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viernes, 22 de marzo de 2013

Solucionando problemas


Hace un par de semanas, cuando publiqué el artículo "Completo", un lector comentó "Espero que no tengas alguna soldadura fría o algo similar". Bueno pues la verdad es que sus palabras han resultado proféticas, porque de repente, después de haber estado funcionando inicialmente como ya quedó acreditado en el artículo anterior, al ir de nuevo a ponerlo en marcha, me encontré con que los trenes no se movían en absoluto.

La cosa era bastante desesperante, pero tenía la confianza de que al principio había funcionado bien, así que no podía ser un garrafal error de diseño como habría podido pensar si el fallo hubiese ocurrido inicialmente. Me costó un buen rato localizar el fallo, y era en efecto un falso contacto. Concretamente en el chip inversor que trata las señales PWM, en el cual la patilla del "enabled" se quedaba sin conexión, con lo cual no salía de aquí ninguna señal.

No era exactamente una soldadura "fría", sino un fallo en uno de los malditos remaches que conectan la dos caras de la placa de doble cara con la que hice el CABCON00. Ruego a mis lectores que si alguna vez ven que vuelvo a hablar de una placa de doble cara, me asaeten con mensajes quitándome esa idea de la cabeza. Ya había localizado un par de fallos durante el montaje y las pruebas de esta placa, pero claro, el que ahora aparece no había dado la cara antes. He hecho docenas de placas de una cara sin tener nunca ningún problema, y para una que hago de doble cara todo son fallos.  Ya he aprendido la lección.

Bueno, solucionado ese fallo, me surge otro, y es que algunas de las placas CABCON01 se ponen rebeldes y no obedecen a la señal de control. Me di cuenta que la tensión de la base del transistor era demasiado baja, así que el transistor cortaba o no, un poco a su capricho. Esto fue fácil de arreglar, pero he tenido que cambiar una resistencia en cada una de las ocho CABCON01.

Y cuando ya parece que está todo correcto, me doy cuenta de que el sistema de control funciona muy bien sin trenes rodando, pero cuando éstos circulan por la vía veo que se apodera un extraño demonio del sistema, y las señales de control parecen volverse locas, cambiando la asignación de los cantones de forma totalmente aleatoria. Vuelta a comprobar cosas, y a pensar porqué unas veces funciona bien y otras se vuelve loco, hasta que me doy cuenta de que el problema aparece cuando funcionan los limpiavías de Gaugemaster. Parece que al funcionar los trenes con el Gaugemaster conectado, se producen parásitos que de alguna forma afectan al sistema de control.  Bueno, la verdad es que los problemas de antiparasitaje suelen ser bastante recalcitrantes, así  que lo primero que he hecho es poner unos choques (inductancias) entre los Gaugemaster y el sistema de control. Parece que ha mejorado algo, pero seguía fallando, aunque ahora los fallos estaban bastante localizados: El "enabled" del circuito latch parece que activaba solo, y no cuando recibía la señal correspondiente. La solución ha sido poner un condensador en ese punto. ¡Mano de santo! . No ha vuelto a fallar, ni siquiera desmontando las inductancias de choque que había puesto como primera opción.

Naturalmente, todo esto son muchas horas de pruebas y más pruebas, y afortunadamente cuento con el osciloscopio, que me ha permitido seguir la pista de las señales. En la imagen de la cabecera puede verse el sistema durante las pruebas, y vemos en el centro el "campo de operaciones" iluminado con una lámpara, y a su alrededor, el osciloscopio, el ordenador, el polímetro, y por supuesto la carpeta con las hojas de datos y los esquemas.

Después de toda esta aventura, parece que todo va funcionando como debiera. Esta mañana ha estado casi todo el tiempo funcionando un tren de pruebas arrastrado por la locomotora BR001, que se está llevando un buen rodaje. Y todo ha funcionado bien. En particular he estado probando los sistemas de aceleración y frenado, y parece que funcionan correctamente, aunque a falta de un ajuste específico para cada locomotora. El utilizar la BR001 es, además de por estrenarla, porque no tiene colocado el imán, de modo que el sistema de balizas no se activa y no se mezclan posibles problemas.

