Цифровое командное управление (DCC) — это стандарт системы цифрового управления моделями железных дорог , который позволяет независимо управлять локомотивами на одном и том же электрическом участке пути.
Протокол DCC определен Рабочей группой по цифровому командному управлению Национальной ассоциации моделей железных дорог США (NMRA). NMRA зарегистрировала торговую марку термина DCC , поэтому , хотя термин Digital Command Control иногда используется для описания любой цифровой модели системы управления железными дорогами, строго говоря, он относится к NMRA DCC.
Цифровая система командного управления была разработана (по контракту с компанией Lenz Elektronik GmbH из Германии) в 1980-х годах для двух немецких производителей моделей железных дорог, Märklin и Arnold . Первые цифровые декодеры, произведенные 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] Мерклин и Арнольд вышли из соглашения по вопросам патентов, но Ленц продолжал развивать систему. В 1992 году Стэн Эймс, который позже возглавил рабочую группу NMRA/DCC, исследовал систему Märklin/Lenz как возможного кандидата на стандарты NMRA/DCC. Когда в 1990-х годах комитет командного управления NMRA запросил у производителей предложения по предлагаемому стандарту командного управления, Märklin и Keller Engineering представили свои системы на оценку. [2] Комитет был впечатлен системой Märklin/Lenz и на раннем этапе процесса остановился на цифровом формате. В конечном итоге NMRA разработало свой собственный протокол на основе системы Ленца и расширило его. Позже система получила название Digital Command Control. Первые коммерческие системы, построенные на основе NMRA DCC, были продемонстрированы на конференции NMRA 1993 года, когда был объявлен 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 доступно несколько документов с рекомендуемыми практиками.
Протокол DCC определяет уровни сигнала и тайминги на треке. DCC не определяет протокол, используемый между командной станцией DCC и другими компонентами, такими как дополнительные дроссели. Существует множество собственных стандартов, и, как правило, командные станции одного производителя несовместимы с дросселями другого производителя.
В 2006 году Ленц вместе с Кюном, Зимо и Тамсом начал разработку расширения протокола DCC, позволяющего обеспечить канал обратной связи от декодеров к командной станции. Этот канал обратной связи обычно может использоваться для сигнализации о том, какой поезд занимает определенный участок, а также для информирования командной станции 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.
Цитирование «Стандартов и рекомендуемой практики NMRA»: [4]
Система DCC состоит из источников питания, командных станций, усилителей, дросселей и декодеров.
Командная станция DCC создает цифровой пакет, используя данные дросселя. Цифровой пакет содержит адрес декодера, инструкции и байт ошибки для проверки достоверности пакета.
Многие командные станции оснащены усилителем (бустером), который в сочетании с источником питания модулирует напряжение на пути для кодирования цифровых сообщений, обеспечивая при этом электроэнергию. Для больших систем могут использоваться дополнительные усилители для обеспечения дополнительной мощности.
Напряжение на рельсах представляет собой чистый цифровой сигнал, описываемый как дифференциальный сигнал без опоры на землю. [5] Одна шина всегда является инверсным логическим состоянием другой, при этом каждый импульс данных повторяется. Сигнал DCC не следует синусоидальной волне и не является несущей, наложенной на напряжение постоянного тока. Командная станция/усилитель быстро переключает полярность напряжения, подаваемого на рельсы, в результате чего образуется двоичный поток импульсов. Поскольку полярности нет, направление движения не зависит от фазы рельса. Продолжительность времени подачи напряжения обеспечивает метод кодирования данных. Чтобы представить двоичную единицу, период должен быть коротким (номинально 106 мкс ), а ноль представлен более длинным периодом (номинально не менее 200 мкс).
Каждый локомотив оборудован индивидуально адресованным 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, что обеспечивает независимое управление локомотивами и аксессуарами в любой точке схемы без особых требований к проводке. Декодеры также могут управлять такими функциями, как освещение, генераторы дыма и генераторы звука. Этими функциями можно управлять дистанционно с помощью дроссельной заслонки DCC. Вспомогательные декодеры также могут аналогичным образом получать команды от дросселя, позволяя управлять стрелками, разобщителями и другими рабочими аксессуарами (например, объявлениями на станциях) и освещением.
Можно питать одну аналоговую модель локомотива (постоянного тока) отдельно (или в дополнение к двигателям, оборудованным декодером DCC), в зависимости от выбора коммерчески доступных систем стартера DCC. Этот метод известен как нулевое растяжение и не является частью стандарта NMRA DCC. Период нулевого бита можно расширить (растянуть), чтобы среднее напряжение (и, следовательно, ток) было либо прямым, либо обратным, в зависимости от того, к какой шине применяется растянутый нулевой бит. Однако, поскольку необработанная мощность содержит большую гармоническую составляющую, двигатели постоянного тока нагреваются гораздо быстрее, чем при питании от постоянного тока, а некоторые типы двигателей (особенно электродвигатели без сердечника ) могут быть повреждены сигналом постоянного тока.
Большим преимуществом цифрового управления является индивидуальное управление локомотивами, где бы они ни находились на трассе. При аналоговом управлении независимая работа более чем одного локомотива требует подключения пути 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 моделирование инерции, при котором локомотив будет постепенно реалистично увеличивать или уменьшать скорость. Многие декодеры также постоянно регулируют 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.
Недавние [ когда? ] разработки включают бортовые звуковые модули для локомотивов размером до N, что стало возможным благодаря развитию смартфонов , которые, как правило, используют небольшие, но высококачественные динамики.
Требования к проводке обычно снижены по сравнению с традиционной схемой с питанием от постоянного тока. При цифровом управлении аксессуарами проводка распределяется по декодерам аксессуаров, а не подключается индивидуально к центральной панели управления. Для портативных макетов это может значительно сократить количество межплатных соединений — только цифровой сигнал и любые дополнительные источники питания нуждаются в перекрестных соединениях на основной плате.
Существует две основные европейские альтернативы: Seltrix , открытый стандарт Normen Europäischer Modellbahnen (NEM), и запатентованная система Märklin Digital . Система US Rail-Lynx обеспечивает питание рельсов фиксированным напряжением, а команды передаются в цифровом виде с использованием инфракрасного света .
Другие системы включают цифровую систему управления и систему управления поездом .
Несколько крупных производителей (в том числе Märklin, Fleischmann , Roco , Hornby и Bachmann ) вышли на рынок DCC вместе с производителями, специализирующимися на нем (в том числе Lenz, Digitrax, ESU, ZIMO, Kühn, Tams, NCE, Digikeijs и CVP Products, Sound Traxx, Train Control Systems и ZTC). Большинство центральных блоков Seltrix являются мультипротокольными устройствами, полностью или частично поддерживающими DCC (например, Rautenhaus, Stärz и MTTM).
