ALIMENTATION en DIGITAL






Le DCC
(Digital Command Control)

Aujourd’hui avec le DCC les choses sont radicalement différentes et le numérique est venu remplacer l’analogique. 
 
Avantages.
Les avantages sont nombreux : 
• Alimentation des voies simplifiées (sauf peut-être pour les aiguillages qui posent un problème particulier), 
• Sécurité de fonctionnement,
• Commande simultanée et individualisée de plusieurs locomotives,
• Commande des accessoires, 
• Réalisme augmenté,
• ........

Inconvénients. 
Les inconvénients sont surtout d’ordre financier car les centrales de commande, les décodeurs nécessaires et la rétrosignalisation coutent assez cher.

Pour les centrales du commerce :
• En cas de panne le renvoi au constructeur est impératif, avec des délais de retour parfois importants,
• Le système étant clé en main, aucune adaptation ou modification n'est possible.
 
ALIMENTATION en DCC

En DCC, contrairement à l’analogique (tension continue), la tension envoyée dans le réseau ne varie pas en amplitude (tension de forme carré) mais est pulsée par le signal DCC (tension pulsée).

Ainsi la puissance et la commande sont transmises simultanément. 
 
tension continue
       
tension de forme carree
       
tension pulsee
                                  Tension continue                                                                              Tension de forme carrée                                                                           Tension pulsée

trame dcc complete
Exemple de signal DCC complet
La partie émission du signal

La commande du matériel et des accessoires est réalisée en pulsant la tension de sortie. Ainsi on peut transmettre à la fois la puissance, nécessaire à l’alimentation des locomotives, et la commande pour contrôler la locomotive (vitesse, sens de marche, choix de la locomotive…) ou les accessoires.
• La commande est fournie par la centrale DCC,
• La puissance est fournie par le booster.


La centrale DCC.
La centrale DCC est chargé de répercuter les ordres de l'utilisateur au réseau pour permettre la commande des locomotives ou accessoires en générant le signal DCC correspondant.

Le BOOSTER
Le booster est un amplificateur. Il amplifie le signal en sortie sans le modifier. Le signal de sortie est donc IDENTIQUE au signal d’entrée mais disponible avec une puissance bien supérieure qui permet d'alimenter les locomotives.
Une centrale DCC va ainsi fournir un signal de quelques milliampères sous 5v et après passage dans le booster, en fonction de sa puissance, on se retrouvera avec, pour notre centrale à : 18v sous 4A (6A en pointe).

La consommation d'une locomotive étant de :
o Une locomotive en HO (1/87ème) consomme entre 0.4 et 0.8 ampère 
o Une locomotive en N (1/160ème) consomme entre 0.2 et 0.4 ampère. 

On pourra faire circuler simultanément entre 4 à 5 locomotives en HO, et 6 à 9 locomotives en N.

Il est prévu pour un booster standard, d’une puissance de 2 à 2.5 A, que l’on puisse faire circuler SIMULTANÉMENT, 4 à 5 locomotives et quelques accessoires comme 4 aiguillages et ou 4 feux. Il faut bien voir que tout ne fonctionne pas systématiquement en même temps et que la consommation n'est pas maximale en permanence.

Pour la taille du transformateur d'alimentation :
Booster 4A = 18v * 4A = 72VA minimum.

alimentation de la voie en dcc
Alimentation de la voie en DCC
La partie réception du signal

Le signal DCC est transmis par les rails et est acheminé aux locomotives ou accessoires.
Tous les récepteurs branchés reçoivent le signal DCC, les décodeurs des locomotives ou d'accessoires déterminent si le signal les concerne ou pas.

traitement du signal dcc par le décodeur
Traitement du signal DCC par le décodeur
DÉFINITIONS
Les BITS

Les décodeurs sont tous branchés en parallèle sur le réseau. Ils sont donc tous à l'écoute et en attente de réception d'un ordre.
Il faut donc envoyer un signal normé qui permet de les commander.

Ce signal est une suite de bit à "1" et de bit à "0" transmis selon un protocole bien défini : le DCC.

bit 1
                                     
bit 0
                                                                                                                          Bit "1"                                           Bit "0"


Les bits se composent d'une alternance positive et d'une alternance négative qui évolue entre deux valeurs de tension définie par la norme DCC :
• En HO, ± 18 volts à la voie moins les pertes en ligne et la chute de tension dans les décodeurs pour redresser la tension,
• En N, ± 15 volts à la voie moins les pertes en ligne et la chute de tension dans les décodeurs pour redresser la tension,
• L'amplitude du signal doit être au minimum de ± 7 volts,
• L'amplitude du signal ne doit jamais dépasser ± 22 volts.

alternance du bit
Alternance du signal
DURÉE d'un BIT

Pour être bien interprété les bits à "1" ou "0" doivent avoir une durée déterminée sous peine d'être mal interprétés par les décodeurs et donc refusés.

