Введение
Märklin Digital была одной из первых систем цифрового управления модельной железной дорогой. Это была комплексная система, включающая декодеры локомотивов (на основе чипа Motorola), центральный блок управления (Märklin 6020/6021), компьютерный интерфейс (Märklin 6050), декодеры стрелок (Märklin 6083), цифровые реле (Märklin 6084) и модули обратной связи (Märklin s88/6088). Первоначальная система была представлена на Нюрнбергской международной ярмарке игрушек в 1979 году, выпущена в Европе в 1985 году и в США в 1986 году под названием Digital H0.
Операция
Обычное аналоговое управление модельными железными дорогами работает за счет изменения напряжения питания рельсов, и любой локомотив на рельсах будет реагировать, двигаясь со скоростью, приблизительно пропорциональной этому напряжению. Для управления несколькими поездами, боковые пути должны быть оборудованы разъединителями для изоляции стоящих там поездов и обесточивания участка пути. Для нескольких контроллеров, макет необходимо разделить на секции, изолированные друг от друга, каждая из которых имеет свой контроллер и источник питания. Все аксессуары, такие как сигналы и стрелки, требуют отдельных выключателей и кабелей, что значительно усложняет проводку. В аналоговых системах, точное управление локомотивами требует знания их индивидуальных характеристик; уклоны и кривые требуют постоянной корректировки, а движение на низкой скорости затруднено и чревато остановками. Освещение поезда будет меняться в зависимости от напряжения питания и отключаться при остановке локомотива. Цифровое управление обеспечивает постоянное напряжение на рельсах, при этом напряжение переключается много раз в секунду для передачи "битов" данных (0 и 1), необходимых для управления (такое цифровое питание не является ни постоянным, ни переменным током). Каждый локомотив должен быть оснащен декодером, который интерпретирует команды и индивидуально управляет двигателем. Каждый декодер имеет свой уникальный адрес, команды, отправляемые контроллером, также содержат адрес, поэтому, хотя все активные декодеры принимают команды, реагирует только декодер с соответствующим адресом. После запуска локомотив продолжит движение, поэтому даже с одним контроллером можно управлять несколькими поездами. На рельсах может находиться множество локомотивов, каждый из которых управляется индивидуально. Освещение поезда всегда будет гореть с полной яркостью, даже при остановке локомотива. Сигналы и стрелки также могут быть оснащены декодерами и управляться в цифровом режиме. Рельсы состоят из двух электрически заземленных направляющих и ряда центральных контактов, по которым скользит токосъемник локомотива, получая цифровой импульсный сигнал 16 В и питание. Эта симметричная конструкция рельсов решила проблему обратной связи (возникающую в поляризованных двухрельсовых системах). В принципе, весь макет можно контролировать всего двумя проводами, подключенными к рельсам, но на практике требуется несколько точек подключения питания, а питание рельсов обычно отделено от питания аксессуаров. Последним шагом к идеальной работе стала разработка регулирования двигателя или управления скоростью (часто ошибочно называемого "управлением нагрузкой"). Двигатели локомотивов управляются с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ), которая обеспечивает гораздо более точное регулирование, чем традиционное аналоговое управление. Кроме того, используя всю доступную мощность рельсов, декодеры могут использовать обратную связь от двигателя и постоянную корректировку для поддержания стабильной скорости независимо от нагрузки поезда или уклона пути. В сочетании с задержкой торможения и ускорения (искусственная инерция), эти декодеры обеспечивают плавное и точное управление скоростью, а также надежное управление на низкой скорости. Было разработано несколько различных цифровых систем, но Märklin Digital и DCC (Digital Command Control) являются двумя основными системами, представленными на рынке. Эти системы электрически совместимы, и некоторые контроллеры могут одновременно управлять декодерами обоих типов. Märklin предлагала версии своей оригинальной цифровой системы для пользователей двухрельсовых макетов.
Марклин Диджитал
Märklin впервые представила новую цифровую систему управления на Нюрнбергской ярмарке игрушек в 1979 году. Система, основанная на Motorola, была официально представлена в 1985 году и разработана относительно неизвестным подрядчиком в области электроники, при этом большинство компонентов производилось самой Märklin. В последующие годы другой подрядчик, Бернд Ленц, также работал над системой, создавая декодеры для локомотивов, а позже – первое предложение Märklin по управлению постоянным током. Это первое предложение по управлению постоянным током впоследствии было развито в то, что сейчас известно как Digital Command Control (DCC). Новая система Märklin Digital обеспечивала одновременное управление до 80 локомотивов и 256 аксессуаров. Предусмотрено было 14 ступеней скорости локомотива (остановка – 0 и 1–14), а также дополнительная "функция", использовавшаяся для передних и задних фар локомотивов или дистанционного расцепления TELEX. Электроника того времени была относительно дорогой, и в системе использовалась троичная логика для сокращения количества компонентов и стоимости устройств. Ранние декодеры стоили столько же, сколько многие модельные локомотивы, а затраты на модернизацию существующей модели были значительными.
