Teoria DCC

CO TO JEST DCC ?

 

DCC (Digital Command Control) jest standardem cyfrowego sterowania modelami kolejowymi opracowanym przez NMRA (National Model Railroading Association). Standard ten określa wszelkie parametry transmisji danych, specyfikację elektryczną oraz mechaniczną urządzeń wchodzących w skład systemu oraz wyjaśnia całość zagadnień związanych z tym tematem.
Wiele firm na świecie opracowało własne systemy cyfrowego sterowania na potrzeby modelarstwa kolejowego. Standard NMRA ma na celu ujednolicenie tych systemów. Daje to gwarancję, że podzespoły wyprodukowane przez różne firmy i zgodne ze specyfikacją NMRA będą współpracować bez problemów w ramach jednego systemu, a poza tym, większa ilość firm produkujących urządzenia według jednego standardu zapewnia niższe ceny od urządzeń opracowanych przez określoną firmę i produkowanych w małych seriach dla wąskiego grona odbiorców.
Szczegółowa specyfikacja standardu DCC jest dostępna na stronach NMRA: http://www.nmra.org

 

CZY STEROWANIE DCC JEST LEPSZE OD TRADYCYJNEGO ?

 

Moim zdaniem TAK ! Dzięki technice cyfrowej teoretycznie cały układ torów może być połączony w jedną pętlę. Nie trzeba dzielić całości na elektrycznie separowane bloki, aby jednocześnie sterować kilkoma, kilkunastoma a nawet większą ilością pociągów. Dodatkowo, wszystkie urządzenia wykonawcze (zwrotnice, semafory, rogatki itp.) mogą również być sterowane z tego samego źródła sygnału, czyli z torów, chociaż zaleca się prowadzenie osobnej magistrali sterującej akcesoriami. Jednym słowem mówiąc, całe sterowanie odbywa się za pomocą jednej pary przewodów, a nie jak w systemach tradycyjnych za pomocą siatki setek przewodów prowadzonych do poszczególnych urządzeń i bloków. Prąd płynący w torach jednocześnie służy jako nośnik informacji oraz zasilanie dla wszystkich urządzeń. Napięcie w torach jest przebiegiem przemiennym o stałej wartości. Logiczna jedynka i zero różnią się długością impulsu, a nie napięciem. Daje to kolejną zaletę, np. oświetlenie w lokomotywach i wagonach przy sterowaniu zmiennym poziomem napięcia zmienia się w zależności od prędkości jazdy (jeśli nie zastosowano specjalnego układu stabilizującego). W DCC napięcie jest stałe i dzięki temu niezależnie od tego czy pojazd stoi, czy jedzie z dowolną prędkością, oświetlenie zawsze świeci tak samo.

 

Z JAKICH URZĄDZEŃ SKŁADA SIĘ SYSTEM DCC ?

 

Podstawowy system DCC składa się z następujących elementów:

