Współczesne realistyczne modelarstwo kolejowe to nie tylko doskonale wykonane budynki, odpowiednio zwaloryzowany tabor z określonej epoki, piękna zieleń czy elementy infrastruktury kolejowej, lecz to także sposób w jaki to wszystko współgra ze sobą, jak zachowuje się na makiecie. I nie chodzi tu tylko o sam sposób jazdy taboru po modelowych torach, ale również o funkcjonowanie urządzeń oraz elementów wyposażenia makiety. Co do sposobu sterowania samym taborem, to dzisiaj, kiedy ludzkość podbija kosmos, a roboty przełamują kolejne granice, wydaje się, że jedynie słuszną opcją jest sterowanie cyfrowe. Na ten temat można by oczywiście napisać nie krótki felieton, lecz całą książkę, ale nie do tego zmierza ten artykuł. Sterowanie cyfrowe otwiera przed modelarzami fantastyczne możliwości w postaci płynnie i realistycznie jeżdżącego taboru, wydającego dźwięki zgodne z odgłosami prawdziwej kolei, a czasami nawet wydobywając dym z kominów czy parę z silników parowych. Zastosowanie techniki cyfrowej pozwoliło zdecydowanie ożywić modele jeżdżące po naszych makietach, a zatem sprawiło, że stały się one jeszcze bardziej realnym odzwierciedleniem oryginałów.
Mamy dziś w ofercie różnych producentów wiele taboru przystosowanego do cyfrowego sterowania, czyli z zamontowanymi fabrycznie dekoderami. Jest też dostępna na rynku cała gama akcesoriów, za pomocą których możemy „ucyfrowić” nawet stare lokomotywy, jeszcze z epoki analogowej.
Chciałbym jednak w tym artykule poruszyć zupełnie inny temat – zastosowanie techniki cyfrowej na makietach, dioramach i w całej infrastrukturze „wokół modelarskiej”.
Weźmy najprostszy z przykładów, czyli zwykły rozjazd na makiecie. Jego rolą jest zmiana kierunku jazdy taboru kolejowego, odbywająca się poprzez przestawienie zwrotnicy. Tu bardzo często pojawia się problem w postaci zbyt szybkiego ruchu iglic. Kiedy popatrzymy na prawdziwe rozjazdy, ruch iglic wcale nie trwa ułamka sekundy, lecz jest widoczny i płynny. Pojawiły się już oczywiście modelarskie napędy rozjazdów, które w podobny sposób zapewniają przełożenie zwrotnicy, jednak nie wszystkie dostępne na rynku wyroby tak się zachowują. Ktoś powie, że to przesada by zwracać uwagę w jaki sposób zmienia się położenie zwrotnicy w rozjeździe, jednak pamiętajmy, iż budując realistyczny model staramy się zachować parametry oryginału także w tym elemencie.
Drugi temat z nieco innej dziedziny. Wyobraźmy sobie budynek mieszkalny. Na większości makiet znajdują się jakieś budynki, a przynajmniej część z nich to budynki mieszkalne. Większość modelarzy-realistów budując takie obiekty odtwarza ich wnętrza, aby jeszcze bardziej je „uatrakcyjnić” i oczywiście montuje w środku oświetlenie. Jednak kiedy dochodzi do zmierzchu następuje „pstryk” i w budynku włączają się światła. Wszystkie okna w jednej chwili rozświetlają się, a przecież w rzeczywistości światło w naszych domach nie jest zapalane „na raz” w całym domu, tylko kolejno w poszczególnych pomieszczeniach. Czy można odtworzyć to w modelu? Oczywiście. Takie możliwości daje nam technika cyfrowa. Mało tego – możemy nie tylko sprawić, że nasz dom na makiecie włączy po kolei swoje światła, ale będzie „żył” zapalając i gasząc światła w różnych pomieszczeniach.
