem tlačítka F5 na ovladači. Dále chci, aby po stisku funkčního tlačítka na ovladači došlo ke stlačení po dobu 2 s, k aktivovaci spřáhla po dobu 3 s a lokomotiva současně následně poodjela 3 s směrem od soupravy rychlostí cca 20 % maxima.
CV39 = 16 (výstup FA3 je ovládaný F5)
CV124 = 151 (SUSI pro výstup FA3 a nastavení pro tlačítka F3 a F4)
CV129 = 48 (pro oba směry je spřáhlo na výstupu FA3)
CV115 = 79 (doba aktivace spřáhla 3 s při 90% napětí)
CV116 = 175 (soupravu stlačit, poodjet na 20 % rychlosti po dobu 3 s :-) )

Jak vidíte, pro každou značku dekodéru je vše trochu jiné a je nutné si prohlédnout tabulky v manuálu. S mojí nulovou znalostí němčiny to není zrovna jednoduchý úkol. S dekodérem Zimo se mi podařilo dosáhnout asi nejmodelovějšího provedení. U obou ostatních výrobců mi lokomotivy, i při zapnutých křivkách, celkem cukaly. Zimo bylo nejplynulejší.

Pokud bude mezi modeláři dostatečný zájem, tak natočím videa pro každý z dekodérů s různým nastavením.

Další řádky tohoto článku jsou věnované hlavně bastlířům, kteří mě kontaktují a spřáhlo připojují svépomocí na originální desku pomocí drátků.

Pro kutily o zapojení dig. spřáhla k SUSI

Opakující se dotaz je, jak připojit spřáhlo na logické výstupy SUSI. Na obrázku 4 přikládám svoje zapojení pro rozhraní SUSI v režimu výstupů pro digitální spřáhlo. Pro zapojení s ovládáním LED používám ještě jiná zapojení.

Variant může být samozřejmě víc, takže to prosím neberte jako dogma!!!

Proč je důležitá ta obrácená dioda u cívky?

Stejně jako kondenzátor i cívka v sobě akumuluje energii (např. tlumivka, relé…). Tu energii dodáváme, když do cívky pustíme proud. Co se s tou energií stane, když chceme funkci ukončit a ten tranzistor vypne? Stane se to, že se na cívce okamžitě začne generovat napětí v opačném směru, aby se ta energie uvolnila. Pokud je v zapojení dioda, tak ta způsobí vhodný „zkrat“, kterým se převážná část energie změní na „teplo“ a nemůže napáchat v obvodu škodu. Pokud obvod diodu neobsahuje, tak napětí roste do velmi vysokých hodnot (i třeba tisíce voltů – kV) dokud nedojde ke spotřebování veškeré energie. Prakticky se projeví parazitní impedance (povrchová mastnota, prach, nekvalitní izolace kabelu), dojde k postupnému vybití a nepřeskočí jiskra, ale i jiskření se může u větších cívek dít. V našem případě jiskření moc nehrozí, ale dekodér obsahuje citlivé elektronické součástky, které takové popsané napěťové impulzy nesnáší dobře a může dojít i k poškození dekodéru. Toto nemusí být vizuálně identifikovatelné. Může se projevit jako „divné chování“ a nebo výpadky funkce. Důrazně doporučuji diodu používat! Přece jen, zvukáč stojí 2500 Kč.
Základní info najdete například zde: GJN Praha-Fyzika-Indukčnost

Proč je v zapojení zrovna MOSFET?

Proč nemůžu použít starý dobrý bipolární tranzistor? Můžete, ale narazíte na problém s jeho saturací. Studiem zapojení dekodérů jsem zjistil, že například Zimo má do SUSI obvodu vřazené 10 k odpory, které limitují max. proud z těchto „logických výstupů“ na nějakých cca 0,5 mA. To samozřejmě při daném h21e (dle verze tranzistoru) limituje saturaci tranzistoru při požadovaném Ic… prostě takové řešení vyžaduje výpočet. Výše uvedené zapojení funguje s Kuehn, Lenz i Zimo spolehlivě.

Pozor na proud! Jednotlivá spřáhla se liší odběrem! Jedno Krois spřáhlo dle dokumentace odebírá 90–100 mA zatímco jedno SD-Modell 1501 jen 50 mA. Pokud je budete zapojovat paralelně, tak je důležité si to uvědomit při volbě tranzistorů. Při Vašem vlastním návrhu zapojení také uvažujte o zatížení dekodéru! Odběr 200–300 mA přímo z kladné napájecí větve dekodéru (modrý drát) bude způsobovat jeho solidní ohřev!

Nebudu se zde rozepisovat podrobně o všech svých zkušenostech z vývoje desek a testování dekodérů různých výrobců. To je nad rozsah tohoto článku. Pokud se pustíte do vlastního návrhu, tak Vám přeji hodně sil a hlavně trpělivosti.

Závěr

Snad jsem Vám tímto článkem na pokračování pomohl se základní orientací dané problematice. Na závěr si dovolím upozornit, že s každou novou generací dekodérů výrobci přidávají další funkcionality a rozšiřují nastavení. To, co platí dnes, může být zítra zcela jinak, takže vždy doporučuji studovat manuály od daného výrobce. Nikdy nespoléhejte, že druhý výrobce má něco shodně. I přes poměrně hrubé zacházení při připojování na zkušební desky se spřáhla od SD-Modell drží skvěle a mohu je z pohledu spolehlivosti doporučit. Určitě budu dál vše testovat a budu na tomto webu sdílet, nejen svoje, zkušenosti.

---

Reference:

• KROIS – spřáhla TT, web: Krois-TT
• SD-Modell – spřáhla TT, web: SDModell-TT
• Zimo MX618N18, web: Zimo MX618N18
• Kuehn N45 Next18, web: Kuehn N45 Next18
• Lenz Silver+ Next18, web: Lenz Silver+

---

Malá odbočka k výrobcům ohledně manuálů

Bez obalu musím říct, že téměř všechny zahraniční firmy dodávající DCC komponenty si se zákony EU/ČR moc hlavu nelámou a český návod nedodávají. Co je ovšem zarážející, že to samé platí i pro jejich české zástupce a dokonce dovozce! Dost zábavná je formulace „Návod jen v německém jazyce.“, kterou jsem nedávnou viděl na nějakém webu. U jednoduchého nastavení světel pomůže PDF verze a Google Translate, ale u komplexnějších funkcí a vazeb jako je právě digitální spřáhlo, je takové řešení na kočku. Rozumím mnoha modelářům, že se DCC bojí a nebo s nastaveními bojují. Sám jsem při zkouškách strávil mnoho hodin klením a to jsem z oboru. Kolegové, jedinou možností nápravy je soustavný tlak a chtít po svém dodavateli či prodejci manuál v češtině! Je to jeho zákonná povinnost! Zbytek případné diskuze jsou jen kecy a výmluvy!