Просто о DCC.

[Василий]

Уважаемые коллеги!

Все чаще и чаще на наших модельных форумах встречаются темы от новичков, о цифровом управлении моделями железных дорог. Думаю что пора собрать в одном месте все ответы на эти вопросы. Я думаю сделать это в виде небольшой статьи типа вопросов и ответов. Пока тема будет закрытой, если у вас есть замечания и комментарии, прошу в личку.

[Василий]

Итак. Я буду рассматривать цифровое управление на примере DCC.

1. Что такое DCC?

DCC это Digital Command Control, что вольно переводится как Цифровое Командное Управление. Если объяснять просто, то это один из стандартов управления моделями железных дорог. Стандарт описывает как электрическую часть системы, так и собственно протокол передачи данных.

2. Из чего состоит DCC система?

Любая система управления как правило состоит из четырех основных частей.
а. Командная станция - устройство которое генерирует собственно цифровую последовательность команд в соответствии с протоколом DCC.
б. Бустер - устройство которое модулирует питающее напряжение в соответствии с цифровой последовательностью сгенерированной командной станцией подает это напряжение на рельсы.
в. Декодер - устройство которое подключено к рельсам, принимающее сигналы и производящие какие-либо действия в соответствии с полученными командами.
г. Четвертой частью всегда является источник тока (иногда несколько), который всю эту замечательную систему питает.

В реальной жизни, составные части могут быть исполнены как отдельными блоками, так и совмещены друг с другом. Например командная станция (далее КС) может быть совмещена в одном корпусе с бустером.

Декодеры, тоже бывают нескольких типов. Есть мобильные декодеры, которые встраиваются в локомотивы и вагоны, а есть стационарные, для управления различными устройствами на макете, например стрелками или сигналами.

3. Как это работает?

Не вдаваясь глубоко в технические подробности, DCC сигнал это биполярный сигнал постоянного тока, где биты информации кодируются разницей промежутка времени инверсии полярности. То есть ноль или единица кодируются временем между изменениями полярности сигнала.

Все устройства управляемые по протоколу DCC, имеют адрес.
Командная станция, в соответствии с управляющими воздействиями (например от пульта управления) формирует цифровые команды с указанием адреса, для которого команда передается. Далее, бустер формирует сигнал и выдает его на рельсы. Декодер подключенный к рельсам, "слушает" все команды передаваемые КС, но выполняет только те, которые адресованы конкретно ему.

В общем случае протокол DCC является однонаправленным. То есть работает только в одну сторону, от КС к декодерам. Командная станция ничего "не знает" о том получил декодер команду или нет, где декодер находится, в каком он состоянии. Соответственно, полноценное управление макетом при помощи только стандартного варианта протокола DCC реализовано быть не может, так как у декодеров нет обратной связи с КС. О том как эти ограничения обойти мы поговорим чуть дальше.

В качестве проводников сигналов от КС к мобильным декодерам используются рельсы, а от КС к стационарным декодерам могут использоваться как рельсы, так и отдельно проложенные провода. Количество проводников, два. Как правило используются изолированные рельсовые звенья. То есть такие в которых правый и левый рельс электрически между собой не соединены. Отсюда следует ограничение накладываемое на рельсовую схему - без использования специальных блоков нельзя использовать схемы в которых правый и левый рельсы замыкаются друг на друга. В таком случае возникнет короткое замыкание которое в лучшем случае приведет к отключению КС. В дальнейшем я расскажу как эта проблема решается.

Диаграмма3.jpeg (11.21 КБ) 9927 просмотров

Вообще для понимания на начальном уровне, нужно запомнить только три вещи - команды передаются в одну сторону, каждый декодер имеет адрес, нужно избегать КЗ.

4. Что позволяет делать цифровое управление?
В самом простом случае, цифровая система управления позволяет раздельно управлять несколькими локомотивами, вернее декодерами внутри, находящихся на одних и тех же рельсах.

