Digitál – ano, ale jaký?

^[1]Je to už několik let, co při různých příležitost autor této stati volal po vypracování přehledu dostupných digitálních systémů pro řízení modelového kolejiště. Souhlasili s ním mnozí. Nenašel se ale nikdo, kdo by takovýto úkol realizoval. Na několika webech sice bylo publikováno hodně užitečných statí k jednotlivým digitálním systémům; mnoho moudrostí zkušených modelářů zaznělo na diskusních fórech, seminářích a samozřejmě v bezpočtu mailových zpráv. Sepsání takového porovnání nakonec zbylo na Honzu Merhauta.

  Martin Pinta (kterého autor požádal o recenzi), jenž o digitálu ví hodně a tudíž má právo kritizovat, napsal k rukopisu článku: „Mně se ten článek líbí. Sice nevím, zda tam není něco špatně, ale rozhodně to bude přínosná věc.“ A s tím lze souhlasit.
  Jindra Fučík (kterého o recenzi požádal vydavatel) uvedl několik zásadních připomínek, z nichž některé však autor odmítnul akceptovat. Aby mohl text vyjít, neobsahuje tyto sporné názory. Fučíkovy argumenty budou pravděpodobně vyjádřeny v diskusi k článku.
  Zkušenější modeláři možná v textu nenajdou „nic“ objevného, ale to ani nebylo účelem. Naopak začínající modelář si nejspíš nikde jinde nepřečte tak jednoduchý, přehledný přehled profesionálně vyráběných digitálních systémů v dnešní době dostupných na našem trhu. Největší deviza stati je zřejmě obsažena v tabulkách (v závěru), jejichž sestavení vlastně bylo hlavním záměrem autora, i když právě to co tabulky obsahují bude zajisté velmi ovlivnitelné dalším vývojem na trhu.
  Tak či onak, ani autor, ani recenzenti a konečně ani vydavatel nejsou přesvědčeni, že bylo vytvořeno dokonalé a komplexní „dílo“. To rozhodně ne! Velkým přáním všech by bylo, aby bylo formou diskusních příspěvků doplňováno a rozšiřováno. Upozorňuji ale, že diskuse bude recenzovaná.

Jan Hlaváček
________________________________________________
 

Úvod

  Mnozí modeláři, začínající nebo dosud věrní analogu, uvažují o pořízení digitálního systému. K rozhodnutí pro digitál často přispěje až možnost si jej prakticky vyzkoušet a přesvědčit se o jeho výhodách, z nichž hlavní je možnost nezávislého současného ovládání více vlaků, k tomu pak ještě další výhody, například nezávislé ovládání světel, zvukových efektů, u parních strojů třeba kouře. Samozřejmě se to netýká jen hnacích vozidel, je možné instalovat třeba nezávisle ovládané konstantní osvětlení do vagonů.
  Kromě ovládání hnacích vozidel slouží digitální systém také k ovládání příslušenství, tedy výhybek, návěstidel, závor nebo světelného signalizačního zařízení na přejezdech. Mnohem jednodušeji než v analogu lze realizovat různé závislosti, například automatické přestavování výhybek či návěstidel podle aktuální situace, aktivaci zařízení na přejezdech a řadu dalších funkcí. Vyšší formy automatizace lze pak dosáhnout připojením k počítači a celý provoz řídit prostřednictvím softwaru. Není třeba se bát dalších nákladů – existují i softwary distribuované jako freeware – stačí pořídit interface mezi centrálou digitálního systému a počítačem. Některé centrály (například nové Roco a Zimo) již interface obsahují.

Jak to funguje

  U analogového systému jsou koleje napájeny stejnosměrným proudem. Rychlost jízdy je ovládána velikostí napětí, směr jízdy polaritou. U digitálního systému je do kolejí přiváděn signál o konstantní amplitudě, obsahující zároveň řídící signál ve formě impulsů proměnné šířky. Tento signál je v lokomotivním dekodéru dekódován a k jeho výstupu je připojen motor (stejný jako v analogových strojích) pohánějící lokomotivu. Přestavba analogové mašiny na digitální tak představuje pouze doplnění o dekodér.
 
Standardy

  Jak už to bývá i v jiných oblastech, na počátku vývoje digitálních systémů nedošlo k vytvoření jednotných standardů a jednotliví výrobci si vytvořili vlastní standardy pro komunikaci s lokomotivními dekodéry a dekodéry příslušenství. Důsledkem je existence několika systémů, kompatibilních pouze do určité míry, případně zcela nekompatibilních. Celosvětově nejrozšířenějším standardem je DCC (Digital Command Control) americké národní modelářské asociace NMRA a přejatý evropskou normou NEM. Ten slouží pro komunikaci mezi centrálou, případně zesilovačem, a dekodéry v hnacích vozidlech a používá jej většina výrobců.
  Kromě DCC existují ještě další systémy. Jedním z nich Selectrix firmy Trix. Ten není  s DCC kompatibilní, některé lokomotivní dekodéry však umožňují spolupráci jak s DCC, tak se Selectrixem.  Dalším systémem na trhu je Märklin-Motorola.

