Описание интерфейса обмена данными Digitrax Loconet

Интерфейсы обмена данными в DCC

Наиболее известным способом обмена данными в DCC является сам путь. Кмандная станция DCC с усилителем и все декодеры, подключенные к пути, стационарные и локомотивные, образуют собой вычислительную сеть, обмен по которой осуществляется пакетами согласно стандарта DCC.

Однако, существуют еще устройства DCC, требующие обмена данными по шине. Причем, путь сам по себе не может для них служить сетью для обмена данными из-за большей интенсивности информационного потока и сложности его организации. Такими устройствами являются, например, пультовые устройства, к которым относятся и сами пульты, и адаптеры подкючения управляющей машины (компьютера), и процессоры команд вроде NCE MinIpanel. Очень условно систему связи компонентов DCC между собой, в которой присутствует центральное управляющее устройство в виде командной станции, назовем шиной. Одним из самых известных примеров такой архитектуры являются варианты eXpressNet, используемые Lenz, NCE (CabBus) и прочими производителями.

В то же время, применение системы обмена данными без центрального управляющего устройства имеет свои неоспоримые преимущества. К такому виду систем связи компонетов DCC между собой относится Loconet, разработанная Digitrax. Дабы подчеркнуть основной принцип действия Loconet, она именуется во всей документации "сетью" (в отличие от шины), поддерживающей обмен данными между устройствами "точка-точка" и действующая как с наличием командной станции (которая явлется одним из компонентов), так и без нее.

Digitrax Loconet

Loconet, несмотря на наличие патентов на нее, имеет открытую спецификацию, бесплатную для использования. Этот факт позволяет третьим производителям предлагать свою продукцию, совместимую с Loconet. Кроме того, известно множество схем разных устройств клубной разработки, которые есть в малосерийном исполнении.

Уникальная возможность сети Loconet действовать без командной станции, наряду с не менее уникальными устройствами на ее базе, позволяет ее использовать параллельно с другими системами DCC, которые могут не иметь Loconet вовсе.

Основным разъемом Loconet является RJ12.

Соединение

Все компоненты Loconet соединяются в единую цепь 6-проводными кабелями RJ12. Кольцовое соединение не допускается. Понятно, что такой вид соединения осуществляется практически мгновенно, не требуется разводка с рельсового пути или шины DCC.

Адресация

Каждое устройство Loconet определенного типа имеет свой ID, т.е., уникальный адрес в сети. Этот адрес следует изменять для применения нескольких однотипных устройств. Как правило, назначение нового ID достигается в режиме программирования на основном пути, в заданном кнопкаи управления устройством специальном режиме.

Назначение нового ID устройства в ряде случаев может приводить к дополнительным эффектам. Например, при смене ID для SE8C, меняется окно адресов 32 светофоров и 8 выходов для моторных приводов. Этот факт следует учитывать, так как существующая аппаратура может не адресовать напрямую стационарные декодеры больше 255 или 1023.

Основные компоненты сети

Компоненты Digitrax реализованы как:

• командная станция (может отсутствовать)
• пульты (могут отсутствовать)
• стационарные декодеры (стрелочные, светофорные)
• устройства занятости участков
• устройства сопряжения с управляющей машиной
• устройства управления питанием участков
• устройства транспондинга (положения на участке)
• разветвители сети
• устройства реверсивного питания (петель разворота, проч.)

Простым примером взаимодействия компонентов Loconet между собой является настройка или тестирование стационарных и светофорных декодеров с помощью пульта, непосредственно подключенного к настраиваемому устройству.

Терминатор сети

Длина сегмента Loconet может достигать сотен метров. При значительной длине и/или наличию в однои сегменте сети значительного числа устройств, качества сигнала ухудшается и появляются проблемы передачи данных. Для избежания подобной ситуации рекомендуется иметь в сети терминатор Loconet. Эта схема встроена:

• в панели гнезд Loconet от Digitrax
• контроллер участков занятости и транспондинга Digitrax BDL168
• контроллер управления питанием участков Digitrax PM42
• USB интерфейс PR3
• все усилители (бустеры) Digitrax

Справедливости ради следует заметить, что на коротких сегментах сети с малым количеством устройств сеть Loconet надежно работает и без терминатора. Точно сказать, когда терминатор нужен, сложно, так как это зависит от локальных условий в каждом отдельном случае. Очевидно, что наличие терминатора Loconet в сети гарантирует ее надежную работу.

