Digitální řízení modelové železnice – DCC, 2. část

V minulém článku byla popsána historie vzniku digitálního řízení modelové železnice a vysvětlili jsme si, jak vypadá datagram, zasílaný jednotlivým vozidlům a zařízením na modelovém kolejišti. Nyní si uvedeme několik příkladů.

Příklady paketů

Nyní je čas si ukázat několik příkladů paketů. Popíši opravdu jen ty nejzákladnější, ostatní se dají najít v NMRA normě S-9.2, v níž jsou uvedeny základní pakety a nebo S-9.2.1, kde jsou uvedeny všechny pakety detailně.

Paket pro rychlost a směr jízdy

První bajt představuje adresu lokomotivy (nebo vagónu). V praxi je přípustné, aby jeden dekodér používal více adres a naopak více dekodérů používalo jednu adresu.
První případ, kdy jeden dekodér používá více adres nastává, pokud je vagón vybavený dekodérem zařazen do soupravy. Pak se například jeho osvětlení řídí podle soupravy, zatímco ovládání spřáhel je individuální.
Druhý případ nastává, pokud si uživatel skládá dekodéry postupně. Nejprve si koupí a osadí dekodér pro jízdu, následně dokoupí dekodér pro osvětlení a jako třetí přidá zvukový dekodér. Pak všechny tyto dekodéry reagují na stejnou adresu.

Druhý bajt představuje vlastní data. Bity 0-3 označené S nesou informaci o rychlosti. Nejméně významný je bit 0 (nejvíce vpravo). Rychlost 0 znamená plynulé zastavení podle rychlostní křivky, rychlost 1 znamená okamžité zastavení, Rychlost 2 znamená nejpomalejší jízdu. Logicky rychlost 15 znamená nejrychlejší jízdu. Protože dva rychlostní stupně znamenají, že lokomotiva stojí, označuje se tento režim jako jízda ve 14 rychlostních stupních.
Bit na pozici 4 označený jako C se v současnosti nachází v trochu schizofrenní situaci. Původně označoval světla (přední a zadní), ale později došlo k zavedení jízdy ve 28 rychlostních stupních a tak dostal význam nejméně významného bitu (jakého si půlitele). S jeho zavedením nám přibyly ještě dva stupně pro stání. Jejich význam je stejný jako již popisované, pouze s tím rozdílem, že lokomotiva ignoruje informace o směru. To znamená, že nechá světla rozsvícená podle posledního známého paketu pro směr. To je užitečné zejména v případě, kdy potřebujeme najednou zastavit všechny lokomotivy. Jednoduše pošleme broadcast, který má datový paket CSSSS=10001 a všechny lokomotivy okamžitě zastaví s tím, že jejich světla zůstanou v původním stavu. Je zřejmé, že tyto dva režimy jsou neslučitelné a že dekodér v lokomotivě i centrála musí používat stejný počet rychlostních stupňů.
Bit na pozici 5 označovaný jako D přenáší informaci o směru jízdy. D=1 znamená směr dopředu, D=0 znamená směr dozadu.

Třetí bajt obsahuje kontrolní součet (výsledek logické funkce X-OR mezi prvním a druhým bajtem)

Paket pro funkce první skupiny

První a třetí bajt mají stejný význam jako v předchozím případě.

Druhý bajt nese informace o stavu funkcí. Bit na pozici 4 označený jako L nese informaci o stavu světel (někdy se označuje jako F0 a nebo FL). Bity na pozicích 3-0 nesou informace o stavu uživatelských funkcí F4-F1 (bit 3 funkce F4, bit 0 funkce F1).

Paket pro rychlost a směr jízdy – verze s dlouhou adresou

Je zřejmé, že struktura paketu je stejná, jen přibyl bajt pro rozšíření adresy. Adresa v prvním bajtu obsahuje významnější část adresy, zatímco druhý bajt obsahuje méně významnou část adresy.

Paket pro základní dekodéry příslušenství

První bajt nese informaci o první (nižší) polovině adresy. Jedná se méně významné bity A₅-A₀

Druhý bajt nese v bitech AAA informaci o druhé (vyšší) části adresy. Jedná se o bity A₈-A₆, které jsou navíc přenášeny inverzně.
Bit na 3 pozici, označený jako C, říká, jestli se má vybrané zařízení aktivovat a nebo deaktivovat. Bity na pozicích 2-0, označené jako DDD, říkají, který výstup daného dekodéru se má aktivovat/deaktivovat. Jeden takový dekodér má tedy 8 výstupů (obslouží 4 výhybky).

Třetí bajt má stejný význam jako v předchozím případě.

Opakování

Vzhledem k tomu, že se lokomotivy po kolejišti pohybují, a ne vždy mají dobré spojení s kolejnicemi, je potřeba jejich pakety s náležitou četností opakovat. Například pakety pro příslušenství, které je většinou připojené pomocí vodičů stačí opakovat 3 až 5×, zatímco pakety rychlosti a směru jízdy je potřeba opakovat opravdu často, zejména pro případ že lokomotiva ztratí spojení s kolejemi a přijde o své provozní informace, nebo někdo přidá na koleje novou lokomotivu.

Elektrická specifikace

V elektrické specifikaci se mluví o tom, že signál do kolejí vytváří zesilovač. Velice často mluvíme o tom, že je centrála kombinovaná se zesilovačem.
Pro DCC signál je typická hodnota vytvářeného napětí kolem 14 až 16 V. Nicméně norma říká, že celý systém musí fungovat již od 7 voltů. Zesilovač by měl vytvářet napětí kolem 12 V pro měřítko N, 14 V pro měřítko H0/S/0 a 18 V pro měřítka větší. Výstupní napětí nesmí překročit 22 V. Zároveň musí respektovat napěťová minima pro příslušné měřítko, s nímž je provozován (Měřítko Z má maximum 10 V).
Vzhledem k tomu, že systém pracuje se stejnosměrnými motory, je nutné počítat se vznikem indukovaného napětí, takže každá komponenta v systému musí odolat napěťovým špičkám až 24 V pro měřítka N a menší a 27 V pro měřítka větší než N.

Požadavky na provozní napětí popisují následující grafy.

Norma pak extrémně doporučuje udělat systému ochranu proti přetížení a proti přehřátí, dimenzovanou ohledem na zvolené měřítko (v měřítku N se vám při zkratovém proudu 5A roztečou kolečka u lokomotivy).

Závěr

Vzhledem k tomu, jak se DCC rozšířilo, lze říci, že se povedlo vytvořit úspěšnou sběrnici.
Mezi hlavní důvody jejího rozšíření lze zařadit otevřenost sběrnice, takže mohlo vzniknout velké množství alternativních výrobců.
Ten opravdu zásadní přínos však spatřuji v jednoduché použití. Jednotlivé komponenty se propojuji pomocí dvou vodičů a není nutné řešit polaritu, základní komponenty se mohou ze sběrnice rovnou napájet a nepotřebují žádnou další kabeláž. A to i v případě výkonových prvků jako jsou motory, serva a nebo přestavníky. Jednoduchost sběrnice jí přímo předurčuje k použití ve stavebnicích a hračkách pro děti.