Friday, August 29, 2014

Historia de los Sistemas Digitales

Hola, Hello!! I'm sorry but I'll be writing some posts about Digital Systems in Spanish. The fact is that I'm receiving many questions from Spanish colleagues asking many questions about it, and is easier to send a link than writing every time the same answer to similar questions. Most of them have been always in analog systems and now are a bit scared to change to Digital, so I'll write some articles explaining the main concepts and main components of a digital system, a bit of history, how to plan a Digital Layout, existing solutions in the market... but I promise to translate them also in my poor English (sorry about that...).

Bien, como declaración de intenciones me gustaría escribir algunos artículos que fueran útiles para aquellos que dominan perfectamente una maqueta analógica, pero no conocen en qué consiste un sistema digital ni como iniciarse en él. No pretendo nada ambicioso, ni que esto sea la gran guía del digital, ni cubrir absolutamente todas sus funcionalidades y opciones. Simplemente me gustaría que quien lo lea pierda cualquier miedo al digital, no lo vea como algo mas complicado que el analógico, y por fin dé el primer paso con confianza a entrar en este mundo.


Iberama 570

Los sistemas analógicos tienen muchos años de existencia y ya no hay nadie inventando muchas cosas nuevas; un transformador para cada circuito aislado de vías, sólo puede moverse un tren a la vez por cada circuito, pulsadores para cambiar desvíos, interruptores para encender semáforos y activar o quitar corriente a un tramo de vía... y unas pocas automatizaciones mas o menos complicadas que pueden hacerse mediante relés y diodos para que al encender un semáforo se active también la corriente a la vía y cambie un desvío o similar.

Casi todos los problemas o dudas tienen una única respuesta, y el número de elementos que lo componen y las maneras de montarlo son muy reducidas en comparación a un sistema digital. Como decía, básicamente en analógico se juega con componentes electrónicos simples tipo diodos, relés de varios tipos, pulsadores o interruptores, leds, un transformador para alimentar las vías... y no hay mucha variedad mas (hablando siempre de lo básico o mas estandard).

Componentes electrónicos (fuente Wikipedia)

Digital no es que sea mas complicado (yo pienso que es mucho mas fácil), lo que pasa es que hay muchos fabricantes y cada uno hace sus montajes a su medida y vende material no compatible con los demás, a veces utilizan nomenclatura distinta, y todavía no ha dado tiempo a que se establezca un único estandard. Así pues, entre la variedad de estándares, fabricantes, sistemas, y la rápida evolución que todavía está haciendo el mundo digital (de los trenes en miniatura) alguien que quiera introducirse de nuevo no sabe por dónde empezar.

Y precisamente para comenzar, yo creo que lo mejor es un poquito de historia para saber de dónde venimos. No de todos los sistemas digitales existentes, pero sí por lo menos del mas conocido: el DCC

Supongo que a todo el mundo le suenan las siglas DCC (Digital Control System), sobretodo porque se utiliza para referirse de manera genérica a cualquier tipo de sistema de control digital de trenes, pero hablando estrictamente, es el NMRA DCC; un protocolo definido por la NMRA (National Model Railroad Association) sobre el año 1993 y que define el sistema de comunicación con las locomotoras tanto a nivel eléctrico como de comunicaciones. Sin entrar en mas detalles define una Central que junto con un Booster modula el voltage de la vía para codificar mensajes digitales a la vez que suministra la corriente eléctrica. En las locomotoras se instala un pequeño "chip" (Decoder) que interpreta estos mensajes y actua en consecuencia. Aquí tenemos una primera gran diferencia: las vias en Digital siempre tienen corriente y lo que se hace es mandar mensajes a las locomotoras para indicarles que arranquen, paren, aceleren o enciendan las luces. Entraré mas adelante en los componentes de un sistema digital, así que por el momento no os preocupéis en entender exactamente qué es un Booster o una Central.

La gran pega de este protocolo (según mi opinión) es que no tuvieron una visión muy amplia, y sólo definió la manera de enviar señales a las locomotoras. Así que este protocolo es unidireccional, sólo van mensajes desde la Central (desde donde nosotros controlamos los trenes) hacia las locos, pero no pueden ir mensajes en sentido contrario. Con esta versión original del DCC ya se podían manejar las locomotoras, pero los desvios, semáforos,... etc. se manejaban tradicionalmente.

A esto se incorporaron un tipo de Decoders similares a los que necesitaban las locomotoras pero que recibían órdenes para manejar desvíos o semáforos. Comunmente se les llama Decoders Estáticos en lugar de Decoders Móbiles (los de las locomotoras) e iban también conectados a la corriente de las vías de donde recibían las instrucciones. Pero luego se dieron cuenta de la necesidad de no únicamente enviar instrucciones a los elementos de la maqueta, sino también de recibirlos para conocer por ejemplo la velocidad actual de la locomotora o para poder poner sensores en las vías y conocer en qué punto del trazado esta un tren en ese momento.