Обратная связь

Практически все устройства Loconet умеют генерировать сообщения о событиях. Будь это срабатывания датчика занятости, нажатие кнопки на входе устройства, перевод стрелки, появление конкрентного локомотивного декодера на участке транспондинга, проч. Эти сообщения могут быть считаны управляющей машиной и каким-то способом обработаны.

Система обратной связи Loconet плотно завязана на машинную обработку, что придает всей системе куда большие функциональные возможности, нежели традиционные системы. Причем, в случае применения Loconet как второй системы, ее функциональность намного расширяет и дополняет существующую систему.

Справедливости ради, надо заметить, что и у других производителей есть свои системы передачи сообщений управляющей машину. Например, как у NCE для CabBus. В таком случае, управляющая машина будет одинаково хорошо считывать сообщения обеих систем обмена данными, если все они подключены к компьютеру.

Транспондинг

Loconet имеет уникальную функциональность, позволяющую передавать адрес локомотива на конкрентном участке в управляющую машину или пульт. Причем, эта функциональность не является частью стандарта DCC, но вписана в конкретную реализацию. В отличие от Lenz, чья новая технология двунаправленного обмена данными между командной станцией и декодерами, требует замены аппаратуры DCC, Digitrax предлагает оставить все оставить, как есть.

Транспондинг предлагается на рынке практически десятилетие, когда Lenz только начинает продвижение своей технологии. Пока что затраты на новые компонеты Lenz весьма существенны, что оставляет транспондинг от Digitrax востребованным в обозримом будущем.

Клубные и модульные макеты

Благодаря богатым возможностям и сетевой инфраструктуре, представляется логчиным проектирование автоматики клубного или модульного макета на базе Loconet. Для макетов с большим количеством групп участников, окончательная отладка логики автоматики для общего макета может быть оперативно проведена настройками JMRI на управляющей машине.

Следует также заметить, что грамотное применение Loconet никак не отменяет автоматики других производителей, а только расширяет и дополняет ее.

Построение систем с Loconet

Пользователи командных станций/усилителей Digitrax имеют Loconet по умолчанию.

Применение Loconet устройств вне сети Loconet

Если устройство имеет возможность двоякого подключения, как в Loconet, так и к пути, она может быть использовано и без Loconet. При этом часть функциональности, напрмер, сообщения обратной связи, не используется.

Из ныне выпускаемых устройств вне сети Loconet не функционируют пульты и сигнальный декодер Digitrax SE8C.

Loconet как вторая система

Прочие пользователи, которые предпочли аппаратуру DCC не от Digitrax, имеют возможность использовать устройства Loconet параллельно с основной системой. Причем, устройства, подключаемые двояким способом, как к сети пути, так и к Loconet, могут быть использоваться с обоими типами подключений одновременно, если ограничения особо не оговорены в документации по конкретному устройству.

Так, например, светофорный декодер Team Digital SIG24AD допускается подключать к обеим сетям только в случае первого декодера в сегменте, остальные далжны быть подключены только к Loconet.

Надо также отметить, что самый совершенный на рынке светофорный декеодер Digitrax SE8C не допускает иного способа включения кроме как через Loconet.

За малым исключением, при использовании Loconet параллельно основной системе DCC, устройства Loconet требуют дополнительного питания. Обычно это 12-15 В АС/DC; собственное потребление тока не нагруженных устройств в пределах 30-100 мА на каждое.

Программное обеспечение Loconet

Устройства Loconet имеют поддержку всех известных на рынке коммерческих (как TrainController) и бесплатных (как JMRI) систем управления DCC с машины. Здесь важным аспектом является возможность управляюшей системы иметь более одного интерфейса подключения, тогда машина становится универсальным шлюзом между основной DCC системой и дополнительной на базе Loconet. Что делает возможность прозрачного безусловного или условного обмена данными обеих систем друг с другом и возможность оперировать ими в едином пространстве мобильных и стационарных адресов.

Аппаратные шлюзы

Loconet, как вторая система, может использовать всю мощность своих возможностей, только работая в сети с управлящей машиной. Особенно это касается обработки сообщений о событиях. которые умеют генерить практически все устройства Loconet.