Контроллеры
Оригинальный центральный блок 6020 обеспечивал питание и генерировал команды для локомотивов, но требовал отдельного пульта управления локомотивами 6035 Control 80 с регулятором скорости, клавиатурой для ввода адреса декодера, кнопками выбора функций/отключения и кнопками "Старт/Стоп" для включения/выключения питания на путях. Красная кнопка "Стоп" служила для аварийной остановки и немедленно останавливала все поезда. Двухзначный дисплей отображал выбранный адрес локомотива (01–80). Электроустройства, такие как стрелки, управлялись с помощью клавиатуры 6040. К центральному блоку можно было подключить до десяти пультов управления, располагая их справа, и до шестнадцати клавиатур, располагая их слева. Каждая клавиатура управляла 16 аксессуарами (сигналами, стрелками, освещением и т.д.), что в сумме давало 256 устройств. Для больших макетов использовались усилители питания 6016 с собственными блоками питания, обеспечивающие дополнительную мощность для отдельных участков, при этом все усилители были соединены с центральным блоком ленточным кабелем. Позже появилась память 6043, которая использовалась для переключения заданных маршрутов, каждый из которых включал в себя несколько стрелок и сигналов. Память 6043 могла хранить до 24 различных маршрутов, каждый из которых содержал до 20 отдельных команд для устройств. Двадцатая команда в памяти маршрута могла использоваться для перехода к другой кнопке маршрута, что позволяло выполнять большое количество отдельных команд при нажатии одной кнопки. Кроме того, модуль обратной связи 6088 s88 можно было использовать совместно с памятью 6043. Модуль s88 принимал входные сигналы от внешних кнопок или герконовых датчиков и запускал последовательность команд в памяти 6043. Например, приближающийся поезд мог самостоятельно настроить свой маршрут. Другим аксессуаром был компьютерный интерфейс 6050, который позволял управлять системой с помощью компьютера, обеспечивая полностью автоматизированное управление поездами.
Декодеры
Первые декодеры c80 (6080) не имели регулировки двигателя (контроля скорости), а выпуск в 1991 году декодеров c90 (6090) с регулировкой и 5-полюсным двигателем постоянного тока довел систему до совершенства. Декодеры оснащались миниатюрными переключателями (DIP-переключателями) для установки адреса, а декодеры c90 – двумя потенциометрами для настройки задержки торможения/ускорения ("инерции") и максимальной скорости, что требовало использования инструментов для разборки модели и изменения настроек.
Дополнительные декодеры
Сигналы, стрелочные переводы, отбойники, освещение и другие статические аксессуары также могут быть оснащены декодерами, имеющими собственный диапазон адресов для управления до 256 переключаемых устройств. В зависимости от декодера, обеспечивается либо постоянное питание (для освещения), либо импульсное (для сигналов, отбойников и стрелочных переводов). Декодеры K83 предназначены для аксессуаров с электромагнитным приводом (импульсного действия), а K84 – для осветительных аксессуаров (постоянного действия), каждый из которых может управлять до 4 устройств.
Автоматическое торможение
Автоматическое торможение позволяет локомотиву относительно плавно подкатываться к красному сигналу. При подаче отрицательного постоянного тока декодер будет плавно замедлять локомотив. Путь должен быть секционирован как минимум один раз – зона остановки перед сигналом, и обычно также переходной участок для предотвращения коротких замыканий. Электронный модуль управления активируется при переходе сигнала в состояние "опасность" и изменяет напряжение в зоне остановки.
Контроллеры
Новый комбинированный блок управления 6021 и управление локомотивом с дополнительными функциональными кнопками. Миниатюрные переключатели задают режим работы (старый или новый протокол) и пониженное напряжение на рельсах для маневровых участков. Новый Control 80f позволяет подключать дополнительные контроллеры локомотивов к правой стороне блока 6021, а также другие модули, как и прежде.