Rozdíly mezi systémy pracujícími ve standardu DCC

  Na současném trhu existuje více výrobců digitálních systémů standardu DCC/NMRA. U všech těchto systémů je do kolejí přiváděn standardní DCC signál a lze tedy na kolejišti napájeném kterýmkoli z těchto systémů provozovat hnací vozidla s dekodéry, splňujícími standard DCC. Rozdíly ale jsou ve způsobu komunikace mezi centrálou a ovladači a mezi centrálou a dekodéry příslušenství. 

DCC systémy na současném trhu

  Na současném trhu jsou nejběžnější tři typy systémů:
– Lenz, používající pro komunikaci mezi centrálou a ovladači sběrnici XpressNet,
– Digitrax, používající sběrnici LocoNet pro komunikaci mezi centrálou, ovladači i dekodéry příslušenství,
– Zimo, používající sběrnici CAN bus, rovněž pro komunikaci mezi centrálou, ovladači a dekodéry příslušenství.

 Tyto sběrnice nejsou vzájemně kompatibilní, ovladače jednoho systému nelze používat k jinému systému. Nebudu se zde zabývat podrobným popisem elektrických signálů, ale pouze rozdíly těchto třech systémů z hlediska uživatele.

Lenz a XpressNet

  Německá firma Lenz používá u svého digitálního systému tři různé signálové cesty. Pro komunikaci mezi centrálou a ovladači slouží sběrnice XpressNet,  pro zpětné hlášení od dekodérů k centrále (například detekci obsazení kolejových úseků) je používána sběrnice RS. Ke sběrnici XpressNet lze připojit maximálně 31 ovladačů. Konfigurace není přesně definována (lze provozovat stromové nebo sběrnicové zapojení), nesmí však být spojena do kruhu. K ovládání dekodérů příslušenství se u firmy Lenz používá výstup J, K, sloužící zároveň pro napájení kolejí.
  Sběrnici XpressNet používají u svých zařízení  také další firmy – Roco (nyní sloučená s firmou Fleischmann), CVP, Atlas, Bachmann, CT-Elektronik, nebo skupina OpenDCC. Pro ovládání centrály Lenz tak lze použít ovladače Roco/locoMaus a naopak, ovladačem Lenz lze ovládat centrálu Roco.

Digitrax a LocoNet

  Americká firma Digitrax vyvinula pro komunikaci s komponentami sběrnici LocoNet. U tohoto systému se veškerá komunikace s ovladači i komponentami, včetně zpětného hlášení, realizuje po jediném šestižilovém kabelu, opatřeném konektory RJ12 (po dvou z těchto vodičů je veden DCC signál, odpadá tak nutnost spojení komponent připojených k tomuto rozvodu s „kolejovým“ výstupem centrály). To instalaci zjednodušuje a zpřehledňuje – v kterémkoli místě lze k této sběrnici připojit ovladače, dekodéry i detektory zpětného hlášení. Sběrnice LocoNet byla původně chráněna proti používání jinými výrobci, později Digitrax protokol zveřejnil a umožnil tak její používání dalším výrobcům. Nyní LocoNet používají také centrály firem Uhlenbrock a Piko.
  LocoNet se stal se také standardem mezinárodní modelářské organizace FREMO a její české členské organizace Zababov. V rámci těchto organizací jsou pro ovládání jízdy lokomotiv používány jednoduché ovladače FREDi (cena stavebnice je 500 Kč, kompletního ovladače 750 Kč). Výhodou těchto ovladačů, především pro klubový provoz, je jejich jednoduchost; adresu ovládané lokomotivy je nutné do něj (jednoduchým postupem) předem naprogramovat, je tak vyloučeno, že by někdo mohl omylem zvolit adresu lokomotivy nacházející se na druhém konci layoutu a způsobit tak nehodu.
  Počet ovladačů, které lze ke sběrnici LocoNet připojit, závisí na možnostech centrály. U centrály Digitrax DCS100 to může být až 128 ovladačů. Sběrnici LocoNet lze konfigurovat liniově, větveně i do kruhu. Z „kolejového“ výstupu centrály Digitrax lze samozřejmě ovládat veškeré dekodéry příslušenství různých výrobců, ovládané přímo DCC signálem.

