火車模型的控制方式, 目前主要的二種控制方式, 分別是類比與數位式.
首先來談談類比(Analog)方式, 這是大部分車友使用的方式.,類比與數位都是名詞, 在此就不針對二個名詞做過多的著墨.
類比控制方式, 簡單來說, 就是以控制電源的方式, 達到控制馬達的轉速與方向.
類比控制在火車模型世界中, 有 AC(交流電)與DC(直流電)二種, 後者占了大部分產品, 因此就以 DC為主要說明
DC控制
DC系統的控制方式, 主要將控制器的輸出電源, 經由連接線接上軌道, 再傳到車子的馬達與燈光.
有玩過小馬達的人應該都有經驗, 就是串接電池顆數的不同, 馬達的轉速也會跟著不同, 而一般的控制器便是如此. 電池串接顆數越多, 輸出電壓就越高, 控制器則是利用電子元件方式,達到控制輸出電壓的高低. 說穿了, 所謂的控制器, 僅是可調電壓的電源供應器, 如果你是一個稍具電子知識的人, 或是肯自己動手的人, 只要到電子材料尋找0-15V電源供應器套件,記得有一級的檢定便是製作電源供應器,店家通常都有出售整個套件,,只要再加上一個切換開關, 就可以控制方向了.
到這裡, 大家應該明白, 如果所有軌道都是連通的, 在上面的電壓都是相同的, 任何一台有動力的車子(當然是支援 DC模式), 放上去都會動, 如果很多台, 當然也都會動, 如此就不好個別控制, 因此這種模式的軌道, 一般都是利用道岔或區間(也就是閉塞啦)來控制是否有電源在軌道上, 而達到控制單一車子. 當軌道數多, 車子也多時, 就得利用多組電源控制器來個別控制, 此外為了可以個別控制各區間, 電源配線就比較複雜了, 必須有開關等配合掌控.
雖然有不方便控制多組列車的缺憾, 但是類比式控制有著最大的優勢, 那便是價格較低, 操作也很直接, 車子種類更是繁多. 缺點除了上述的電源配線較為複雜外, 頭燈/室內燈因為與馬達是同樣電壓操作, 無法達到控制亮/不亮, 亮度也會因電壓高低而有明暗.
為了改善這種方式, 像 TOMIX就有出所謂的常點燈系統, 讓車子停住時, 燈亮依舊會亮, 另外像美國 MRC的控制器也有不錯的效果, 而且不用另外加裝其它設備就可以直接使用
DCC(Digital Command Control)數位控制系統
若說類比控制系統是直接控制軌道,那麼數位控制就是直接控制個別車頭, 比較像真實世界中的火車操作
這裡就不談它的歷史與過多的原理, 只要想像原本在軌道上的直流電源, 換成數位訊號在其中, 訊號中包含著各種訊息, 訊息內容需要解碼電路才能做出相對的動作.
所以數位控制系統, 最主要的構成元素, 便是輸出數位訊號的控制器與解譯訊號的解碼器(Decoder).
先來說明控制器, 數位控制器中, 通常包含三大部分, 1.命令產生, 一般稱為Command Station, 2.放大電路, 通常稱為Booster或是Power Station , 將訊號放大, 並提供足夠的電流讓車子或周邊配件使用 3.則是人機介面的操作器, 通常稱為 Throttle.
有些產品會把三大組件全部做在一起,也有分開, 也有將其中的二種組合在一起.
通常入門級產品會將所有功能做在一起, 例如 Atlas DCC Commander, Lenz Compact或是Digitrax Zephyr.
當使用者操作時, 首先會先選定欲控制的車頭代號, 一般稱為 Address, 每個具有解碼器的車頭, 都可以設一定一個特別的號碼, 以達到個別控制的目的, 若是有相同代號的車子時, 就會一起跟著動作. 選定好代號後, 便可操作此車子的相關動作,如前進/後退,速度快慢, 燈光是否開啟或是其它功能, 如聲音. 這些動作經由Command Station產生相對的訊號後, 再經由 Booster送到軌道上.
軌道上所有車子都會收到相同的訊號, 此時解碼器的作用就出來了, 它接到命令訊號後, 發現Address是自己, 便會解譯命令內的動作, 若不是自己的Address, 所有命令當然就不理. 於是解碼器便開始控制馬達/燈光或聲音
到這裡, 大家可以明白, 當使用數位控制器時, 所有的軌道可以全部使用相同的電源, 而不需要搭配眾多的開關與配線, 配線較為簡單.當然考慮軌道的阻抗與哀減等特性, 還有閉塞區間的設計時, 也可以考慮多個供電點, 不過與類比系統二相比較, 配線還是簡化很多
DCC解碼器通常是利用一個小型可程式化控制器為中心,各項特性可以讓使用者自己設定或程式化, 例如燈光效果/音量高低等等, 為了統一各種產品, NMRA特別制定了一些標準, 各家產品最基本的功能都會遵循此標準, 再加上自己的特別功能.