Idźmy zatem dalej i wyobraźmy sobie las lub przynajmniej zagajnik złożony z kilku drzew, których na makietach zwykle nie brakuje. Przenieśmy się na chwilę w naszej wyobraźni do prawdziwego lasu i posłuchajmy co się tam dzieje. Słyszymy śpiew ptaków, szum wiatru lub szemranie strumyka. Aby uzyskać taki efekt na makiecie wcale nie musimy montować pod nią wieży stereo. Wystarczy miniaturowy głośnik, chociażby taki jak we wspomnianej na wstępie lokomotywie, ukryty gdzieś w krzakach naszego lasu lub pod ściółką, a do tego miniaturowy moduł odtwarzacza dźwięku – i już nasz las stanie się jak żywy.
Dźwięki możemy również dopasować do innej infrastruktury występującej na makiecie, montując głośniki na przykład w budynkach lub w innych elementach wyposażenia.
Teraz pora na coś bardziej wymagającego. Znaczna część infrastruktury znajdującej się w modelowanej przez nas rzeczywistości powinna być ruchoma – na przykład drągi zapór przejazdów kolejowych. Modelarze od wielu już lat wykorzystują najróżniejsze „patenty” aby jakoś rozwiązać ten problem. Widziałem już wiele rozwiązań – począwszy od starych silników z magnetofonu (walkmana), aż po jakieś niemal kosmiczne rozwiązania i materiały. Ważne jest, oczywiście, żeby powodowały one właściwy ruch zapór, czyli powolny i płynny – jak w rzeczywistości. Ale zapory to nie jedyny poruszający się element na makiecie. Mamy przecież jeszcze całą gamę sygnalizatorów kształtowych. Możemy wprawić w ruch figurki ludzi i zwierząt. Możemy także sprawić, że drzwi parowozowni otworzą się lub zamkną, a ramię żurawia wodnego obróci się, aby nawodować stojący pod nim parowóz. Można spróbować uruchomić drzwi wagonu bagażowego (jak uczynił to jeden z kolegów z Sopockiego Klubu Modelarzy Kolejowych). Drzwi jego wagonu otwierają się i zamykają, aby odsłonić stojącą za nimi figurkę kolejarza dającego sygnał do odjazdu pociągu.
Wszystkie te elementy można wprawić w ruch za pomocą wielu urządzeń, jednak mając do dyspozycji serwomechanizmy, które posiadają bardzo małe rozmiary, są w pełni „programowalne” w zakresie swojego ruchu, a zarazem bardzo przystępne cenowo, wydaje się, że to w nich należy upatrywać napędu naszych modelarskich detali.
Serwomechanizmy cyfrowe (bo takie nas interesują) posiadają 3-żyłowy kabel zasilający. Dwie żyły to zasilanie (+) i (-) zaś trzeci przewód dostarcza sygnał sterujący. Rodzi się więc pytanie: skąd wziąć ten sygnał sterujący ? Można zastosować oczywiście gotowe sterowniki serw dostępne w handlu, a można pokusić się o samodzielne wykonanie takiego sterownika, który nie tylko będzie kontrolował nasze serwo, ale także zapalał światło w budynku obok, włączał dźwięk rogatek na przejeździe kolejowym, sterował sygnalizacją świetlną, przestawiał rozjazdy i obracał ramię żurawia wodnego.
Ktoś powie że owszem, ale trzeba do tego być elektronikiem oraz informatykiem zarazem. Zapewniam, że nie trzeba, jednak pewne podstawy, oczywiście, należy mieć. Skąd taka pewność? Spójrzmy na nasze modelarsko-kolejowe hobby. Ilu z nas jest kolejarzami z zawodu? Większość – z pewnością nie, a mimo tego pełnimy funkcje maszynistów, dyżurnych ruchu, manewrowych, ustawiaczy oraz dyspozytorów – i to jak skutecznie! To pasja popycha nas do działania i zdobywania wiedzy o naszym hobby. Podobnie będzie w przypadku stosowania elektroniki cyfrowej w modelach. Na szczęście mamy dziś do dyspozycji Internet, który jest kopalnią wiedzy oraz przykładów gotowych rozwiązań.
