Lo schema tradizionale fondamentale in uso negli impianti modello riguarda un doppio deviatore destinato al comando di un segnale e nello stesso tempo all’alimentazione elettrica di un tratto di linea. In questo modo, disponendo contemporaneamente al ‘ROSSO’ il segnale e togliendo corrente a una tratta isolata di binario corrispondente, il treno si arresta; al contrario, quando il segnale è disposto al ‘VERDE’, la medesima tratta è alimentata e il treno si può muovere:
Ogni grande marca di treni modello ha avuto o ha in catalogo l’articolo adatto per attuare questa funzione. Così la Rivarossi produceva un oggetto di culto, l’articolo 4202:
La Fleischmann proponeva l’altrettanto mitico articolo 515:
Al posto del doppio deviatore è possibile impiegare un relé bistabile, lo stesso dispositivo in uso nei deviatoi tradizionali elettromagnetici, azionato da due pulsanti. L’eccitazione temporanea dell’elettromagnete muove un’ancoretta in due posizioni possibili opposte:
La Rivarossi otteneva questo schema con gli articoli 4201 (pulsantiera) e 4206 (il relé), la Fleischmann con gli articoli 507 (pulsantiera) e 522 (relé). Le pulsantiere sono le stesse che comandano i deviatoi. La Märklin inseriva il relé in una scatola che faceva da base al segnale stesso:
Anche in questo caso i pulsanti appartenevano alla stessa pulsantiera usata per i deviatoi, un altro oggetto di culto per tutti gli appassionati, l’articolo 7072:
Il pulsante è premuto manualmente, ma al suo posto il contatto temporaneo può essere causato dal passaggio del treno in un determinato punto del tracciato, trasformando quindi la linea in modo parzialmente o totalmente automatico. Gli schemi proposti dai meravigliosi manuali prodotti dalle stesse ditte negli anni ’60 abbondavano di interessanti soluzioni a questo proposito.
I tempi sono cambiati. La meccanica delle locomotive, il loro funzionamento più dolce, la presenza di volani d’inerzia in asse al motore con spazi lunghi e variabili per il rallentamento e la fermata, il comando digitale che permette velocità regolate in modo finissimo, sono tutte cause che hanno concorso a rendere lo schema descritto tecnicamente superato. Esso oltretutto conteneva un’ambiguità concettuale da rendere l’esercizio dei nostri plastici assolutamente non realistico: l’operatore era al tempo stesso macchinista e capostazione, fermava o faceva partire il treno e parallelamente cambiava l’aspetto del segnale! Allora, anche se oggi in tante circostanze è ancora preferibile l’uso di locomotive comandate in analogico, occorre chiarire che in un impianto moderno non automatico in cui si vuole riprodurre un esercizio realistico, vanno considerati dei compiti ben distinti e l’esercizio si trasforma in un gioco di ruolo. Come nella realtà, la leva di segnale mossa dall’operatore col ruolo di capostazione, cambierà l’aspetto del segnale connesso, ma non interferirà con l’alimentazione della linea. Il treno sarà guidato invece dall’operatore col ruolo di macchinista. Il macchinista ha a disposizione un regolatore che può essere analogico o anche digitale. In ogni caso lo schema precedente va scisso in due processi distinti e si noti che spariscono i sezionamenti lungo il tracciato. Nel primo caso (analogico) avremo allora:
Nel secondo caso (digitale) avremo lo schema seguente:
Concentriamo l’attenzione al comando del segnale da parte del capostazione.