在設定各項功能時, 因為設計方式不同, 有著多種方式, 比較常見的有三種, 分別稱為Register, Page Mode與 CV Mode, 所以某些控制器在設定時, 若是不支援Page Mode時, 就無法設定 Decoder的各項設定, 還好Register模式是標準, 它僅有簡單的幾項標準功能, 一般而言是夠用.各家較高階的產品, 為了讓使用者應用方式, 通常將三種方式都納入支援範圍, 不管Decoder支援何種都可以順利設定.
在Decoder的各種功能設定中, 最常用的幾項, 分別是Address,加速性/減速性, 還有其它如方向性(正常或相反)等, 另外還有較進階的控制, 如燈光效果/重聯控制制
說到重聯控制時, 可能有人會說, 把要重聯的車子都設成相同Address不就好了?
這當然是一種方法, 但是並不方便, 因為解聯時, 也無法個別控制. 因此Decoder在設定重聯時, 就可以設定特定的Address, 全部由這個Address來控制即可, 而且方向可以不同.
但是數位控制的重聯真的有如真車一般, 隨便連接..答案當然不是, 數位控制也不是重聯控制的萬靈丹.
因為各款車子的馬達反應不一., 再加上各家Decoder設計不同, 甚至同一款Decoder不同版本/或是相同版本, 速度就不同, 以個人的使用經驗, 同一批推出的產品, 速度差異較小, 若使用相同版本的Decoder, 基本上速度幾乎是相同, 重聯控制比較順利. 像我在安裝二台N的SD70MAC時, 使用Digitrax的Decoder時, 竟然二個的速度不管如何調整就是無法達到速度一致
就算是相同車款/相同Decoder, 其速度還是有點差異, 最好自己先試一下,通常快的車頭放在前, 較慢的放後, 會比較好, 速度相差過多的, 則是不要重聯會比較好.
如果花時間調整起動速度, 加/減速性, 甚至是速度曲線設定(即車子速度對於操作器的反應), 可能會得到較佳的效果, 只是每次重聯時, 都得一試再試, 那不是很麻煩嗎?可能還有車友會說, 有的Decoder不是具有速度補償效果(Back EMF), 以提供較一致的速度? 有這種功能的Decoder, 在速度控制上是比較佳, 但是在重聯時能得到的幫助並不大.
數位控制器另一項特別的功能, 那便是透過特別的介面模組, 便可和電腦連接,配合支援的軟體, 就可以達到類似 CTC的控制方式.此外, 許多系統都是以模組化設計方式, 可讓系統擴充, 加上更多的操作器或是Power Staion,讓多人一起操作.
至於Decoder方面, 除了車子使用之用, 還有周邊配件使用的Decoder, 通常稱為Stationary Decoder或是Accessory Decoder, 用以控制如道岔等,操作更為有趣
談到這裡, 大家就可以知道, 數位控制器有不少優點, 但是也不是萬能的, 另外也沒有想像中的複雜. 至於缺點部分, 不具價格優勢是最重要的一點, 雖然入門等級的產品, 如Atlas DCC Commander/Lenz Compact 大約僅要3千多台幣就可買到,但是每個車頭都要加裝Decoder, 也是很大的開銷, 特別像具有Back EMF的產品價格會較高. 另外還有一個缺點, 那就是軌道的清潔很重要, 不然車子會很不好控制, 甚至不受控制.
數位控制也不是所有人都適用, 不要認為它可以解決任何問題, 也不要認為以後一定要數位化.
像是玩日本列車組的車友, 因為動力大部分放在第二節, 而第一和最後則有燈光, 說真的, 實在不適合安裝解碼器.另外場景不太複雜的人也不需要, 不必花這種錢.
如果是玩貨車為主的車友, 因為車頭是獨立的, 比較方便安裝, 使用數位控制才能發揮優勢. 另外場景很複雜, 需要多人操作時, 數位控制系統, 通常可連接多組的操作器, 就可以達到較佳的控制
數位控制有其樂趣, 類比控制也有其優點, 不必在那邊爭辯何者較佳, 只要依照自的需求來選擇.
另外還有一點, 數位控制系統產品有很多, 除了各大模型廠有出外, 還有許多專門的廠商. 像Lenz, Digitrax, NCE等公司, 其高階的產品不管在功能性或擴充性都很好, 不要只認為像 Marklin/Trix, Roco或F牌的控制器才是最好, 多看看比較其它家的產品, 規格與擴充性都要一起考慮才是.