Par dejar constancia he grabado un pequeño vídeo en el que se ve el tren de pruebas, circulando ya a velocidades moderadas, y se ven también un par de paradas y arrancadas, que resultan bastante suaves. Es curioso que en la segunda de estas paradas y arrancadas se ve en primer término la pantalla del osciloscopio, y se aprecia perfectamente como la señal PWM reduce progresivamente la anchura de pulso hasta dejarlo a cero, y luego vuelve a aumentar hasta que arranca y gana velocidad suavemente.



Esta parada y arrancada suave es automática, es decir la orden es sencillamente la "parar" y el sistema hace la progresión de la anchura de pulso automáticamente. Esa orden de parar, en su momento responderá a una orden del programa como consecuencia de la activación de una baliza.

El pròximo paso tiene que ser ya, programar el tema de los perfiles de las locomotoras


martes, 19 de marzo de 2013

Prueba1




A lo largo de los ya varios años que llevo publicando este Blog, ha habido ciertos artículos, que han reflejado momentos importantes, por haberse culminado una etapa de mi proyecto. Normalmente las fotos o vídeos con los que se ilustran estos artículos, no son muy espectaculares, sobre todo porque las primeras veces que algo empieza a funcionar, siempre es en condiciones un tanto precarias hasta que todo se ajusta y se afianza.

Este es otro caso semejante, ya que el vídeo que encabeza este artículo recoge ni más ni menos que la primera vez que se ha movido una locomotora por mi maqueta, alimentada por el control de tracción manejado por ordenador.  El famoso COLA02.

Faltan muchas cosas por ajustar, pero no cabe duda de que el sistema funciona. De hecho una de las cosas interesantes es que en su recorrido esta locomotora pasa por tres cantones, o sea que recibe alimentación de tres controladores PWM distintos, sin que se aprecie el más mínimo salto por por diferencia de fase en la señal entre uno y otro controlador.

Una de las cosas que quiero resolver cuanto antes, es la forma de obtener los "perfiles" de las locomotoras. Se trata de medir la velocidad entre dos puntos de la vía identificados con dos balizas, de manera que el programa calcule el tiempo que tarda cada locomotora en recorrer el espacio entre ambas y calcule el ajuste del generador de PWM para ajustar la velocidad a escala. De esta forma cada locomotora se moverá como su prototipo. De momento, el movimiento es todavía demasiado rápido y las aceleraciones y frenados demasiado bruscas.

He empezado también a ajustar el programa, y fundamentalmente he corregido un error de concepto: Tal como lo había hecho, cada controlador se debía asignar a un único cantón, pero eso no es correcto, porque un único controlador debe poder manejar varios cantones. En la imagen siguiente se ven tres ventanas de controlador (tres "Cabinas") y vemos como en la parte superior se iluminan los cantones asignados a cada controlador. El color con que se iluminan corresponde al color asignado a cada cantón, que es el mismo con que se dibujan en el esquema del circuito que se ve detrás.




Estas etiquetas encendidas y apagadas muestran claramente la asignación de cantones a cada controlador. Es una visualización de la posición de los conmutadores que en un sistema de CabControl, unen cada cantón a cada controlador. En efecto, en el sistema de CabControl un solo controlador puede manejar varios cantones, tal como vemos en la imagen anterior.

Pero estas etiquetas no son sólamente indicativas. Clicando sobre ellas se cambia la asignación, así que si se quiere manejar a mano el sistema de conmutadores, ésta es la forma de hacerlo.

Así que ahora mismo ya tengo en funcionamiento un sistema que me permite manejar manualmente los conmutadores. Evidentemente esto no es práctico pero está prevista la conmutación automática programada desde la pantalla de rutas.

En fin, que todo lo que queda es fundamentalmente software, así que iré poco a poco terminando el sistema.


lunes, 11 de marzo de 2013

Puesto de mando

 


El tema del puesto de mando, desde donde se controla la maqueta, ha tenido ya unas cuantas soluciones. Inicialmente construí un cajón que contenía los circuitos de control, y sobre cuya tapa, podía situar el ordenador para manejarlo.