Самый примитивный пример - на пути стоит локомотив и от него движется другой локомотив. В случае обычного аналогового управления, когда скорость локомотива регулируется величиной напряжения на рельсах, данная ситуация просто невозможна.

Если рассматривать более детально, то цифровое управление позволяет управлять не просто декодером целиком, а отдельными функциями декодера. Такими например как включение/выключение освещения, регулировка скорости, работа автоматических сцепок и т.п.

При правильном планировании, можно так же уменьшить количество проводов на макете, например за счет подключения стационарных декодеров напрямую к рельсам.

Так же, цифровая система управления позволяет управлять настройками декодеров.

5. Простой пример реальной системы управления, что к чему.

В наше хобби очень многие приходят покупая так называемые стартовые наборы (start-set). Это небольшие наборы содержащие весь минимально необходимый набор элементов (рельсы, состав с локомотивом, управление и блок питания). Эти наборы бывают с аналоговым управлением и с цифровым. Практически во всех доступных в России цифровых стартовых наборах используются системы стандарта DCC. Очень редко, но все же попадаются стартовые наборы фирмы Maerklin с трехрельсовой системой использующей свой цифровой стандарт (Этот стандарт находится за рамками это статьи, поэтому просто упомянем что такой есть).

Наиболее популярным цифровыми стартовыми наборами в России являются наборы производимые фирмами Roco (Австрия) и Piko (Германия).

Соответственно рассмотрим детально какие системы используют эти фирмы.

Roco
Фирма Roco достаточно давно комплектует свои стартовые наборы системой MultiMaus.
В комплект стартового набора помимо подвижного состава и рельсового материала входят следующие элементы относящиеся к системе управления:

а. Блок питания

В разное время в наборах попадались два вида БП, первыми были большие тяжелые блоки питания на 2.5А

mmpowerold.jpg (5.69 КБ) 9762 просмотра

Далее наборы комплектуются блоком питания поменьше типа ночной зарядки. См фото далее.

б. Бустер - большая черная коробочка на фото далее
в. Пульт управления MultiMaus - красный пульт на фото (Далее "Мышь"
г. Провода (Бустер-рельсы, бустер-МультиМышь, бп-бустер);

Схема подключения данной системы предельно проста. Провод от Мыши включается в соответствующий разъем бустера, бустер подключается к рельсовому звену, БП подключается к бустеру. БП включается в электрическую сеть. После загрузки Мыши, система готова к работе.

На Мыши имеется жидкокристаллический индикатор, энкодер в виде "крутилки" и три группы кнопок.

В зависимости от режима работы Мыши, кнопки используются для разных нужд. В самом простом режиме - управление ПС
Верхние кнопки используются для выбра активного локомотива, "крутилка" для установки скорости и направления движения, нижняя группа кнопок для включения/выключения дополнительных функций.

Далее несколько роликов по основным функциям MultiMaus.

Подготовка к работе


Самые основные функции


Функциональные кнопки


Защита от КЗ


Добавление и программирование нового локомотива

[Engineer_Keen]

Ок, итак, система цифрового управления от PIKO. Разберем на примере PikoDigi1, которым комплектуют стартовые наборы.
В Digi1 входит:
1) Блок питания
2) Бустер с ИК-управлением
3) Пульт управления
4) Переходник для подключения бустера к рельсам
5) Инструкция (но кто ж ее читает ? )

Собирается все это безобразие элементарно, переходник вставляется между шпал, нажав на клеммы сверху, вставляем зачищенные концы проводов от бустера (полярность не имеет значения). В бустер вставляется разъем блока питания, блок питания в розетку, все готово. Переходник, кстати контачит с рельсами не очень хорошо, поэтому я свой просто припаял.

Теперь по каждому элементу подробнее.

Блок питания. Довольно большой и тяжелый, несмотря на это вставляется прямо в розетку, при этом блокируя соседние розетки, не гудит, не греется, обычный такой трансформаторный блок питания. Имеет не отсоединяемый провод с разъемом для подключения бустера.

