Railnet

DCC: ako to vlastne funguje?

DCC | Jozef Kiss, 19. 10. 2005 (14891 zhliadnutí)

Týmto článkom začíname seriál pre "začiatočníkov", ktorý si kladie za cieľ priblížiť čo sa skrýva za magickou skratkou DCC.

Elektronika bola odjakživa jedným z mojím koníčkov. S modelovou železnicou som sa bavil v detstve, potom už len sporadicky. Teraz keď som sa znovu vrátil k modelovej železnici- nestačím sa čudovať, kam speje vývoj. Samozrejme ma zaujalo digitálne ovládanie – výhody tohto spôsobu sú viac než jasné, aj keď sa o tom vedú siahodlhé diskusie.

Pamätám si na časy keď CD bola horúca novinka a viedli sa (a dodnes sa vedú) dlhé diskusie o kvalite toho ktorého systému. Aj dnes sa nájdu experti, ktorí na starú dobrú platňu nedajú dopustiť.

Ale „digitál“ je tu a nezostáva nič iné len chopiť sa príležitosti naštudovať si čo-to o princípoch. Na internete sa nájdu desiatky, možno tisícky stránok, ktoré viac- menej úplne popisujú princípy ovládania pomocou DCC. Je len otázkou času a jazykových znalostí ako sa k nim dostať. Väčšinou sa však problémy vysvetľujú len čiastočne, alebo len faktograficky: takto to funguje ale prečo? tým sa zapodieva málokto. Ja som hľadal predovšetkým odpovede na detské otázky a prečo práve tak?

Prvý detský vláčik poháňala pružinka. Prečo? Lebo v tých časoch (koniec 19. storočia) bola elektrika HiTech najvyššej úrovne . Ale už o pár rokov neskôr (1895) začala firma Märklin vyrábať detské vláčiky na elektrický pohon. Najprv sa používalo striedavé napätie, neskôr ďalšie firmy začali používať na pohon vláčikov jednosmerné napätie. Už vlastne by sa dalo hovoriť aj o modeloch (nakoniec o nich je reč, nie o hračkách). Čiže „klasický“ pohon má už skoro 100 rokov, a teda je naozaj načase vymyslieť niečo lepšie.

Prečo?
Aké sú nedostatky „klasického“ pohonu – jednosmerné (alebo aj striedavé) regulované napätie privedené do koľajníc?

Okrem všeobecne známej skutočnosti, že všetky lokomotívy na tej istej koľaji sú ovládateľné naraz (všetky idú alebo všetky stoja) je tu ešte iný problém: Rozbeh a zastavenie lokomotívy. Železničné modelárstvo je známe tým, že modeluje nielen samotné predmety ale aj prostredie a samotnú prevádzku železníc a to do najmenších detailov. Všetci vieme, že vlak sa rozbieha pomaly, čím je ťažší tým pomalšie a brzdí tiež dosť dlho. Model – ten klasický sa rozbehne „skokom“ a brzdí ako keby narazil na stenu –zastane okamžite. Ak si myslíte že je to vec obsluhy – ten čo riadi model to môže ovplyvniť- tak je to pravda len čiastočne.

Prečo?
Lebo existuje trenie a nie hocaké ale dvojaké statické a dynamické a pretože aj elektrina sa správa podľa svojich pravidiel.

 

Už je to k veci, môžu čítať aj tí čo preskakujú úvody.

Statické trenie je trenie medzi telesami v pokoji – t.j. keď sa vzájomne nepohybujú. Dynamické trenie ja trenie telies pri vzájomnom pohybe. A žiaľ, alebo našťastie, tento náš svet vznikol tak, že statické trenie je vždy väčšie ako dynamické. Inými slovami: nato aby sa dve telesá pri vzájomnom kontakte dali do pohybu (napr. hriadeľ v ložisku), treba oveľa väčšiu silu než na udržanie pohybu. Čiže na to aby sa lokomotíva pohla treba viac energie, väčšie napätie, vyšší prúd ako na udržanie pohybu. Lokomotíva stojí a pomaly pridávame napätie, motor zatiaľ stojí. v istom okamihu sa pohne, prekoná statické trenie, ale súčasne má „prebytok“ dodávanej energie, prevody už idú ľahšie, preto sa rozbehne ešte rýchlejšie To je ten skok.