Gli schemi e gli esempi che seguono si riferiscono alla centralina digitale Intellibox Modeltreno articolo 650:
La rivoluzione introdotta dall’uso delle centraline digitali non solo coinvolge il comando di locomotive, ma volendo comporta anche una trasformazione radicale del controllo della linea. I decoder dedicati alla linea non fanno altro che sostituirsi ai deviatori e agli interruttori del passato. Essi infatti gestiscono uscite che si comportano allo stesso modo. Prendiamo per esempio in considerazione il decoder articolo 67600 della Uhlenbrock:
La Uhlenbrock produce anche tanti altri tipi di decoder di linea. L’articolo scelto equivale ad impeigare due commutatori monopolari indipendenti:
Il decoder è controllato e comandato dalla centralina stessa, pertanto sarà connesso al bus digitale. Ad uno dei due deviatori colleghiamo le luci del nostro segnale secondo lo schema seguente:
Ogni deviatore contenuto nel decoder può essere programmato con un indirizzo proprio. Si rimanda alle istruzioni allegate all’articolo per programmare i due indirizzi che esso prevede. La centralina ci permette di selezionare qualunque indirizzo, e scelto quello connesso al deviatore desiderato, potremo farlo scattare semplicemente premendo una delle otto coppie di bottoni comando rosso-verdi presenti nella centralina stessa. Come fare? Dopo aver acceso la centralina eseguiamo le azioni seguenti:
1. Si selezioni tramite il bottone mode la Modalità keyboard e e di selezioni la voce menù. Sul display comparirà la dicitura con l’intervallo di indirizzi comandabili dalle otto coppie (inizialmente viene proposto per primo l’indirizzo ‘1’):
2. Si selezioni l’indirizzo del decoder assegnato al deviatore premendo il suo valore tramite i bottoni la cui digitazione in questo frangente è interpretata come cifre numeriche;
3. Con il bottone di ‘a capo’ si conferma l’indirizzo del decoder da azionare. Il display allora assume l’aspetto dove in questa fase è interesse controllarne la parte centrale:
4. Gli indicatori rappresentano gli otto indirizzi comandabili a partire da quello scelto. Se l’indirizzo scelto per il deviatore connesso al nostro segnale è il 3 e se abbiamo saltato il passo 2, premiamo i bottoni contrassegnati dalle cifre ‘3’ e ‘6’, cioè la terza coppia a partire dall’indirizzo 1; il deviatore dovrebbe scattare secondo le sue due posizioni e nel display avremo la corrispondenza:
I due stati del terzo indicatore sul display corrispondono alle posizioni assunte dal deviatore. Essendo le funzioni di questi decoder molto più semplici di quelle a bordo delle locomotive digitali anche il loro comando è molto più semplice.
Se nel nostro impianto abbiamo i deviatoi di recente fabbricazione con il fine-corsa associato agli elettromagneti, o se muoviamo i deviatoi con i motori sottocassa a funzionamento lento, possiamo collegare alle uscite questi apparecchi al posto del segnale di esempio. Fatto questo, siamo in grado di comandare tutto il nostro plastico tramite la centralina.
C’è di più. Possiamo collegare un personal computer tramite porta seriale alla centralina e comandare il decoder grazie a un programma mandato in esecuzione nella memoria del computer.
La centralina è a sua volta programmata per ricevere questi comandi secondo un protocollo di comunicazione molto semplice, pensato proprio per rendere l’istruzione software la più naturale possibile. Il protocollo varia a seconda dei produttori delle centraline e da come sono state programmate, ma sostanzialmente è costituito da un treno di valori del tipo:
A seconda dei protocolli la seconda e la terza parte possono essere invertite nell’ordine. Niente c’impedisce di spedire dal computer alla centralina anche un comando per le locomotive in linea se l’indirizzo scelto attiva il decoder in esse presente. In questo caso il protocollo è simile, ma solo un po’ più complesso, poichè i decoder per locomotiva hanno più funzioni a disposizione.