  • Centralka DCC - urządzenie, które pozwala sterować całym systemem. Generuje pakiety, które następnie są wysyłane do urządzeń wykonawczych zwanych dekoderami. Centralka generuje sygnały cyfrowe małej mocy, z reguły zgodne z poziomami TTL lub CMOS. Rolę centrali sterującej może również pełnić zwykły komputer PC (tak jest w moim przypadku) wyposażony w odpowiednie oprogramowanie.
  • Booster (wzmacniacz, "dopalacz") - jest to urządzenie, które dopasowuje sygnały o niskim poziomie generowane przez centralkę, do standardu DCC. Booster powinien dysponować odpowiednią mocą, w zależności od ilości urządzeń, którymi chcemy sterować a szczególnie od tego jaki jest pobór mocy generowany przez te urządzenia. Jeśli ilość odbiorników jest duża i nie ma możliwości zbudowania boostera o odpowiedniej mocy, wtedy cały układ dzieli się na kilka bloków, i zasila każdy blok z osobnego boostera. Sygnał z centralki jest wtedy doprowadzany równolegle na wejścia wszystkich boosterów.
  • Dekodery - ogólnie dekodery są odbiornikami cyfrowymi, w które są wyposażone wszystkie lokomotywy oraz akcesoria. Każdy dekoder posiada unikalny adres, dzięki czemu wykonuje tylko polecenia przeznaczone dla niego. Dekodery dzili się na lokodekodery i dekodery sterujące akcesoriami.
    Dekoder w lokomotywie przeważnie jest bardziej zaawansowany, ponieważ oprócz sterowania funkcjami takimi jak załączanie i wyłączanie oświetlenia, generatorów sygnałów dźwiękowych, wytwornic dymu itp. musi sterować pracą silnika - kierunkiem i prędkością jazdy. Sterowanie silnikiem odbywa się za pomocą modulacji szerokości impulsu PWM, dzięki czemu silnik wykazuje dobre parametry (płynne obroty) już przy bardzo małych prędkościach jazdy.
    Dekoder sterujący akcesoriami realizuje przeważnie inne funckje, polegające na załączaniu lub wyłączaniu poszczegolnych wyjść. Pozwala to sterować elektromagnesami, przekaźnikami, światłami i tym podobnumi urządzeniami.
    Dekodery funkcyjne pozwalają rozszerzyc możliwości standardowego dekodera jazdy o możliwośc sterowania dodakowymi urządzeniami: różne efekty oświetleniowe, generatory dymu, wentylatory, automatyczne sprzęgi lub na przykład sterowac oświetleniem w wagonach.
  • Throttle - regulator - urządzenie pozwalające kontrolować prędkość, kierunek oraz funkcje lokomotywy. Z regóły przypomina trochę regulator używany w prostych analogowych systemach sterowania, czyli posiada pokrętło regulacji prędkości oraz kilka dodatkowych elementów do sterowania innymi funkcjami. Bardziej zaawansowane kontrolery posiadają np. wyświetlacz, który informuje użytkownika o dowolnych parametrach kontrolowanego urządzenia. W moim przypadku na razie używam klawiatury i myszy w komputerze, ale nie jest to wygodne. Będę próbował użyć do tego celu Joystick'a lub GamePad'a.

Poniżej zaprezentuję kilka układów blokowych systemów DCC

Schemat systemu DCC z komputerem

Jest to najprostszy układ "amatorski". Komputer wyposażony w specjalne oprogramowanie przesyła sformowane pakiety DCC wprost do Boostera a następnie po wzmocnieniu do układu torów.

Schemat systemu DCC z centralką

Ten układ pozwala zarządzać wszystkimi urządzeniami bez pomocy komputera. W jego skład wchodzi Centralka DCC, która jest odpowiedzialna za sterowanie urządzeniami, programowanie dekoderów oraz generowanie pakietów. Przeważnie możliwe jest podłączenie pewnej liczby kontrolerów, co znacznie ułatwia sterowanie urządzeniami. Czasami z centralki wydzielony jest programator dekoderów i funkcjonuje on jako opcjonalne urządzenie.
Do tej kategorii należą najbardziej popularne systemy DCC oferowane przez firmy Piko oraz Roco. W systemie Piko manipulator został zbudowany w postaci bezprzewodowego pilota, podobnego to tego, używanego do sterowania telewizorem, natomiast centralka została wyposażona w odbiornik podczerwieni pozwalający na odbiór sygnałów z pilota. System DCC Piko nie pozwala na programowanie funkcji dekoderów innych niż adres urządzenia. Firma Roco swój system oparła na magistrali XPressNet opracowanej przez Lenz'a. W systemach Roco LokMaus lub MultiMouse, manipulator został zbudowany w formie tzw. myszki, w której zintegrowana została centralka DCC. Roco ma tą przewagę nad Piko, że za pomocą myszy możliwe jest programowanie dowolnych funkcji dekoderów. Żaden z tych dwóch systemów w wersji podstawowej nie ma możliwości odczytywania konfiguracji dekoderów.

Schemat systemu DCC z centralką i komputerem

Ten układ działa podobnie jak opisany powyżej. Dodatkową zaletą jest to, że centralka, która z reguły obsługiwana jest prostą, niewygodną klawiatura i posiada mało czytelny wyświetlacz, jest przystosowana do komunikacji ze specjalizowanym oprogramowaniem na komputerach PC. Pozwala to na znacznie lepsze zobrazowanie sytuacji na makiecie oraz łatwiejsze zarządzanie większą ilością urządzeń. Sterowanie z wykorzystaniem komputera zapewnia też możliwość wprowadzenia automatyki na makiecie, bez potrzeby budowania zaawansowanych urządzeń elektronicznych.

Witrynę napędza Drupal, system zarządzania treścią o publicznie dostępnym kodzie źródłowym