Jako początkujący elektronik-informatyk proponuję wykorzystywać gotowe moduły elementów (lutowanie procesorów pozostawmy sobie na później), które wystarczy ze sobą połączyć i zaprogramować. Jest ich, oczywiście, ogromny wybór, ale ja korzystam z płytek i całej platformy o nazwie ARDUINO. Pod tą nazwą kryje się ogromny zestaw płytek, z wielką ilością akcesoriów do wyboru i … bardzo przyjazne środowisko programowania, z którym można poradzić sobie nie będąc zawodowym informatykiem.
Aby nikogo nie zrazić do tej elektroniki napiszę, że właściwie to nie trzeba nawet umieć lutować, gdyż są dostępne ekspandery, do których przykręcamy kabelki śrubokręcikiem do dedykowanych złącz, a każdy serwomechanizm posiada kabel z gotową końcówką którą również można wpiąć w dedykowane złączne na płytce rozszerzeń do serwomechanizmów.
Zastosowanie techniki cyfrowej stwarza w modelarstwie ogromne możliwości i tylko od nas zależy jak daleko się w nich posuniemy. Mając w ręku takie „narzędzie” sami zdecydujemy w jaki sposób można je wykorzystać. Czy będzie to realistyczne ożywienie budynku na makiecie, czy też wykorzystanie modułów dźwiękowych, a może zastosowanie serwomechanizmów do wprawiania w ruch infrastruktury naszych modelowych rzeczywistości?
Na koniec chciałbym w kilku słowach opisać w jaki sposób udało mi się wykorzystać technikę cyfrową na mojej makiecie. Makieta „Roszków Żwirownia” powstała jako całkowicie analogowa, jednak po kilku latach użytkowania podjąłem decyzję o przebudowie jej systemu sterowania na cyfrowy. Powodów było kilka – między innymi ogromna liczba kabli i połączeń do zrealizowania podczas rozkładania makiety, a co za tym idzie – awaryjność tych elementów. Przebudowa polegała na usunięciu całości części elektrycznej, czyli wszystkich napędów rozjazdów, przełączników, przekaźników, wszystkich złącz oraz … wyrzuceniu pulpitu sterowniczego. Na każdym segmencie została zamontowana płytka Arduino Nano z procesorem Atmega328 na pokładzie, która steruje elementami w obrębie danego segmentu, czyli na przykład serwomechanizmami zmieniającymi położenie zwrotnic rozjazdów, latarniami, oświetleniem budynków oraz sygnalizacją świetlną. Wysyłane są także informacje do nowo wykonanego pulpitu o ich stanie.
Dodatkowo – mając tak duże możliwości- zamontowałem kilka modułów dźwiękowych i nieco zmodyfikowałem system sterowania ruchem kolejowym tak, aby móc symulować w pełni rzeczywisty system sterowania ruchem kolejowym z tak zwanym układem zależnościowym, w oparciu o urządzenia przekaźnikowe jakie występowały w latach 60/70. Dlatego wykonany został nowy pulpit do sterowania makietą, imitujący oryginalny pulpit kostkowy.
Wszystkie płytki „sterowniki” komunikują się z centralnym mikrokontrolerem ukrytym w pulpicie, który zawiaduje całym systemem. System ten naśladuje swoim zachowaniem prawdziwe przekaźnikowe urządzenia sterowania ruchem kolejowym wraz ze wszystkimi zależnościami występującymi na prawdziwej kolei.
Wspomnę jeszcze, że nowe okablowanie makiety to jeden czterożyłowy przewód biegnący wzdłuż makiety i jeden dwużyłowy przewód sieciowy do gniazdka 230V.
Podsumowując napiszę tylko, że zastosowanie techniki cyfrowej otwiera przed modelarzem kolejowym możliwości tak szerokie, że trudno je ująć w jakieś ramy. Można zbudować coś, co nie tylko wygląda jak prawdziwe, ale również zachowuje się jak oryginał, a nawet wydaje dźwięki wzorem pierwowzoru.