Por este motivo en 2007 la NMRA incluyó a la norma DCC una extensión llamada RailCom (también desarrollado por Lenz junto con otros fabricantes) y que es otro canal de comunicación, pero en sentido contrario. Por este canal se recibe la información de cuando un tramo de vía está ocupado o libre, pasando del primer esquema sencillo a este segundo en el que hay que hacer una tirada de cables especial para los sensores de ocupación:

Fuente: Wikipedia

Al menos en España este Railcom no ha sido muy popular, pero en cambio se extendió enormemente el S88 de Märklin, que viene a ser lo mismo. Se utilizan otros cables y no los de la vía para comunicar los retromódulos con la central y que esté informada de las secciones de vías ocupadas y libres.

Pero no creáis que DCC es el único protocolo existente para manejar los trenes, por ejemplo también existe el Selectrix, creado por Döhler & Haas. Este protocolo está basado en un gran estandard industrial de Siemens y permite comunicación en ambos sentidos y manejar absolutamente todos los elementos de la maqueta. Pero esto es parecido a la lucha entre los sistemas Beta y VHS o el BluRay y el HD DVD mas recientemente, muchas veces no gana ni se hace popular el mejor. Hoy en día es DCC el que está mas implantado y creo que no vale la pena mirarse ningún otro.

Ya para acabar, al DCC se le suma otro problema, y es que los decoders estáticos (para controlar desvios, semáforos...) utilizan la misma corriente de la vía que las locomotoras, haciendo que el consumo sea bastante elevado según el número de elementos que tengamos. A partir de aquí, y desde hace relativamente poco, han nacido los Buses de Control. Con estos buses de control que ahora veremos la corriente de las vías se utiliza únicamente para alimentar y enviar instrucciones a los trenes, y todo el resto de elementos para controlar desvíos, desengaches, luces, semáforos, sonidos de ambiente... se conectan y alimentan del Bus. Incluso la central de control pasa a ser un elemento mas "pinchado" o conectado al Bus. Es este Bus el que se convierte en la "espina dorsal" o en la "autopista de comunicaciones" de absolutamente todos los elementos de la maqueta. Y toda la potencia de nuestro Booster se dedica exclusivamente a dar corriente a los trenes, nada mas.

En un siguiente post, hablaré de estos Buses de control y los elementos que componen un sistema Digital moderno. Hasta entonces, espero que este artículo os haya parecido interesante.

3 comments:

  1. Buenos dias
    Mui lindo su sitio de DCC en Club N Caldes.
    Estoy usando DCC ++ con Arduino Mega y Shield R3. Es 100% gracias a la información de su sitio web N Caldes.
    Gustaría automatizar los controles de las desviaciones, pero no see lo que debe comprar. No sé si se utiliza el original bobina o debe ser reemplazado por alguna otra tecla.
    Usted me puede dar alguna información?
    Use escala HO.

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    1. Hola Carlos, muchas gracias por tus comentarios.

      Esta central con Arduino no es compatible (todavía) con sistemas existentes como Loconet. Estoy haciendo un programa para hacerla compatible Loconet y así poder usar cualquier módulo de salidas o de control de desvíos de este sistema, pero todavía tardaré un poco.
      Puedes usar motores de bobina sin problema, o servomotores si el tipo de vía que utilizas lo permite. Hay placas para cualquiera de ellos. Si utilizas Loconet (es el sistema que yo tengo), Peter Giling tiene placas tanto para desvios de bobina (GCA77) como servomotores (GCA136). Cualquiera de estas placas va conectada a una GCA50, que es la que los conecta a la red Loconet.
      Pero como te decía, la central con Arduino todavía no es compatible con nada de esto. Si la maqueta va a ser muy grande, mejor usar una central comercial como por ejemplo una Intellibox Basic.

      Si te puedo ayudar en algo mas, ya sabes!

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    2. Hola de nuevo, he conseguido algo mas de información si no quieres montar una red loconet y sólo quieres manejar una maqueta pequeña con pocos desvíos. Peter Giling (de Rocrail) ha hecho una placa para conectar al Arduino Mega que lo hace compatible con el resto de placas que tiene para manejar desvios de bobina, poner sensores de consumo o cualquier otra cosa. Aquí tienes toda la información:
      http://wiki.rocrail.net/doku.php?id=g_ash02-en

      De esta manera sólo con el Arduino MEGA, el motor shield, y esta placa mas por ejemplo una GCA77 puedes controlar también los desvios de bobina.

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