С другой стороны, далеко не всегда требуется использование машины в рамках конкретного проекта. В то же время крайне желательно обеспечить передачу команд, поступающих через сеть пути, стационарным декодерам Loconet. На рынке есть два устройства, которые имеют возможность транслировать команды сетевых декодеров из сети пути в Loconet:

• сигнальный декодер Team Digital SIC24AD
• декодер моторных стрелочных приводов Team Digital SMD82

Конечно, такая передача данных однонаправленная. Но есть достаточно примеров, когда по-другому и не надо.

Loconet и аналоговое управление

Как это не звучит парадоксально, но с точки зрения схемотехники Loconet может быть использован для управления периферией аналогового макета, например, для устройства сигнализации. При наличии управляющей машины с JMRI остается только определиться с типом датчиков на макете, информация которых затем будет передана в компьютер для отработки реакции системы на их показания.

Во многих случаях, базовая функциональность устройств Loconet будет сохранена. А сигнальным (светофорным) декодерам Loconet, таким как Team Digitasl SIG24AD или Digitrax SE8C, может попросту не оказаться никакой альтернативы из-за равзитой функциональности и большой емкости обоих декодеров.

Вся особенность в применении Loconet с аналоговым управлением состоит в том, что нет никакой возможности для управления локомотивами на рельсах со стороны компьютера, зато сохраняется функциональность устройств Loconet. Конечно, может оказаться, что построить систему сигнализации с автоматической блокировкой не удастся, однако, ничего не имешает ее сделать полуавтоматической или реализовать движение по правилу "правильного пути", что сильно упрощает задачу. В качестве датчиков состояния пути могут подойти инфракрасные датчики и дальномеры, которые могут быть смонтированы без модификации уже уложенного пути.

Сходный подход применения устройств Loconet сети можно предложить в случае наличия DCC систем, фукнциональность которых могла быть и лучше, или когда у таких систем нет интерфейса сопряжения с машиной. В любом случае, применение компьютера для управления Loconet устройствами уже просто необходимо.

Оценка функциональных возможностей и затрат

Для оценки возможностей применения Loconet в каждом конкретном случае требуется ознакомление с функциональностью устройств и план на развите в будущем. Следует помнить, что большинство устройств Loconet многофункциональные.

Для самой полной реализации возможностей Loconet требуется включение к управляющей машине с соответствующим программным обеспечением (например, JMRI). В случае применения Loconet как второй системы, рекомендуется подключение обеих систем к компьютеру.

Существуют несколько устройств машинного интерфейса для Loconet. Здесь будут описаны только от Digitrax. Это PR3: программатор звуковых и обычных декодеров, USB интерфейс и терминатор USB. И MS100, COM интерфейс.

В новых проектах иногда имеет смысл сделать ставку на работу тольку с машиной, используя ее и как управляющий компонент, и как виртуальный пульт. В таком случае можно прибретать достаточно мощные и функционально богатые командные станции/усилители без пультов, но с машинным интерфейсом, при ограниченном бюджете.

Некоторые характеристики систем с Loconet сведены в следующую таблицу, как примеры получения максимума возможностей при минимальном бюджете.

1) В СНГ цена на Digitrax может быть до 15% выше

2) NCE USB является пультовым устройством с отдельным адресом

3) USB интерфейс не работает "быстрее" COM в системах DCC. Обычная скорость передачи 19.2, 38.4 и 56 Кбод как для COM (RS-232) так и для USB.

4) Могут быть применены виртуальные пульты без каких-либо ограничений

5) За исключением части звуковых декодеров и некоторых декеодров прошлых выпусков, программирование на главном пути может оказаться достаточным для работы как с мобильными, так и стационарными декодерами

Поставщики серийного оборудования и систем для Loconet

• Digitrax (вся номеклатура)
• DCC Specialties (стационарные декодеры с обратной связью, управление DCC сигналом на изолированных участках)
• Team Digital (стационарные и сигнальные декодеры, детекторы занятости, проч.)
• Soundtraxx (система объемного звука макета на базе транспондинга)
• CML (стационарные и сигнальные декодеры)
• Freiwald Software (TrainController)
• Uhlenbrock
• JMRI

JMRI

Для тех, кто рассматривает компьютер прежде всего как управляющее устройство своей DCC системы, а не только как на рисовалку очередного виртуального пульта, со временем будет предложен цикл статей по JMRI. Эта система также актуальна как своей мощной поддержкой Loconet, так и средствами отладки и автоматизации.