El control de comando digital (DCC) es un estándar para un sistema de operación digital de modelos de ferrocarriles que permite que las locomotoras en la misma sección eléctrica de la vía se controlen de forma independiente.
El protocolo DCC está definido por el grupo de trabajo de control de comando digital de la Asociación Nacional de Ferrocarriles Modelo (NMRA) de EE. UU. La NMRA ha registrado el término DCC [ cita requerida ] , por lo que, si bien el término control de comando digital a veces se usa para describir cualquier sistema de control de trenes modelo digital, en sentido estricto se refiere al DCC de la NMRA.
En la década de 1980, dos fabricantes alemanes de modelos de trenes, Märklin y Arnold , desarrollaron un sistema de control de mando digital (bajo contrato con Lenz Elektronik GmbH de Alemania) . Los primeros decodificadores digitales que produjo Lenz aparecieron en el mercado a principios de 1989 para Arnold ( escala N ) y a mediados de 1990 para Märklin ( escala Z , escala H0 y calibre 1 ; Digital=). [1] Märklin y Arnold abandonaron el acuerdo por cuestiones de patentes, pero Lenz continuó desarrollando el sistema. En 1992, Stan Ames, que más tarde presidió el Grupo de trabajo NMRA/DCC, investigó el sistema Märklin/Lenz como posible candidato para los estándares NMRA/DCC. Cuando el comité de control de mando de la NMRA solicitó propuestas de fabricantes para su propuesta de estándar de control de mando en la década de 1990, Märklin y Keller Engineering presentaron sus sistemas para su evaluación. [2] El comité quedó impresionado por el sistema Märklin/Lenz y se decidió por el sistema digital desde el principio del proceso. La NMRA desarrolló finalmente su propio protocolo basado en el sistema Lenz y lo amplió. El sistema se denominó posteriormente Control de Comando Digital. Los primeros sistemas comerciales construidos sobre el DCC de la NMRA se demostraron en la Convención de la NMRA de 1993, cuando se anunció la propuesta de norma DCC. La norma propuesta se publicó en la edición de octubre de 1993 de la revista Model Railroader antes de su adopción.
El protocolo DCC es objeto de dos normas publicadas por la NMRA: la S-9.1 especifica la norma eléctrica y la S-9.2 especifica la norma de comunicaciones . También hay disponibles varios documentos de prácticas recomendadas.
El protocolo DCC define los niveles de señal y los tiempos en la vía. El protocolo DCC no especifica el protocolo utilizado entre la estación de comando DCC y otros componentes, como aceleradores adicionales. Existe una variedad de estándares propietarios y, en general, las estaciones de comando de un proveedor no son compatibles con aceleradores de otro proveedor.
En 2006, Lenz, junto con Kühn, Zimo y Tams, comenzó a desarrollar una extensión del protocolo DCC para permitir un canal de retroalimentación desde los decodificadores a la estación de mando. Este canal de retroalimentación se puede utilizar normalmente para indicar qué tren ocupa una determinada sección, pero también para informar a la estación de mando de la velocidad real de un motor. Este canal de retroalimentación se conoce con el nombre de RailCom, [3] y se estandarizó en 2007 como NMRA RP 9.3.1.
Citando "Normas y prácticas recomendadas de la NMRA": [4]
Un sistema DCC consta de fuentes de alimentación, estaciones de comando, amplificadores, aceleradores y decodificadores.
La estación de comando DCC crea el paquete digital utilizando datos de un acelerador. El paquete digital contiene la dirección del decodificador, instrucciones y un byte de error para verificar la validez del paquete.
Muchas estaciones de comando están integradas con un amplificador (booster) que, en combinación con su fuente de alimentación, modula el voltaje en la vía para codificar mensajes digitales mientras proporciona energía eléctrica. Para sistemas grandes, se pueden utilizar amplificadores adicionales para proporcionar energía adicional.
El voltaje de la vía es una señal digital pura, descrita como una señal diferencial sin referencia a tierra. [5] Un raíl es siempre el estado lógico inverso del otro, y cada pulso de datos se repite. La señal DCC no sigue una onda sinusoidal , ni es una portadora superpuesta a un voltaje de CC. La estación de comando/amplificador cambia rápidamente el voltaje aplicado a los raíles encendido y apagado, lo que da como resultado un flujo binario de pulsos. Como no hay polaridad, la dirección de viaje es independiente del estado del raíl. El tiempo durante el cual se aplica el voltaje proporciona el método para codificar los datos. Para representar un uno binario , el período es corto (nominalmente 106 μs ), mientras que un cero se representa con un período más largo (nominalmente al menos 200 μs).
