Concept de base

CTC est un système composé de matériel et de logiciel pour le contrôle des modélismes ferroviaires. Il présente les caractéristiques suivantes :

• Modules CTC : des composants électroniques permettant de commander les locomotives, les aiguillages, les signaux, les éclairages, les éléments d’action, etc. Sur chaque module CTC, un micrologiciel local et une configuration dédiée assurent les tâches de contrôle locales, telles que la commande des moteurs, l’actionnement des aiguillages, l’allumage/extinction des lumières, etc. La configuration respective est stockée de manière décentralisée dans le module CTC correspondant.

• Application CTC : le logiciel sert d’interface utilisateur (interface graphique) et peut être utilisé sur un smartphone, une tablette sous Android ou iOS, ainsi que sur un PC sous Windows, macOS ou Linux. Aucune unité de contrôle centrale dédiée et coûteuse n’est nécessaire.

• Les modules CTC sont configurés via l’application CTC.

• Communication via Wi-Fi : la communication entre l’application CTC, les modules CTC et entre les modules eux-mêmes s’effectue via un point d’accès Wi-Fi dédié (par exemple, une FritzBox). La vitesse de transmission atteint jusqu’à 54 Mbit/s. Aucun câblage n’est nécessaire, à l’exception de l’alimentation électrique.

• L’application CTC permet d’adresser les modules CTC. L’interface graphique permet, par exemple, de contrôler la vitesse de déplacement, la position des aiguillages, les feux de signalisation, etc.

• Localisation précise : à l’aide d’émetteurs infrarouges dédiés intégrés dans les voies et de récepteurs infrarouges dans les locomotives, l’application CTC peut déterminer la position exacte.

• Un fonctionnement parallèle avec d’autres systèmes numériques et analogiques “standards” du marché est possible.

Genèse du concept

Comme alternative à la communication via la voie ferrée, seule une technologie sans fil était réellement envisageable. De plus, nous souhaitions pouvoir contrôler notre modélisme ferroviaire sans grands efforts depuis une tablette ou un smartphone.

Ainsi, pour une connexion directe entre l’application et la locomotive, les aiguillages ou les signaux, il ne restait plus que le Bluetooth et le WiFi. Étant donné que le Bluetooth est peu adapté à un grand nombre de connexions simultanées et que sa faible consommation d’énergie nous importait peu, nous avons opté pour le WiFi.

Il ne restait plus qu’à développer des modules WiFi adaptés pour les locomotives, les aiguillages, les signaux, etc., et surtout à concevoir le logiciel correspondant.

Toutes les données relatives aux locomotives, aiguillages et signaux devaient être stockées directement dans chaque module. Une locomotive devait ainsi pouvoir enregistrer non seulement tous les paramètres techniques (CV dans le modélisme ferroviaire numérique), mais aussi, par exemple, son nom, son image ou une description détaillée. De ce souhait est né un concept logiciel qui rendait totalement superflue une composante centrale. Nous n’avions donc plus besoin que du WiFi, des modules pour les locomotives, aiguillages et signaux, et de l’application.

Le cœur du logiciel est désormais publié sous licence open source sur PI-Rail.org. Le protocole de communication est ainsi rendu public, vous ouvrant la porte à vos propres extensions.

L’application CTC

L’application CTC permet de contrôler les locomotives, les aiguillages, l’éclairage, les modules d’action, etc., depuis un PC sous Linux, Mac ou Windows, ainsi que depuis un smartphone ou une tablette sous Android, et bientôt iOS. Ci-dessus est présentée la version PC.

L’application ne stocke aucune donnée concernant le modélisme ferroviaire. Au démarrage, elle lit toutes les informations nécessaires depuis les modules CTC et construit son interface à partir de celles-ci. Les images des locomotives ainsi que le schéma de voie affiché en bas de l’application sont également extraits des modules CTC correspondants.

La configuration des modules CTC, la mise à jour du firmware et l’enregistrement (unique) des modules CTC sur le réseau Wi-Fi du modélisme ferroviaire s’effectuent confortablement via l’application CTC. Une fonctionnalité particulièrement remarquable est l’étalonnage automatique du capteur moteur des modules de locomotive, ainsi que le réglage assisté graphiquement des paramètres du moteur (régulateur PID).

L’application coordonne la communication avec les modules pour garantir une interaction fluide, même sur de grands réseaux de modélisme ferroviaire comportant un très grand nombre de modules CTC.

Installation

Logiciel:

• L’application pour Android est actuellement fournie sous forme de fichier apk. À l’avenir, les applications pour Android et ensuite pour iOS seront installées via les stores d’applications respectifs.
• L’application PC est fournie sous forme de fichier zip et peut être lancée directement après décompression.
• Le point d’accès (routeur) est livré entièrement installé par nos soins. Par conséquent, nous disposons de toutes les informations telles que le SSID et le mot de passe du WLAN. Ces informations vous seront fournies dans un protocole.
• Vous pouvez bien sûr configurer vous-même un routeur WLAN.
• Dans les deux cas, nous pouvons livrer les modules Device entièrement configurés. L’application contient des menus pour enregistrer et configurer les modules Device dans le WLAN.

Matériel :

• L’installation du module CTC pour locomotive dans une locomotive est comparable à l’installation d’un décodeur pour les commandes numériques classiques : En principe, quatre fils doivent être connectés, à savoir 2x aux rails et 2x au moteur CC avec des aimants permanents dans le stator. Les stators bobinés sont également possibles. Les fonctions supplémentaires comme l’éclairage et les décupleurs doivent également être câblées.
• L’installation des modules CTC dans les aiguillages est également comparable à celle d’un décodeur pour les commandes numériques classiques. Pour le rail Märklin C, il existe le module CTC pour aiguillage à installer dans l’aiguillage, avec la même forme que les décodeurs Märklin. Pour tous les autres systèmes de rails, vous pouvez utiliser soit le module CTC pour aiguillage, soit une carte CTC Multi-I/O. Pour le raccordement des câbles, nous proposons divers systèmes de connecteurs et de vis couramment utilisés.
• Deux balises IR pour la détermination de position peuvent être connectées à un module CTC pour aiguillage ou à une carte CTC Multi-I/O.

