Kolejiště se skládá z panelů (překližka 4mm), které se na zemi seskládají dohromady (z důvodu rozměrů celého kolejiště a ohledu manželky v panelovém bytě). Ovládání celého kolejiště je možné přes PC nebo ovladače (ROCO - LOKMaus2, TCO ...), které mají připojení přes Xpressnet bus/ Xbus. Napětí do kolejí obstarává centrála NanoX (ROCO), která převádí informaci ze sběrnice Xpressnet na střídavé napětí se zakódovanými daty pro dekodéry lokomotiv a příslušenství. Veškeré elektronické moduly zde uvedené jsou použity v kolejišti na ovládání lamp, výhybek, osvětlení domů, semaforů, závor ...

Základní  popis  řízení  a komunikace   DCC standardu

Zkratkou DCC (Digital Command Control) je označován v dnešní době nejrozšířenější  systém pro řízení kolejiště. DCC používá ovládání lokodekodéry, tj. samostatné bloky elektroniky, vezené v lokomotivě. Rozšíření systému  je podporováno především tím, že byl přijat za standard pro digitální řízení modelů železnic  asociací NMRA (USA), což mu zároveň otevírá i největší perspektivitu do budoucnosti. Největším výrobcem DCC je firma LENZ (SRN), mimo dekodérů nabízí i celé řídící stanice včetně všech potřebných modulů pro manuální či počítačové ovládání provozu. Silná pozice firmy LENZ vyplývá z historie DCC, kdy NMRA pro standard použila řešení vyvinuté právě p.Lenzem. Protože zkratka DCC je zde vícekrát zmíněna, sestavil  jsem přehledový  popis principu řízení. Nemělo by asi smysl  detailní popisování, které by sestávalo pouhém v překladu norem. Zájemce o bližší podrobnosti odkazuji na WEB asociace NMRA, kde lze nalézt normalizovanou dokumentaci.

Napájení kolejí

DCC je založeno na topologii jedné řídící stanice a více dekodérů, které jsou umístěny v každé lokomotivě.  Řídící stanice vysílá kódovaný signál, který je ve výkonových zesilovačích transformován na obdélníkové  střídavé napětí pro napájení  kolejí. Jsou trvale napájeny všechny koleje v kolejišti, neexistují izolované úseky, (typicky používané při klasickém řízení pro zastavování vlaků). Výkonových zesilovačů  může být v rozsáhlých kolejištích více, ale všechny jsou řízeny jedním společným signálem z jedné řídící stanice. Ve všech kolejích je proto  v daný okamžik stejný kódovaný signál. Signál v kolejích  má amplitudu typ. 10-16V,  mimo přenos  dat se využívá i k napájení motorů a příslušenství. Konkrétní amplituda napětí je závislá na modelové velikosti. Z uvedeného popisu je zřejmé, že klasická lokomotiva není z principu schopna provozu na kolejišti napájené DCC signálem. Přesto existuje jistá  možnost  provozu jedné klasické lokomotivy na digitálním kolejišti, o podrobnostech je v textu uvedena zmínka.

Dekodéry

Základní částí dekodéru je  usměrňovač, mikroprocesor a výkonové ovládání motorku. Chod  motorku je ovládán z mikroprocesoru, nezávisle na velikosti usměrněného napětí. Mikroprocesor   je řízen   příkazy zakódovanými v napájecím signálu z kolejí.   Mimo vlastní motor lokomotivy dekodér může ovládat i přídavné  spínače (tranzistory) - spínání světel, spřáhel atd. Tento princip dovoluje společný provoz  více lokomotiv na jedné koleji a zároveň napájení celeho kolejiště společným signálem. Zakódované příkazy jsou adresovány vždy jen jednomu dekodéru, ostatní dekodéry na daný příkaz nereagují. Mikroprocesor v dnešní době nahradil dříve používané zákaznické integrované obvody. Tím se otevírá i možnost vlastního vývoje dekodéru při použití dostupných prostředků. Pochopitelně s ohledem na modelovou velikost se používá technologie součástek SMD.

