Цифровое командное управление (DCC) — это стандарт для системы цифрового управления модельными железными дорогами , позволяющий независимо управлять локомотивами на одном и том же электрическом участке пути.
Протокол DCC определен рабочей группой Digital Command Control (цифровое командное управление) Национальной ассоциации модельных железных дорог США (NMRA). NMRA зарегистрировала термин DCC как торговую марку [ требуется ссылка ] , поэтому, хотя термин Digital Command Control иногда используется для описания любой цифровой системы управления модельной железной дорогой, строго говоря, он относится к NMRA DCC.
Цифровая система управления была разработана (по контракту с Lenz Elektronik GmbH из Германии) в 1980-х годах для двух немецких производителей моделей железных дорог, Märklin и Arnold . Первые цифровые декодеры, которые произвела Lenz, появились на рынке в начале 1989 года для Arnold ( шкала N ) и в середине 1990 года для Märklin ( шкала Z , шкала H0 и 1 калибр ; Digital=). [1] Märklin и Arnold вышли из соглашения из-за патентных проблем, но Lenz продолжила разработку системы. В 1992 году Стэн Эймс, который позже возглавил рабочую группу NMRA/DCC, исследовал систему Märklin/Lenz в качестве возможного кандидата на стандарты NMRA/DCC. Когда комитет NMRA Command Control запросил у производителей заявки на свой предлагаемый стандарт управления командами в 1990-х годах, Märklin и Keller Engineering представили свои системы для оценки. [2] Комитет был впечатлен системой Märklin/Lenz и остановился на цифровом варианте на ранней стадии процесса. В конечном итоге NMRA разработала свой собственный протокол на основе системы Lenz и расширила его. Позднее система была названа Digital Command Control. Первые коммерческие системы, построенные на основе NMRA DCC, были продемонстрированы на съезде NMRA 1993 года, когда был анонсирован предлагаемый стандарт DCC. Предлагаемый стандарт был опубликован в октябрьском выпуске журнала Model Railroader за 1993 год до его принятия.
Протокол DCC является предметом двух стандартов, опубликованных NMRA: S-9.1 определяет электрический стандарт, а S-9.2 определяет стандарт связи . Также доступны несколько документов с рекомендуемыми практиками.
Протокол DCC определяет уровни сигналов и тайминги на трассе. DCC не определяет протокол, используемый между командной станцией DCC и другими компонентами, такими как дополнительные дроссели. Существует множество фирменных стандартов, и в целом командные станции от одного поставщика несовместимы с дросселями от другого поставщика.
В 2006 году Ленц вместе с Кюном, Зимо и Тамсом начали разработку расширения протокола DCC, чтобы разрешить канал обратной связи от декодеров к командному пункту. Этот канал обратной связи обычно может использоваться для сигнализации о том, какой поезд занимает определенную секцию, а также для информирования командного пункта о фактической скорости двигателя. Этот канал обратной связи известен под названием RailCom, [3] и был стандартизирован в 2007 году как NMRA RP 9.3.1.
Цитата из «Стандартов и рекомендуемых практик NMRA»: [4]
Система DCC состоит из источников питания, командных станций, усилителей, дросселей и декодеров.
Командная станция DCC создает цифровой пакет, используя данные с дросселя. Цифровой пакет содержит адрес декодера, инструкции и байт ошибки для проверки действительности пакета.
Многие командные станции интегрированы с усилителем (бустером), который в сочетании с источником питания модулирует напряжение на дорожке для кодирования цифровых сообщений, обеспечивая при этом электроэнергию. Для больших систем могут использоваться дополнительные бустеры для обеспечения дополнительной мощности.
Напряжение на рельсах — это чистый цифровой сигнал, описываемый как дифференциальный сигнал без заземления. [5] Один рельс всегда является обратным логическим состоянием другого, при этом каждый импульс данных повторяется. Сигнал DCC не следует за синусоидальной волной и не является несущей, наложенной на постоянное напряжение. Командная станция/усилитель быстро включает и выключает напряжение, приложенное к рельсам, в результате чего получается двоичный поток импульсов. Поскольку полярность отсутствует, направление движения не зависит от состояния рельса. Длительность времени подачи напряжения обеспечивает метод кодирования данных. Для представления двоичной единицы период короткий (номинально 106 мкс ), в то время как ноль представлен более длинным периодом (номинально не менее 200 мкс).