Un bit à "1" est constitué de deux alternances identiques d'une durée de 58 µs chacunes.
Pour le signal transmis par la voie :
     • Une tolérance comprise entre 55 et 61 µs est admise (± 3µs),
     • La durée totale d'un bit "1" ne doit pas dépasser 122 µs,
     • Les deux alternances doivent être de durée identique.
Pour les décodeurs :
     • Ils doivent considérer comme un "1" toutes les alternances comprises entre 52 et 64 µs (± 6µs).

Un bit à "0" est constitué de deux alternances d'une durée > 100 µs chacunes.
Pour le signal transmis par la voie : 
     • Une tolérance comprise entre 95 et 9900 µs est admise,
     • La durée totale d'un bit "0" ne doit pas dépasser 12000 µs (12ms),
     • Ces deux alternances peuvent avoir une durée différente l'une de l'autre.   
Nota
     • Les décodeurs doivent considérer comme un "0" toutes les alternances comprises entre 90 et 10000 µs (10ms).

L’ordre par lequel le décodeur « voit » ces deux alternances est indifférent, seule la durée de chacune d'elle est prise en compte.

duree bit à 1
                             
duree bit à 0
                        
bit 0 prolonge
                                                                            Durée Bit à "1"                        Durée Bit à "0"                                         Bit "0" prolongé
ASPECT d'un SIGNAL DCC

Aspect d'un signal DCC
Le paquet DCC de base est composé de trois octets : 
• Un octet d'adresse,
• Un octet de commande,
• Un octet de contrôle.

signal dcc de base
Signal DCC de base
DÉFINITION d'un OCTET

Définition d'un OCTET.
Un groupe de 8 bits est appelé octet, 
Chaque bit d’un octet a une valeur qui est déterminée en fonction de sa position dans l'octet,
Les bits d’un octet sont numérotés de gauche à droite de 7 à 0. (Très important lorsque l'on manipule directement les registres du microcontroleur),
Le premier bit à partir de la gauche a la valeur la plus grande est le bit de poids fort, il se nomme MSB (most significant bit). Le bit le plus à droite est le bit de poids faible, il est appelé LSB (least significant bit).

octet
Octet
DESCRIPTION d'un SIGNAL DCC de BASE
Construisons une trame DCC.
1) La Synchronisation :
Le préambule d’un paquet se compose d’une suite de bits à "1" pour assurer la synchronisation,
Une station de commande doit toujours transmettre au moins 16 bits à "1" .

preambule de synchronisation
Signal de synchronisation
2) Bit Start de l'octet d'adresse :
Le bit Start est le premier bit à "0" qui suit la séquence de synchronisation,
Le bit Start termine la séquence de synchronisation et indique au décodeur que les bits suivants constituent l'octet d’adresse.

bit start
Bit START
3) L'Octet d’adresse :
Le premier octet du paquet de données est l'octet d’adresse, il contient l’adresse codée du décodeur auquel la commande est destinée,
Le premier bit de l’octet d’adresse est le bit de poids fort (MSB).

octet d'adresse
Octet d'ADRESSE
4) Bit Start de l’octet de données :
Ce bit à "0" termine l'octet d'adresse et le sépare de l'octet de commande qui le suit.

bit start
Bit START
5) Octet de commande ou données :
L'octet de données contient les instructions à exécuter (sens de marche, vitesse...),
Le premier bit de l’octet de commande est le bit de poids fort (MSB).

octet de commande
Octet de COMMANDE
6) Bit Start de l’octet de contrôle :
Ce bit à "0" termine l'octet de commande et le sépare de l'octet de contrôle qui le suit.

bit start
Bit START
7) Octet de contrôle :
L'octet de contrôle est utilisé pour vérifier que toute la trame a correctement été transmise.
Il est calculé séparément par la centrale DCC d'une part et par le décodeur d'autre part.
Si leurs résultats concordent, alors la trame est validée et on peut exécuter l'ordre. Sinon la trame est rejetée.

octet de controle
Octet de CONTRÔLE
8) Bit Stop :
Le bit stop est un bit à "1" il signale la fin de la transmission.

bit stop
Bit STOP