Kódování signálu

Střídavý signál v kolejích slouží nejen pro napájení ale i přenos digitálních dat. Binární data (log 0 a 1) jsou převedena na proměnnou periodu střídavého signálu. Použití střídavého signálu je výhodné, protože perioda může být jednoduše detekována jako  časový interval mezi průchody napětí DCC signálu bodem 0V. Doporučená minimální  strmost hran napájecího signálu DCC je 2.5V/ms. Logická úroveň 1 (H) je kódována jako jedna perioda signálu DCC s časovým trváním 116ms. Trvání jedné a druhé polarity signálu je nominálně 58ms. Pro vysílací stanice je povolena tolerance časování 55-61ms ,  dekodéry (příjmače) musí považovat  za platný bit interval 52-64ms . V této toleranci je ovšem zahrnut i  pokles strmosti hran signálu  vlivem indukčností a zátěže všech dekodérů připojených k DCC signálu a vzniklé zákmity.  Řídící stanice proto musí časovat vysílání s co nejvyšší přesností. Logická úroveň 0 (L) je kódována obdobně, ovšem pro specifikaci jsou vyhrazeny jiné meze.   Délka jedné a druhé polarity signálu musí být nominálně 100ms. Pro vysílací stanice je vymezena tolerance  délky  jedné nebo druhé polarity 95- 9900ms,  celá perioda (obě polarity) nesmí přesáhnout 12000ms. Dekodéry (příjmače) musí za platný bit vyhodnotit  signál, jehož obě polarity jsou v   intervalu 90-10000ms.
Zatímco u bitu 1 je střída obou polarit specifikována přibližně 1:1 u bitu log. 0 může střída nabývat hodnot mezi 100:1 až 1:100. Velká tolerance stříd DCC pro platný bit log. 0 může být využita pro řízení analogových lokomotiv. Protože DDC signál je oboupolaritní, motor napájený tímto signálem se bude otáčet směrem a rychlostí, která odpovídá střední hodnotě napětí signálu. Signál o  střídě 1:1 má střední hodnotu 0V, proto motor bude zastaven. Definice bitů log. 0 ovšem připouští širokou toleranci střídy, čímž lze měnit i střední hodnotu napětí tj. i otáčky a směr motoru.  Toto řešení lze označit za téměř nouzové, protože motor se bude vlivem ztrát zahřívat  a dále tímto způsobem může být řízena pouze jediná  lokomotiva bez dekodéru na celém kolejišti ( všude je stejný DCC signál). Argument ušetření nákladů na 1 lokodekodér je bohatě vyvážen hodnotou prostředků, jejichž poškození riskujeme.

Přenosová rychlost

Z měření vychází doba přenosu celého paketu typicky 5 ms, propustnost komunikace je okolo 180 zpráv/s Skutečná hodnota je závislá na délce kodovaných bitů log.0. Pokud je v kolejišti ovládána analogová lokomotiva, rychlost komunikace několikrát poklesne , protože kódování bitu log. 0 je prodlouženo.

Konfigurace dekodérů

Návrh norem DCC předpokládá použití nonvolatilních  pamětí  (typu EEPROM, FLASH) pro uchovávání uživatelského nastavení a jejich modifikaci. Nejdůležitějším parametrem je adresa, která  je v popisu vícekrát zmíněna. Možnosti uživatelské konfigurace nejsou omezeny pochopitelně jen na adresu, standardně se nabízí možnost definice akcelerace a brzdění lokomotiv, konfigurace přídavných funkcí a další nastavení.

Definice paketů

Pro přenos příkazů je však potřeba i definice paketů, tj. jakým způsobem se z jednotlivých bitů bude skládat příkaz.   DCC zavádí formát  paketu sestávajícího z částí:

Záhlaví (preamble)

nejméně 10 bitů log. 1. Slouží pro určení začátku celého paketu.

Start bit (log. 0)

po ukončení záhlaví nebo mezi jednotlivými byte je vkládán  bit. log 0. Tím je zaručeno že mimo záhlaví se nikde v bitovém toku nevyskytne  více než 9 po sobě následující bitů log.1. Záhlaví (10 bitů log 1) je proto nezaměnitelné s datovými bity.

Datový byte

8 bitů, nevyšší bit je přenášen první. Význam byte je určen konkrétní definicí příkazu, pro příjem paketu  je nevýznamný.

Stop byt

následuje za posledním datovým bytem, a indikuje ukončení přenosu paketu. Dekodér  po příjmu každého  byte detekuje následující  bit- pokud je log.0 (start bit), následuje přenos dalšího byte. Log 1. indikuje stop bit a ukončení celého paketu.

(část textu byla převzata z www.mtbbus.cz).