Бустер. Маленькая, черная (на самом деле прозрачная) коробочка, блок питания подключается через разъем, рядом с разъемом выходит двойной провод для подключения к рельсам. Снизу имеется круглый кусок двустороннего скотча. Внутри есть 2 красных светодиода. Один мигает при приеме команд, второй в зависимости от ситуации. В обычном состоянии просто горит, если отключить напряжение с пульта - медленно мигает, при КЗ на рельсах - мигает быстро, если программировать адрес (а больше ничего этот набор программировать и не умеет) - то мигает быстро по 2 раза.

Пульт. Обычный ПДУ с ИК управлением. Можно подавать или снимать питание с рельс красной кнопкой (удобно для предотвращения столкновений или в случае КЗ для повторного включения). Направление задается кнопками со стрелками, скорость задается кнопками "+" / "-", что как мне кажется не сильно удобно. Адрес задается цифровыми кнопками и кнопкой с "паровозиком", что логично. Можно быстро переключатся на 1 из 4 каналов управления локомотивами кнопками ABCD, т.е. переключаться на 1 из 4 адресов (обычно в наборе по умолчанию идет локомотив с адресом 3, т.е. канал С). Есть кнопки управления функциями F1 F2 F3 и F4, чтобы управлять функциями с 5 по 8, нужно сначала нажать F+4. Казалось бы можно управлять и функциями F9-F12, т.к. есть кнопка F+8, однако она почему-то не работает таким образом. Есть кнопки управления аксессуарными декодерами, 4 красных и 4 зеленых. Для них адрес задается цифровыми кнопками и кнопкой с нарисованной "стрелкой", что тоже логично. Адресация довольно хитрая, не вдаваясь в подробности протокола DCC скажу что для управления первым адресом аксессуарного декодера нужно ввести адрес 001, для следующего уже 004, т.к. при вводе адреса 002 ряд красных и зеленых кнопок просто сдвигается влево, т.е. самый левый ряд кнопок будет управлять не первым выходом второго декодера, а вторым выходом первого (что и как при этом посылается в рельсы могу сказать отдельно, если кому надо).
Чтобы программировать локомотив существует кнопка на этот раз не совсем логичная, выглядит примерно так _//_ Программировать с этого пульта, как я уже говорил можно только адрес локомотива.

Сойдет? Надо что-то добавить/убрать (ну кроме видео конечно, потом сделаю)?

[Василий]

Скажем Engineer_Keen спасибо за небольшой обзор системы управления от фирмы Piko! Обзор получился получился замечательным

И продолжим.

Представленные выше системы являются системами стартового уровня. Они позволяют делать элементарные операции. И главных их недостаток в том, что система ничего не "знает" о том, что происходит на путях и не "умеет" самостоятельно, то есть в автоматическом режиме чем-то управлять. Все действия осуществляются исключительно в ручном режиме.

Это не является недостатком когда у нас по овалу бегает один, максимум два локомотива. При определенном навыке и соответствующей путевой схеме можно управлять и большим числом локомотивов каждый раз переключаясь между ними для подачи команды. Но что делать если путевая схема достаточно сложная, а локомотивов скажем 5 и мы хотим что бы часть из них выполняла какие-то действия в автоматическом режиме по заранее заданным алгоритмам?

Для реализации подобных хотелок, есть более продвинутые системы управления. Они могут быть реализованы по разным схемам. Например отдельным самостоятельным устройством или как дополнительный блок к компьютеру, на котором в свою очередь установлено и работает специализированное программное обеспечение.

Одной из важнейших задач автоматического управления является наличие обратной связи. То есть ПО или железо, должны каким-либо образом получать информацию о том, что происходит на путях. Занят или свободен тот или иной участок, в каком положении находятся те или иные устройства, например стрелки или поворотные круги и т.п.