Enregistrement d’un module Device dans le WLAN :

• Mode de configuration : Un nouveau module Device (sans configuration WLAN) crée son propre réseau WLAN et attend d’être configuré.
• Si un module Device déjà configuré ne trouve pas son WLAN, il passe en mode de configuration après une minute, attend une minute une connexion, puis se réinitialise automatiquement.
• L’application CTC peut détecter, sur simple pression d’un bouton, les modules en mode de configuration et écrire la configuration WLAN dans le module Device. Après l’écriture de la configuration WLAN, le module Device se réinitialise automatiquement et s’enregistre dans le WLAN du modélisme ferroviaire.

Enregistrement d’un appareil de contrôle dans le WLAN :

• L’appareil (PC, tablette, smartphone) sur lequel se trouve l’application CTC est connecté au LAN ou au WLAN comme d’habitude pour cet appareil.

Mise en service (processus de démarrage)

Dès que le point d’accès est démarré et que le réseau Wi-Fi est disponible, les appareils de commande peuvent être connectés au LAN/Wi-Fi comme cela est habituel pour chaque appareil.

Les modules d’appareils installés se connectent automatiquement au Wi-Fi dès qu’ils sont alimentés en électricité.

L’application CTC détecte automatiquement tous les modules d’appareils présents sur le même réseau Wi-Fi. Les modules démarrant ultérieurement apparaissent dans l’application dès qu’ils sont connectés au Wi-Fi. La connexion d’un module d’appareil prend de une à quelques secondes, à condition que la qualité de réception soit bonne. En cas de zone sans couverture, les solutions habituelles pour améliorer la couverture radio sont disponibles, par exemple l’utilisation de répéteurs.

Pour les actionneurs connectés aux modules d’appareils (par exemple, aiguillage, signal), une position de base peut être définie dans la configuration du module. Cette position est adoptée immédiatement après le démarrage du module, par exemple un aiguillage en position droite ou un signal à l’arrêt. Alternativement, la position initiale peut être lue via une entrée de capteur. La modification de la configuration s’effectue via un menu guidé dans l’application CTC.

Plan de voies

À l’aide de l’application CTC, il est possible de créer un plan de voies simple sous forme de grille, comme on le connaît désormais avec de nombreuses centrales ou logiciels de commande pour modélisme ferroviaire. Comme c’est l’habitude avec CTC, ce plan est enregistré dans les modules de modélisme ferroviaire, et ce de la manière suivante :

• Pour chaque segment cohérent du réseau (par exemple, un plateau ou un module normalisé), on sélectionne un aiguillage ou un module E/S fixé de manière permanente sur ce segment. Dans ce module, le plan de voies du segment est enregistré.
• Pour chaque aiguillage, signal, fonction de commutation, lumière, etc., le module associé stocke ses coordonnées au sein du plan de voies du segment.
• Pour l’ensemble du réseau, un module supplémentaire est choisi pour enregistrer l’agencement des différents segments en un plan de voies global. Il est également possible de diviser l’installation en plusieurs sections ou niveaux de plan de voies.

L’édition du plan de voies s’effectue de manière confortable via l’application CTC.

Au démarrage de l’application, celle-ci localise le plan de voies global et l’affiche. Les aiguillages, signaux, etc., peuvent alors être commandés directement depuis l’affichage du plan de voies. La position de commutation respective est bien sûr affichée.

Détermination de la position

À l’aide de signaux infrarouges, une locomotive CTC peut déterminer sa position avec une précision de quelques centimètres. Pour cela, deux émetteurs infrarouges peuvent être connectés à chaque module d’aiguillage et d’E/S. Ces émetteurs sont ensuite intégrés dans le lit de voie. De plus, un récepteur infrarouge doit être raccordé au module de locomotive et monté sous celle-ci.

Via l’application, un identifiant (ID) est attribué à chaque émetteur infrarouge, et la distance en centimètres par rapport à la balise IR précédente est enregistrée. Cet identifiant se compose du code du tronçon de voie associé (2 caractères) et d’un numéro séquentiel. Les balises IR d’un tronçon sont numérotées dans le sens horaire, par ordre croissant. La position de chaque balise IR est également reportée sur le plan de voie.

La balise IR émet alors cycliquement son ID, la distance par rapport à la balise IR précédente et, facultativement, une commande. Lorsque la locomotive franchit une balise IR, elle peut, grâce à l’ID lu et à la distance, déterminer son sens de marche et sa vitesse moyenne depuis la dernière balise IR détectée. La locomotive transmet l’ID lu et la vitesse calculée à l’application CTC, qui affiche alors sa position et son sens de marche.

Les sections de voie présentant une pente (ou une déclivité) constante entre deux balises IR, et entièrement droites ou courbées de manière uniforme, peuvent également servir à étalonner le capteur moteur du module de locomotive. Sur un parcours circulaire adapté, l’application CTC peut effectuer cet étalonnage automatiquement.

Grâce à un capteur moteur bien étalonné, la locomotive est en mesure d’estimer sa vitesse (en mm/s) ainsi que sa distance par rapport à la dernière balise IR. Si le réseau de modélisme ferroviaire est équipé d’une balise IR environ tous les 60 à 100 cm, la détermination de la position atteint une précision de quelques centimètres.