Cada locomotora está equipada con un decodificador DCC multifunción direccionado individualmente que toma la señal de la vía, la procesa y actúa según las instrucciones. La velocidad y la dirección del motor eléctrico se controlan mediante modulación por ancho de pulso . Cada decodificador tiene una dirección única y no actuará según los comandos destinados a un decodificador diferente, lo que proporciona un control independiente de las locomotoras y los accesorios en cualquier lugar del diseño sin requisitos de cableado especiales. Los decodificadores también pueden controlar funciones como luces, generadores de humo y generadores de sonido. Estas funciones se pueden operar de forma remota desde el acelerador DCC. Los decodificadores de accesorios también pueden recibir comandos del acelerador de forma similar para permitir el control de desvíos, desenganches y otros accesorios operativos (como anuncios de estación) y luces.
Es posible alimentar una locomotora de un solo modelo analógico (CC) por sí sola (o además de los motores equipados con decodificador DCC), dependiendo de la elección de los sistemas de arranque DCC disponibles comercialmente. La técnica se conoce como estiramiento del cero y no forma parte del estándar DCC de la NMRA. El período del bit cero se puede expandir (estirar) para hacer que el voltaje promedio (y, por lo tanto, la corriente) avance o retroceda, dependiendo del riel al que se aplique el bit cero estirado. Sin embargo, debido a que la potencia bruta contiene un gran componente armónico, los motores de CC se calientan mucho más rápido que con energía de CC, y algunos tipos de motores (en particular, los motores eléctricos sin núcleo ) pueden resultar dañados por una señal DCC.
La gran ventaja del control digital es el control individual de las locomotoras dondequiera que se encuentren en el trazado. Con el control analógico, para operar más de una locomotora de forma independiente es necesario cablear la vía en bloques separados, cada uno con interruptores para seleccionar el controlador. Con el control digital, las locomotoras pueden controlarse dondequiera que se encuentren.
Los decodificadores digitales de locomotoras suelen incluir una simulación de inercia, en la que la locomotora aumenta o disminuye gradualmente la velocidad de forma realista. Muchos decodificadores también ajustan constantemente la potencia del motor para mantener una velocidad constante . La mayoría de los controladores digitales permiten que un operador establezca la velocidad de una locomotora y luego seleccione otra locomotora para controlar su velocidad mientras la locomotora anterior mantiene su velocidad.
Los desarrollos recientes [¿ cuándo? ] incluyen módulos de sonido integrados para locomotoras tan pequeñas como la escala N, que son posibles gracias a los avances en los teléfonos inteligentes , que tienden a utilizar altavoces pequeños pero de alta calidad.
Los requisitos de cableado son generalmente menores en comparación con un diseño convencional con alimentación de CC. Con el control digital de los accesorios, el cableado se distribuye a los decodificadores de accesorios en lugar de estar conectado individualmente a un panel de control central. Para los diseños portátiles, esto puede reducir en gran medida la cantidad de conexiones entre placas: solo la señal digital y las fuentes de alimentación de los accesorios necesitan uniones cruzadas en la placa base.
Existen dos alternativas europeas principales: Selectrix , un estándar abierto de Normen Europäischer Modellbahnen (NEM), y el sistema propietario de Märklin Digital . El sistema estadounidense Rail-Lynx proporciona energía con un voltaje fijo a los raíles mientras que los comandos se envían digitalmente mediante luz infrarroja .
Otros sistemas incluyen el Sistema de Comando Digital y el Control de Comando Trainmaster .
Varios fabricantes importantes (entre ellos Märklin, Fleischmann , Roco , Hornby y Bachmann ) han entrado en el mercado de DCC junto con fabricantes que se especializan en él (entre ellos Lenz, Digitrax, ESU, ZIMO, Kühn, Tams, NCE, Digikeijs y CVP Products, Sound Traxx, Train Control Systems y ZTC). La mayoría de las unidades centrales Selectrix son unidades multiprotocolo que admiten DCC total o parcialmente (por ejemplo, Rautenhaus, Stärz y MTTM).