Каждый локомотив оснащен индивидуально адресуемым многофункциональным декодером DCC, который принимает сигнал с пути, обрабатывает и действует в соответствии с инструкциями. Скорость и направление электродвигателя контролируются с помощью широтно-импульсной модуляции . Каждому декодеру присваивается уникальный адрес , и он не будет действовать по командам, предназначенным для другого декодера, тем самым обеспечивая независимое управление локомотивами и вспомогательным оборудованием в любом месте макета без специальных требований к проводке. Декодеры также могут управлять такими функциями, как освещение, дымогенераторы и звуковые генераторы. Этими функциями можно управлять дистанционно с дросселя DCC. Вспомогательные декодеры также могут получать команды с дросселя аналогичным образом, чтобы обеспечить управление стрелочными переводами, разъединителями и другими рабочими вспомогательными устройствами (например, объявлениями на станциях) и освещением.
Можно питать один аналоговый (DC) локомотив модели сам по себе (или в дополнение к двигателям, оборудованным декодером DCC), в зависимости от выбора коммерчески доступных систем пуска DCC. Эта техника известна как нулевое растяжение и не является частью стандарта NMRA DCC. Период нулевого бита может быть расширен (растянут), чтобы сделать среднее напряжение (и, следовательно, ток) либо прямым, либо обратным, в зависимости от того, к какому рельсу применяется растянутый нулевой бит. Однако, поскольку сырая мощность содержит большую гармоническую составляющую, двигатели постоянного тока нагреваются гораздо быстрее, чем при питании от постоянного тока, и некоторые типы двигателей (особенно бессердечниковые электродвигатели ) могут быть повреждены сигналом DCC.
Большим преимуществом цифрового управления является индивидуальное управление локомотивами, где бы они ни находились на макете. При аналоговом управлении, для независимой работы более одного локомотива требуется, чтобы путь был подключен к отдельным блокам, каждый из которых имеет переключатели для выбора контроллера. Используя цифровое управление, локомотивами можно управлять, где бы они ни находились.
Цифровые декодеры локомотивов часто включают инерционную симуляцию, где локомотив будет постепенно увеличивать или уменьшать скорость реалистичным образом. Многие декодеры также будут постоянно регулировать мощность двигателя для поддержания постоянной скорости . Большинство цифровых контроллеров позволяют оператору устанавливать скорость одного локомотива, а затем выбирать другой локомотив для управления его скоростью, в то время как предыдущий локомотив сохраняет свою скорость.
Последние [ когда? ] разработки включают встроенные звуковые модули для локомотивов размером до N, что стало возможным благодаря достижениям в области смартфонов , которые, как правило, используют небольшие, но высококачественные динамики.
Требования к проводке, как правило, снижены по сравнению с обычной компоновкой с питанием от постоянного тока. При цифровом управлении аксессуарами проводка распределяется по декодерам аксессуаров, а не подключается индивидуально к центральной панели управления. Для портативных компоновок это может значительно сократить количество межплатных соединений — только цифровой сигнал и любые блоки питания аксессуаров требуют перекрестных соединений на плате.
Существуют две основные европейские альтернативы: Selectrix , открытый стандарт Normen Europäischer Modellbahnen (NEM), и фирменная система Märklin Digital . Американская система Rail-Lynx обеспечивает питание рельсов фиксированным напряжением, а команды отправляются в цифровом виде с помощью инфракрасного света .
Другие системы включают цифровую систему управления и систему управления поездом Trainmaster .
Несколько крупных производителей (включая Märklin, Fleischmann , Roco , Hornby и Bachmann ) вышли на рынок DCC вместе с производителями, которые специализируются на нем (включая Lenz, Digitrax, ESU, ZIMO, Kühn, Tams, NCE, Digikeijs и CVP Products, Sound Traxx, Train Control Systems и ZTC). Большинство центральных блоков Selectrix являются многопротокольными блоками, полностью или частично поддерживающими DCC (например, Rautenhaus, Stärz и MTTM).