Декодеры
1997 c91 (60901) декодеры обеспечили дополнительные функциональные выходы F1 – F4, 27 ступеней скорости (стоп 0 и 1–27) и улучшенную регулировку двигателя. Хотя новые декодеры поддерживали 27 ступеней скорости, существующие контроллеры могли передавать только 14, поэтому декодеры переключались на нечетные ступени вверх, а на четные – вниз, обеспечивая доступ ко всем 27 ступеням. Дополнительные функции позволили реализовать другие возможности, такие как дополнительное освещение и звук. Несмотря на то, что небольшой размер динамика, который можно установить в локомотивы H0, ограничивает качество воспроизведения, встроенный звук стал стандартной функцией многих моделей. Настройка новых декодеров, как и прежде, требовала использования инструментов. "Функция" чаще всего использовалась для локомотивной фары, а F1 и F2 обычно применялись для других силовых функций, таких как дымогенераторы или дополнительное освещение. F3, при наличии, обычно использовался для звука, а F4 – для отключения искусственной инерции для точного управления, особенно при маневрах. Эти декодеры теперь обозначаются как "fx", чтобы отличить их от более ранних декодеров, не имеющих дополнительных переключаемых функций.
Декодеры функций
Функциональные декодеры без управления двигателем также могут быть установлены в вагоны, предоставляя 5 переключаемых функций для управления освещением поезда и другими дополнительными возможностями. Их также можно установить в локомотивы, не оснащенные дополнительными переключаемыми функциями (например, локомотивы, оборудованные системой C90). Функциональные декодеры требуют собственного адреса из 80 доступных адресов для локомотивов (адрес может быть использован совместно с другим декодером, не имеющим дополнительных функций). Компания Märklin предлагала некоторые специальные модели с дополнительными функциями для оригинальной цифровой системы, но отдельные функциональные декодеры стали доступны только с появлением усовершенствованной системы.
Дельта
Упрощенная система, разработанная для привлечения начинающих и тех, кого отпугивала высокая стоимость полномасштабных цифровых систем, DELTA обеспечивала управление до четырьмя локомотивами одновременно. Декодеры DELTA не имели регулировки двигателя и изначально не предусматривали простой способ изменения адреса. Производство DELTA прекращено, вместо него предлагаются упрощенные цифровые контроллеры и декодеры (Mobile Station и локомотивы серии 36xxx). Ранние контроллеры DELTA не были оснащены кнопками "Функция/Выкл.", а цифровые модели c80, работающие от DELTA, имели постоянно включенную функцию, что влияло на любые такие модели, оборудованные дистанционными сцепками TELEX. Модели c90, работающие от DELTA, имели функцию постоянно отключенной.
Märklin Digital (mfx) (включая MFI)
В 2004 году была представлена совершенно новая цифровая система управления Märklin Systems. Новый двухсторонний протокол позволяет управлять до 65 000 цифровых устройств, каждый локомотив может иметь до 128 ступеней скорости и 16 функций. Разработанная компанией ESU, с изначально производимыми ею компонентами для Märklin, позднее название "Märklin Systems" было отменено, и система вновь стала известна как "Märklin Digital". Внедренная в 2013 году расширенная цифровая система управления mfx+ предоставляет дополнительные параметры локомотива и обеспечивает обратную связь с локомотивами, оснащенными mfx+. Виртуальный уровень топлива каждого локомотива, оснащенного mfx+, можно задавать и отслеживать. Для паровозов можно задавать, контролировать и регулировать дополнительные параметры, такие как давление в котле и состояние топки. В конечном итоге локомотив должен вернуться на пункт дозаправки для пополнения запасов (модули обратной связи обозначают пункты дозаправки). Сигналы также могут быть оснащены модулями обратной связи, требующими подтверждения от машиниста при прохождении поезда, как в реальной эксплуатации. Новое программное обеспечение контроллера предоставляет вид из кабины локомотива, позволяя управлять всеми параметрами. Это обеспечивает компьютерную симуляцию вида из кабины локомотива при управлении моделью.