Okrem toho zafunguje aj princíp elektrický, najmä keď regulujeme napätie odporom.

Kým motor stojí, má väčší odber prúdu, preto na regulačnom odpore vzniká väčší úbytok napätia (fyzika 8? ročník: R=U/I, pri tom istom odpore pri väčšom prúde „ostáva“ na ňom väčšie napätie.) V okamihu, keď sa motor rozbehne (začne sa točiť) tak klesne odber prúdu (Prečo? lebo motor tým že sa točí sa snaží vyrábať el. prúd, ktorý pôsobí vytvorenie tzv. elektromotorického napätia. Tým ale klesne rozdiel medzi napätím zdroja a napätím na motore a menšie napätie „pretlačí“ cez motor aj menší prúd. Toto je dôležitá myšlienka, budeme to ešte potrebovať aby sme pochopili niektoré veci pri ovládaní DCC). Teda znova: poklesne prúd prechádzajúci cez motor, ale poklesne aj prúd prechádzajúci cez regulačný odpor. tým sa zmenší úbytok napätia na ňom, ale to spôsobí zvýšenie napätia na motore, čím cez neho začne tiecť vyšší prúd, motor zvýši otáčky. Tento proces sa po chvíli ustáli, ale motor už má dosť vysoké otáčky. Je to ale ďalší príspevok k tomu aby sa vlak pohol „skokom“.

Skúšali ste soliť polievku lyžičkou? Naberte si plnú lyžičku soli skúste z nej trochu odsypať. Najprv nepôjde nič, potom tam zrazu spadne pol lyžice a polievka je presolená. Presne tak je to s rozbiehajúcim sa modelom lokomotívy. Ale ak skúsime po lyžičke jemne poklepávať, vieme množstvo soli dávkovať precízne.

Rovnako teda by sme mali do lokomotívy púšťať prúd len po troškách. Ak jej budeme posielať prúdové impulzy hoci aj plným napätím, motor sa síce pohne o kúsok a (keďže ide o relatívne silný impulz) prekoná bez problémov statické trenie, ale hneď aj spomalí alebo zastane, keďže impulz skončil. Takto môžeme pri dostatočne presnom ovládaní počtu a šírky impulzov veľmi jemne regulovať otáčky motora aj pri najnižších rýchlostiach. Lokomotíva takto ovládaná sa dokáže „plaziť“ rýchlosťou niekoľko mm/s. Tento, resp. podobný princíp sa nazýva PCM (pulzne kódovaná modulácia). Relatívne jednoducho sa dá amatérsky postaviť takýto regulátor. Ale to ešte stále nerieši problém ovládania jednotlivých lokomotív na tej istej koľaji. Je jasné, že onen regulátor treba presťahovať do lokomotívy a nejako mu posielať povely cez koľajnice, (alebo hoci aj rádiom, dnes sú rádiom riadené modely bežné...).

Keďže väčšina železničných modelov v bežných modelových veľkostiach je konštruovaná tak, že elektrický prúd sa do lokomotívy privádza cez koľajnice bolo by výhodné, keby sme po týchto koľajniciach vedeli privádzať aj nejaké ďalšie informácie, ktoré by potrebne upravená lokomotíva dokázala rozpoznať a spracovať. A tak vlastne vznikol princíp digitálneho ovládania modelovej železnice (skratka DCC znamená Digital Command Control).