Il decoder descritto in precedenza è da considerarsi in uscita, in gergo, di output. La centralina può non solo spedire dei comandi ai decoder delle locomotive o di linea, ma può anche ricevere dei segnali in ingresso, il cosiddetto input dai dispositivi di retroazione dedicati agli ingressi. Passiamo in rassegna i possibili input e output controllabili per via digitale:
In input avremo:
In output avremo:
Possiamo usare diverse architetture per i decoder in uscita, si pensi anche al dispositivo programmato descritto dalla rivista iTreni nel numero 294. Mentre il canale delle uscite utilizza lo stesso doppino della linea digitale, nel caso degli ingressi si usa un altro canale distinto. Si può utilizzare la presa marcata s88 e ad essa tramite uno speciale flat cable a 6 poli si connettono i dispositivi articolo 6088 di Märklin o l’equivalente 66002 di Modeltreno. La centralina però è dotata anche di una presa per il bus LocoNet progettato dalla Digitrax. Si tratta di un comune cavo telefonico (però a 6 poli e non 4, fare attenzione quando se ne compra uno). Ad esso possono essere collegati in serie diversi tipi di dispositivi. Nel nostro caso abbiamo scelto questo tipo di collegamento, perché tecnologicamente più recente ed affidabile e abbiamo utilizzato come modulo di retroazione l’articolo 63350 della Uhlenbrock che controlla fino a 16 ingressi distinti:
La chiusura del circuito d’ingresso impiega la terra del bus digitale, il cavo marrone per intenderci. Ogni ingresso ha due stati:
Aperto; bit di trasmissione alla centralina uguale a ‘0’.
Si possono collegare al cavo LocoNet tanti dispositivi in serie quanti ne occorrono all’impianto. La trasmissione dello stato dei bit avviene ad altissima velocità (raggruppati in due byte di 8 bit ciascuno, nell’ordine dei millesimi di secondo) e in ogni istante è praticamente possibile controllare lo stato di tutti gli ingressi presenti.
Possiamo allora completare la trasformazione dello schema originario in forma del tutto digitale dove il modulo di retroazione gestisce gli ingressi e il decoder le uscite. Nell’esempio, la posizione dell’interruttore trasmette il bit a ‘1’. Muovendo la levetta nell’altra posizione, il bit trasmesso varrà ‘0’.
Il concetto che sta alla base del controllo digitale dei dispositivi di linea è il servocomando. Con esso non abbiamo infatti più l’associazione diretta, fisica, tra un interruttore e il dispositivo che comanda. Il software permette di associare all’interruttore dello schema il decoder opportuno. E’ sufficiente associare altri indirizzi di uscita per ottenere col movimento dello stesso interruttore altri effetti. Questo principio è alla base dell’automazione industriale e della domotica. Se per ipotesi l’indirizzo scelto del deviatore connesso al segnale dello schema è il 21, e vogliamo comandarne gli aspetti tramite l’interruttore connesso all’ingresso ‘1’, il programma conterrà istruzioni del tipo:
IF INP(1) = ON THEN
OUT(21)= ON
Else
OUT(21) = OFF
End
E’ sufficiente modificare l’indirizzo di output per eseguire altre operazioni, per esempio comandare un secondo segnale collegato al deviatore con indirizzo 22:
IF INP(1) = ON THEN
OUT(22)= ON
Else
OUT(22) = OFF
End
E’ ovviamente possibile avere più effetti leggendo sempre il medesimo input, per esempio comandare contemporaneamente due segnali con i colori gli aspetti in alternativa:
IF INP(1) = ON THEN
OUT(21)= ON
OUT(22) = OFF
Else
OUT(21) = OFF
OUT(22)= ON
End
Si può interporre tra i comandi di output un tempo di attesa per non sovraccaricare le alimentazioni:
IF INP(1) = ON THEN
OUT(21)= ON
SLEEP(200)
OUT(22) = OFF
Else
OUT(21) = OFF
SLEEP(200)
OUT(22)= ON
End
Gli variazioni software appena descritte non richiedono la modifica di nulla dell’impianto elettrico già predisposto. Il programma da scrivere è principalmente una composizione di molte condizioni come quelle appena viste. La centralina da parte sua ha il vantaggio di mostrare in doppio sul proprio display i comandi pervenuti dal pc e permette anche il comando diretto di un’uscita e la lettura dei valori d’ingresso indipendentemente dal software in uso. A questo punto possiamo addentrarci nel dettaglio della programmazione digitale partendo da semplici esempi per arrivare alle soluzioni adottare nel nostro plastico.