Разработка моей системы управления модельными железными дорогами началась в 2016 году и изначально называлась URB control system. Это вводное предложение не дань моему эго, а необходимое замечание, так как это время система постоянно совершенствовалась, и вы, возможно, сталкивались, или столкнетесь с множеством вариаций этой системы сделанными мной или другими моделистами.
Идея управления железнодорожным макетом используя приложение на Android не нова. Есть множество подобных приложений, а также программ для компьютеров. Отличие моей системы в том, что это еще и аппаратная часть, то есть те самые кирпичики, комбинируя которыми вы сможете вы можете переключать стрелочные переводы, вращать поворотные круги, автоматически менять состояние семафоров, создавать сценарии и маршруты для автоматического движения множества поездов, то есть внедрять в свою железную дорогу управление любыми элементами которые вам нравятся. То есть ARC WRU или ARC URB это скорее инструменты для создания вашей собственной системы именно под ваше хобби.
На данный момент система представляет собой комплекс модулей, которые управляются приложением ARC (Arduino Railway Control) по Протоколу версии 5.2. Все элементы ARC протестированы мной на домашнем макете, тестовых треках, а также многими моделистами из разных стран.
Кроме управления движением поезда или поездов, на любом макете есть множество других железнодорожных и иных элементов, также требующих либо автоматических переключений от каких-либо условий или алгоритмов, либо контроля со стороны моделиста. Хорошая система управления также имеет эти функции. Система ARC в этом отношении более чем хорошая 😊
Оборудование для ARC
Базовым элементом системы Arduino Railway Control (ARC) является юнит на Ардуино. В ARC используется "сеть" из множества плат Ардуино, в которую вы можете практически бесконечно добавлять новые юниты. Таким образом вы можете менять конфигурацию системы, добавлять или убирать элементы, и добавлять функционал по мере необходимости. Причем делать это достаточно просто и, что немаловажно, весьма дешево. Для платформы Ардуино создано громадное количество модулей: датчиков, приводов, индикаторов и прочего – практически любая задуманная вами схема может быть составлена из них.
Именно поэтому в качестве базового микроконтроллера выбран ATmega 328P, и построенная на нем Arduino NANO, как самая относительно несложная и распространенная. Эти надежные старые модели работают с уровнями логики 5 вольт, по сравнению, например, с STM32 или современными ESP на 3.3 вольта, и позволяет напрямую управлять более мощной нагрузкой и прокладывать более длинные проводные линии. Безусловно, вы можете использовать любой другой микроконтроллер, но в этом случае программировать систему вам придется самостоятельно.
Специально для моделистов знакомых с Ардуино, отдельно замечу, что Arduino MEGA вы можете использовать с минимальным изменением кода проекта, но я не рекомендую использовать платы Ардуино с множеством контактов (пинов) ввода-вывода из-за сложности их программирования.
Варианты и принципы работы моей системы
Как уже отмечалось выше, ARC это инструмент – то есть само приложение и набор правил, схем, методов и оборудования. Если вы не уверены, что сможете собрать сложные схемы с беспроводными модулям, то можете выбрать проводной вариант URB. В случае если вы планируете создавать разветвленную систему с датчиками и автоматическим управлением, то предпочтительнее использовать беспроводную сеть из WRU юнитов с модулями NRF24, но такой вариант потребует от вас более высокого уровня подготовки.
Базовый пример приведенный ниже будет представлены для обоих вариантов.
Самая главная отличительной черта моей системы — автоблокировка путей в зависимости от положения стрелочных переводов, при одновременной смене сигналов светофоров как на реальной железной дороге. Следующим принципом является разбиение системы (децентрализация) управления на универсальные юниты, которые вы можете установить в узловых точках вашего макета или собранных вами железнодорожных путей. Таким образом вы избегаете сложной проводки из множества проводов, а также облегчаете задачу составления скетчей для вашего трек-плана.
Отдельным бонусом вы получаете скорость сборки системы, и, благодаря разделению на независимые юниты, легкость поиска ваших возможных ошибок, неисправностей или настройки оборудования. Еще одним важным принципом являются четкие правила написания кода скетчей для юнитов на Ардуино НАНО и сам Протокол взаимодействия между приложением и юнитами.
Впрочем, проще сразу привести работоспособный поясняющий пример, чем продолжать играть словами: https://boosty.to/arduinorailwaycontrol/posts/a9194cbe-5997-4e83-a093-6c3434f1e4a9