Контроллеры
Центральная станция 60212 имела два встроенных контроллера локомотивов и большой монохромный ЖК-экран с графическим дисплеем и описательными названиями локомотивов. Контроллер хранил базу данных предварительно запрограммированных цифровых локомотивов mfx с их функциями, что позволяло легко их настраивать (декодеры mfx передают контроллеру информацию о доступных функциях). Новый протокол был несовместим с предыдущей версией, но Центральная станция могла быть настроена на передачу любого протокола любому декодеру, чтобы старые локомотивы могли управляться вместе с локомотивами, оснащенными mfx. Центральная станция объединяла в себе всю функциональность предыдущих клавиатур, модулей памяти и интерфейса, а также возможность управления до 8 автоматических маршрутных поездов (от точки к точке). Также была предложена мобильная станция 60652 с одним контроллером локомотива, небольшим ЖК-экраном и 9 функциональными кнопками. Этот блок можно было использовать самостоятельно как недорогой цифровой контроллер с базой данных до десяти локомотивов или подключать к Центральной станции в качестве дополнительного контроллера. В 2008 году Märklin анонсировала новую Центральную станцию 60213 второго поколения с цветным дисплеем и расширенными функциями, разработанную другим подрядчиком. Через несколько месяцев Центральная станция была перенумерована в 60214 и получила больше возможностей, чем 60213. В 2009 году было объявлено об обновлении программного обеспечения для CS2, которое, помимо прочего, добавило поддержку протокола NMRA DCC. Также в 2009 году была анонсирована новая мобильная станция 60653, полностью переработанная и обладающая значительно большим количеством функций, чем предыдущая модель. Как и прежде, новую мобильную станцию можно было использовать самостоятельно или в качестве дополнительного контроллера с новой Центральной станцией. В 2016 году была анонсирована Центральная станция 3. Основное изменение заключается в новом сенсорном экране, который заменил все функциональные кнопки экранными опциями. Отдельными элементами управления остались только два регулятора скорости и кнопка аварийной остановки. Центральная станция 3+ получила возможность выступать в качестве главного блока в системе с несколькими контроллерами.
Декодеры
Декодеры обозначаются mfx и могут взаимодействовать с контроллером, динамически согласовывая индивидуальный адрес и передавая описание локомотива и все доступные функции контроллеру. Все параметры управления хранятся в прошивке декодера и настраиваются с помощью контроллера или компьютера. Декодеры mfx также могут интерпретировать более старый формат Motorola и, таким образом, будут работать с предыдущими центральными блоками управления.
Ранние проблемы
Märklin столкнулся с проблемами совместимости с первой Центральной станцией (CS1), что привело к отзыву продукции и масштабной переработке, в результате которой появилась CS1 V2. В то же время некоторые важные компоненты, особенно усилитель, совместимый с mfx, были недоступны. В конечном итоге усилитель 60173 стал доступен для использования с любой системой mfx. ESU, первоначальные разработчики CS1, выпустили обновление программного обеспечения V3. Оно включало в себя многие улучшения, представленные в CS2, такие как схемы расположения путей для управления сигналами и стрелками, а также большой дисплей для управления локомотивами с видом из кабины.
Номера модели
С 1950-х годов модели Märklin имели четырехзначные номера, где первые две цифры обозначали группу, а последние две – конкретную модель. Локомотивы, оснащенные оригинальными цифровыми декодерами c80, имели номера 36xx (36, за которым следовали две цифры, например, 3615), а первые модели с декодерами c90 – 37xx (например, 3702). В 1997 году Märklin расширила систему нумерации до пяти цифр – 37xxx, и некоторые новые модели с декодерами c90 получили пятизначные номера до того, как все последующие модели стали оснащаться декодерами c91. Новые модели 36xxx – это бюджетные модели, оснащенные недорогими цифровыми декодерами без регулировки работы двигателя. Когда в 2000 году Märklin представила специально разработанный двигатель C Sine, эти модели получили номера 39xxx, при этом некоторые выпускались и как 37xxx.
Цифровая модернизация H0
Märklin предлагал множество различных декодеров и комплектов для модернизации аналоговых локомотивов до цифрового управления. Цифровой декодер был основой, а многие комплекты также включали постоянный магнит и 5-полюсную якорь для модернизации двигателя и его перевода на постоянный ток (такие декодеры преобразуют ток рельсов в постоянный ток для двигателя и любых аксессуаров, таких как освещение или звук). На протяжении многих лет, в отличие от Digital Command Control, Märklin не использовал разъём для подключения декодера, поэтому модернизация требовала пайки выходных проводов. Большинство декодеров также обеспечивают регулирование работы двигателя (управление скоростью) с настройками ускорения и замедления (искусственная инерция) и максимальной скорости. Декодеры DELTA никогда не обеспечивали регулирование двигателя и изначально должны были быть установлены на адрес 0 для аналоговой работы. Декодеры mfx предоставляют множество дополнительных параметров управления двигателем, все из которых настраиваются с помощью центрального контроллера (Центральной станции) или компьютера. Локомотивы Märklin имели несколько типов двигателей, и многие комплекты модернизации были предназначены для конкретной версии.