[Akt. známka: 0,03 / Počet hlasov: 33] -      + 

Pridať nový komentár

marian paulini 19.10.2005 21:24:21

super

tak takto som si predstavoval článok o dcc pre začiatočníkov. a dobré je, že bude na pokračovanie, lebo podľa úrovne poznania si bude môcť každý začať čítať od toho svojho dielu... (ps: ospravedlňujem sa zdenovi za moje vrtácke poznámky, ale chcel som čosi takéto vyprovokovať.... )

Reagovať

zdeno, 20.10.2005 11:41:23

maly detail

jozkovi jediny detail, pwm ne pcm a pulse width modulation je to pulsne-sirkova modulace ne pulsne kodova, to je neco jine. ahojz

Reagovať

jk 22.10.2005 12:36:12

fakty, fakty, fakty, ...

prechod od analógového ovládania na digital command control (dcc) ako ho dnes poznáme sa nekonal ako veľký "tresk" ani ako 2 - 3 menšie skoky, ale prebiehal kontinuálne. medzi analógovou klasikou a dcc nebolo a nie je vákuum. idea nezávislého ovládania hnacích vozidiel rezonovala takmer 3 desaťročia, avšak bez relevantnej odozvy zo strany trhu - užívateľov. aj dnes má dcc nemálo vášnivých odporcov. jednotlivé míľniky bez nároku na neomylnosť sú na http://zmrail.webpark.sk/vyvoj.htm. za priameho predchodcu dcc možno považovať systém fy jouef jouefmatic z prvej polovice 80-tych rokov. dnes existuje viacero digitálnych riadiacich systémov. že to nie je zložité a už vôbec nie tabu, svedčí prezentácia na http://www.noulimit.net/magic/loco.htm - digitálny systém, ktorý vznikol v rámci diplomovej práce.

Reagovať

ferri 02.11.2005 18:19:02

takto to funguje aj v klasike

autor podáva príliš skresľujúci pohľad na problematiku ovládania modelového vozidla. 1. pwm (pulse width modulation teda nie pcm) nie je výsadou "digitálu". pwm sa používalo oveľa skôr ako prišiel "digital". je na to plno schém. 2. zdrojom energie zostáva oproti klasike stále elektrický prúd. tiež neprišiel s digitálom....a zdá sa, že ešte nejaký čas tento zdroj vydrží. prínosom digitálu je komunikácia s koľajovým vozidlom ktoré má dekóder. aj keď normovaná je len jednosmerná komunikácia a všetko okolo treba zbastliť podľa schopností a možností.

Reagovať

zdeno 03.11.2005 14:25:09

re: takto to funguje aj v klasike

nemyl si dcc a pwm , to spolu absolutne nesouvisi. dcc je prenos informace namodulovanem na napajecim napeti. pwm je plneni jedne pulvlny (+) proti druhe(-) a kmitocet je zpravidla stejny. to znamena , ze jde to udelat i tak, ze je mozne prejit plynule do opacneho chodu. to umi dcc na adrese "0" pokud se plneni pohybuje mezi zemi a jednou z polarit, tak je mozno regulovat jen rychlost danym smerem. pwm nenese zadnou informaci,je jen pouhym aritmetickym prumerem vsech impulsu v case. je velmi tezke neco napsat pro zacinajici, pokud to umis, tak to zkus. ahojz

Reagovať

ferri 03.11.2005 20:57:57

re: re: takto to funguje aj v klasike

skús si reakciu prečítať ešte raz. mozno prideš na to, že som sa vyjadril jednoznačne a uvedené fakty nie sú v rozpore s tvojou reakciou až na to, že pri pwm nemá zmysel priradiť váhu polarite + a - . podstatná je schopnosť modulátora meniť plynule striedu t.j. pomer času kedy amplitúda v + a času kedy je amplitúda v -. naozaj sa to využívalo oveľa skôr ako tu bol digitál. pwm a dcc naozaj vzájomne nesúvisia.

Reagovať

zdeno 04.11.2005 10:27:14

re: re: re: takto to funguje aj v klasike

ja to myslel tak, ze treba nekde zacit a jki zacal dobre. zacal pwm a postupne bude prechazet na dcc. ja o dcc neco vim a poznal jsem , jak to chce udelat. nech ho, on to uvede do vzajemnych souvislosti. ahojz

Reagovať

Pridať nový komentár