Zimo a CAN bus

  Firma Zimo spolu s anglickou skupinou MERG (Model Electric Railway Group) adaptovala a pro svůj systém používá sběrnici CAN bus vyvinutou firmou BOSCH. Ta je obdobně jako sběrnice LocoNet používána jak pro komunikaci mezi centrálou a ovladači, tak mezi centrálou a dekodéry příslušenství. Zimo představuje velmi sofistikovaný systém s některými  možnostmi, které neposkytuje žádný jiný systém (například HLU, umožňující specifické ovládání jízdy vlaku v izolovaných úsecích kolejiště, ovšem pouze s lokomotivními dekodéry, které tuto funkci podporují).
  Výrobky Zimo bývají někdy označovány Mercedesem mezi digitálními systémy, což je ovšem vykoupeno vyšší cenou. Určitým problémem je menší výběr komponent, například pro ovládání výhybek je k dispozici pouze modul pro 16 výhybek, takže potřebuje-li uživatel ovládat třeba jen čtyři, zbytečně platí za takto vybavený modul, naopak bude-li potřebovat třeba 17 výhybek, musí kvůli té jedné pořídit další modul pro 16 výhybek. Z „kolejového“ výstupu centrály Zimo lze samozřejmě ovládat veškeré dekodéry příslušenství různých výrobců, ovládané přímo DCC signálem.

Novinky na trhu

  Firma Roco se chystá v červenci uvést na trh zcela nový systém Z21¹⁾, přinášející mnoho zajímavých funkcí. Především jde o možnost ovládání prostřednictvím tabletu nebo mobilního telefonu, pracujícího na platformě iPhone/iPad od Apple, v pozdější době i na platformě Android. To umožňuje například ovládání jako z kabiny strojvedoucího skutečné lokomotivy (mají být k dispozici řídící pulty různých lokomotiv, včetně parních) – ovládat se pak bude přímo na obrazovce příslušnými řídícími prvky), případně lze zobrazit klasický ovladač. Součástí centrály je i předprogramovaný router pro komunikaci s uvedenými mobilními zařízeními. Centrálu je možné ovládat také dosavadními ovladači Roco multiMaus, přepokládá se i možnost připojení přes standardní rozhraní LocoNet a CAN bus. K ovládání jízdy vlaků tak například bude možné použít i ovladače FREDi. Centrála má také rozhraní LAN. Z21 je již možné předběžně objednat u více českých prodejců.
  S novinkami přichází také Zimo, jde o centrálu MX10 a ovladač MX32. Zajímavé u centrály mimo jiné je, že je možné k ní připojit i ovladač Lenz nebo Roco/Locomaus, a s adaptérovým kabelem i FREDi (LocoNet). Centrála je vybavena rozhraním pro připojení PC. Nový ovladač má řadu funkcí, které u jiných ovladačů nenajdeme, například zobrazení jména a obrázek zvolené lokomotivy, rychloměr v km/h, grafické symboly pro ovládané funkce.
________________________________________
1) Uvedený nový systém firma ROCO prezentovala již v roce 2009 – pozn. red.

Malosérioví výrobci

  Kromě firem uvedených v předchozích odstavcích existují menší výrobci, vyrábějící některé komponenty, někdy ve více či méně amatérských podmínkách. Některé jsou k dispozici i ve formě stavebnic, sestávajících vždy z desky plošného spoje, někdy již s vyvrtanými otvory, případně i s kompletní sadou potřebných prvků, někdy jen s takovými prvky, které vyžadují naprogramování (například procesory), ostatní součástky si musí uživatel opatřit sám. Jejich výhodou je (významně – pozn. red.)  nižší cena (to platí zejména u stavebnic). Tyto komponenty jsou zpravidla ovládány DCC signálem z „kolejového“ výstupu a lze je proto použít s libovolnou centrálou, podporující standard DCC, tedy například s centrálami Lenz, Roco/Fleischmann, Zimo, Digitrax, Uhlenbrock, Piko. Cenové srovnání ale ukázalo, že cenový rozdíl, zejména pokud jde o hotové výrobky, není ve srovnání s výrobky velkých firem jako je Roco, Lenz nebo Digitrax příliš významný.

Srovnání

  Objektivní srovnávání jednotlivých systémů je těžko proveditelné, každý z nich má v porovnání s ostatními určité přednosti, roli hraje i cena, šířka sortimentu, dostupnost. Názory uživatelů jsou vždy do značné míry subjektivní, lze těžko nalézt někoho, kdo by měl praktickou dlouhodobou zkušenost s více systémy.

Jak si tedy vybrat?