Комплекты первой генерации
Почти все декодеры первого поколения имели DIP-переключатели для установки адреса и потенциометры для настройки регулировки двигателя, что требовало инструментов для открытия модели и внесения изменений. Параметры двигателя включают максимальную скорость и искусственную инерцию, то есть задержку после изменения скорости на контроллере и реакцию декодера, обеспечивающую плавные переходы. 6080 Декодер для всех локомотивов переменного тока. Без регулировки двигателя, 14 ступеней скорости, 1 переключаемая функция. 6081 Декодер для всех локомотивов постоянного тока. Без регулировки двигателя, 14 ступеней скорости, 1 переключаемая функция (часть оригинального предложения Märklin Digital для работы от постоянного тока). 6090 Комплект для переоборудования локомотивов переменного тока с барабанным коллекторным двигателем (DCM), включая компоненты для модернизации двигателя. Регулировка двигателя с настраиваемыми параметрами, 14 ступеней скорости, 1 переключаемая функция. 60901 Комплект для переоборудования локомотивов переменного тока с барабанным коллекторным двигателем (DCM), включая компоненты для модернизации двигателя. Регулировка двигателя с настраиваемыми параметрами, 28 ступеней скорости, 5 переключаемых функций. 60902 Модернизация декодера для цифровых моделей 6090. Регулировка двигателя с настраиваемыми параметрами, 28 ступеней скорости, 5 переключаемых функций. 60903 Комплект для переоборудования старых локомотивов переменного тока с небольшим плоским коллекторным двигателем (SFCM), включая компоненты для модернизации двигателя. Регулировка двигателя с настраиваемыми параметрами, 28 ступеней скорости, 5 переключаемых функций. 60904 Комплект для переоборудования старых локомотивов переменного тока с большим плоским коллекторным двигателем (LFCM), включая компоненты для модернизации двигателя. Регулировка двигателя с настраиваемыми параметрами, 28 ступеней скорости, 5 переключаемых функций. 60905 Декодер для локомотивов с двигателем Faulhaber. Регулировка двигателя с настраиваемыми параметрами, 28 ступеней скорости, 5 переключаемых функций. 60960 Функциональный декодер для локомотивов, вагонов или аксессуаров. Без управления двигателем, 5 переключаемых функций. 60961 Функциональный декодер для локомотивов, с возможностью изменения направления основной функции. Без управления двигателем, 5 переключаемых функций. 60760 Комплект для переоборудования локомотивов переменного тока с барабанным коллекторным двигателем (DCM), включая компоненты для модернизации двигателя. Регулировка двигателя с настраиваемыми параметрами, 28 ступеней скорости, 1 переключаемая функция (более поздняя недорогая модернизация, предложенная после внедрения mfx. Эти декодеры программируются контроллером и поэтому не требуют инструментов для изменения параметров).
Комплекты преобразования DELTA
6603 Оригинальный декодер DELTA, изменение адреса пайкой, позднее – DIP-переключателем, с 4 адресами. 14 ступеней скорости, без коммутируемой функции. 66031 Декодер DELTA, изменение адреса DIP-переключателем, с 4 адресами. 28 ступеней скорости, 1 коммутируемая функция. 66032 Декодер DELTA, изменение адреса DIP-переключателем, с 80 адресами и автоматическим определением режима (цифровой / аналоговый). 28 ступеней скорости, 1 коммутируемая функция.
Коттежи для конвертации в mfx
Все декодеры mfx обеспечивают регулирование двигателя с 128 ступенями скорости и множеством настраиваемых параметров, а также 16 переключаемых функций. Все они программируются с помощью Центральной станции, для изменения параметров не требуются дополнительные инструменты. 60921 Комплект для переоборудования локомотивов переменного тока с барабанным коллектором (DCM), включая компоненты для модернизации двигателя. 60922 Декодер для локомотивов переменного тока с барабанным коллектором (DCM), предназначенный для модернизации существующих цифровых моделей. 60923 Комплект для переоборудования старых локомотивов переменного тока с малым плоским коллекторным двигателем (SFCM), включая компоненты для модернизации двигателя. 60924 Комплект для переоборудования старых локомотивов переменного тока с большим плоским коллекторным двигателем (LFCM), включая компоненты для модернизации двигателя. 60931 Модернизация декодера для существующих цифровых локомотивов 6090, 60901, 60903, 60904, с динамиком и звуками для паровозов. 60932 Модернизация декодера для существующих цифровых локомотивов 6090, 60901, 60903, 60904, с динамиком и звуками для дизельных локомотивов. 60933 Модернизация декодера для существующих цифровых локомотивов 6090, 60901, 60903, 60904, с динамиком и звуками для электрических локомотивов.
Цифровая модернизация калибра Maxi 1
Локомотивы Maxi всегда комплектовались плагиновыми декодерами DELTA, модернизация заключалась лишь в замене декодера. 60955 – обновление декодера для локомотивов Maxi. Регулировка работы двигателя с 28 ступенями скорости и настраиваемыми параметрами, 5 переключаемых функций.