  Obecně lze říci, že pokud jde o „domácí“ provoz, zájemce neudělá chybu, když si  koupí některý ze systémů firem Roco, Lenz, Digitrax nebo Zimo. Všechny podporují nejrozšířenější standard DCC, takže lokomotivy s dekodérem, který bude odpovídat tomuto standardu, bude možné provozovat s každým z těchto systémů.
  Pokud modelář počítá s působením v rámci klubu Zababov nebo mezinárodního FREMO, pak je vhodné si pořídit systém s centrálou, podporující standard LocoNet, zejména proto, že bude moci doma používat ovladače FREDi, které jsou v těchto klubech standardem. Na výběr jsou pak systémy Digitrax, Piko nebo Uhlenbrock. V poslední době ale LocoNet začínají podporovat i další výrobci, takže FREDi lze používat i s novými centrálami Roco (Z21) nebo Zimo (MX10)

Vysvětlivky k tabulkám

– V následujících tabulkách jsem se pokusil sestavit přehled některých komponent dostupných na našem trhu. Účelem těchto tabulek je poskytnout představu o cenové úrovni a vzájemné kompatibilitě jednotlivých systémů a komponent.
– Kromě zde uvedených komponent existuje řada dalších (například moduly pro realizaci smyček, moduly pro ovládání točny atd.), účelem ale nebylo vytvářet úplný katalog výrobků jednotlivých firem.
– Přehled obsahuje nejznámější a nejrozšířenější výrobky. Údaje v tabulkách jsou vyhledány na internetu u různých prodejců. Není vyloučeno, že lze nalézt i ceny odlišné, nižší i vyšší.
– Pokud jde o údaje o vlastnostech, nelze vyloučit některé nepřesné údaje – měl jsem možnost bližšího seznámení pouze s několika málo výrobky, u ostatních jsem vycházel jen z publikovaných údajů, přičemž uveřejňované popisy jsou někdy nejasné nebo zavádějící.
– Tam kde v tabulce některý údaj chybí, se mi nepodařilo jej najít nebo zjistit.
– U některých výrobků byly použity ceny zjištěné z internetu v EUR, v takovém případě jsou přepočteny v kursu 1 EUR = 25 Kč.
– Výrobky jsou setříděny podle jména výrobce, umístění v tabulce tedy nesouvisí ani s hodnocením, ani s cenou!
– Tento přehled by měl poskytnout obrázek jednak o technických odlišnostech, jednak o cenách – proto je u vícenásobných komponent přepočet na jednotku (jednu výhybku, jeden detekovaný úsek). Ani potom ale není srovnání plně výstižné, třeba některý modul pro ovládání výhybek má navíc vstupy pro zpětné hlášení a případně umožňuje naprogramování více cest (nastavení předem zvolené polohy více výhybek jedním povelem), jiný modul má kromě výstupů pro ovládání výhybek a příslušenství i vstupy pro zpětné hlášení a výstupy pro 32 čtyřznakových návěstidel, nebo jindy má modul detekce obsazení doplňkové funkce pro ovládání jízdy vlaků. Přesto věřím, že tento přehled určité informace poskytne.

  Za důležité považuji údaje o způsobu připojení ovladačů (CAN bus, LocoNet, Xpressnet), ovládání komponent (CAN bus, LocoNet nebo „kolejovým“ signálem) a cestě zpětného hlášení (CAN bus, LocoNet, RS nebo S88) – umožní to zjistit, jaké prvky kombinovat lze a jaké ne. Jestliže má například centrála vstup pro zpětné hlášení po sběrnici S88, nelze k ní připojit detektory obsazení, konstruované pro sběrnici RS nebo LocoNet.
  Dekodéry pro ovládání výhybek a dalšího příslušenství lze připojit k DCC signálu prostřednictvím „kolejového“ výstupu libovolné centrály. U komponent připojovaných po sběrnici LocoNet slouží tato sběrnice jak pro ovládání, tak pro zpětné hlášení, není tedy nutné k nim přivádět „kolejový“ signál. Obvykle ale i tyto komponenty lze ovládat z „kolejového“ výstupu libovolné centrály (zpětné hlášení bez připojení k LocoNetu ale fungovat nebude).
  Je tedy dobré pečlivě a s rozvahou volit zejména centrálu. Výhodné je volit centrálu podporující více typů sběrnic.

Tabulky

Tab. 1 – Centrály – ZDE ^[2] (v pdf)

Tab. 2 – Dekodéry komponent – ZDE ^[3] (v pdf)

Tab. 3 – Ovladače komponent – ZDE ^[4] (v pdf)

Tab. 4 – Zpětné hlášení – detekce obsazení – ZDE ^[5] (v pdf)

Obrazová příloha

^[6]

Obr. 1 – Některé z ovladačů popisované v textu

^[7]

Obr. 2 – Zimo MX32

^[8]

Obr. 3 – Stanoviště strojvedoucího na tabletu připojeném k centrále Roco Z21

^[9]

^[10]

Obr. 4 – Přední a zadní strana centrály ROCO Z21

Foto archiv autora