Esto obligaba a estar de pié durante el manejo de la maqueta, o sentado sobre un taburete alto. Este elemento, situado sobre una cajonera con ruedas, se guardaba bajo la maqueta cuando no se usaba, pero para usarlo, y poder abrir el ordenador en su parte superior, había que sacarlo mucho de debajo de la maqueta

Luego después del traslado de vivienda, como realmente me quedaba bastante justo el espacio, decidí hacer una especie de balda desplazable, sujeta sobre carriles de cajón, de modo que el ordenador estaba en la parte delantera, y el cajón de circuitos de control detrás. De esta forma, bastaba tirar un poco hacia delante de esta balda para manejar el ordenador y totalmente hacia delante para tener acceso al cajón de circuitos. Esto, a diferencia de la primera solución obligaba prácticamente a manejarlo sentado, ya que al ponerme de pié, el ordenador quedaba demasiado bajo para poder ver la pantalla.

, Así ha estado el sistema durante algo más de un año, con el ordenador en la balda y un controlador manual PWM doble. La verdad es que no he manejado mucho los trenes en este tiempo, pero si lo suficiente para comprobar que la posición no era cómoda, porque para ver bien la pantalla tenía que acercarme bastante, con lo que perdía totalmente de vista los trenes.

Al final me di cuenta que en realidad lo que me pasaba era que la pantalla del ordenador era demasiado pequeña. Como ya comenté cuando el viejo portátil que utilicé inicialmente, petó, compré un ordenador muy pequeño, del tipo de los llamados Netbook, puesto que no necesitaba más para manejar un único programa y dedicarlo casi en exclusiva a manejar la maqueta. Al ser de pantalla pequeña (10 ") tenía que ponerme demasiado cerca para verlo bien, y además la resolución máxima de la pantalla es de 1024 x 600, con lo cual tenía que recurrir constantemente al zoom para tener una visión normal. Empecé a pensar que quizá me vendría bien hacerme con un monitor mayor.

Por cierto, esto me hace pensar en que todas las centrales que se venden para control de trenes tienen pantallas todavía más pequeñas y con menor resolución que la de mi ordenador. Supongo que este problema de tener que acercarse demasiado a la pantalla, se da en todos ellas, o bien que la información que aparece en pantalla es muy escasa.

En esas estaba cuando el otro día, haciendo la compra en el super, vi que anunciaban una oferta de monitores. La verdad es que los precios me parecieron muy buenos, así que sin pensarlo demasiado eché uno al carro entre las lechugas  y los plátanos. Cuando llegué a casa estaba un poco arrepentido de la compra impulsiva y no tenía ni siquiera claro cómo lo iba a colocar. Más o menos la idea era instalarlo colgado en la pared que está situada tras la maqueta, como quien cuelga un cuadro, y verlo con la maqueta por delante. Mi obsesión era no querer mirar la pantalla tan de cerca, y con esta solución, que por otra parte he visto en algunas maquetas de aficionados, podría mirar la pantalla desde lejos. Sin embargo, cuando probé, me di cuenta que no era una buena idea, porque suponía estar viendo la pantalla desde una distancia de 1,50 metros, con lo cual no llegaba a apreciar todos los detalles de la imagen, por ejemplo los rótulos, salvo que hiciese zoom. En definitiva una solución muy similar a mirar mi pequeño ordenador desde unos 30 cm.

Entonces me di cuenta de que si lo colocaba más o menos donde estaba el pequeño, es decir en el borde delantero de la balda desplazable, me quedaba una impresionante pantalla de 23" con una resolución de 1920 x 1080 pixels a una distancia bastante cercana de los ojos, pero suficiente para una visión cómoda. Por otra parte la resolución de 1920x1080 me permite incluir en la pantalla el gráfico completo del trazado y unas cuantas cabinas de conducción simultáneamente. La imagen siguiente muestra como se pueden ver cómodamente y al mismo tiempo, el gráfico del trazado, cuatro cabinas de conducción y una ventana de selección de locomotoras. Haciendo click en la imagen debería verse a tamaño completo, aunque parece que Blogger no permite reproducir una imagen tan grande.


El ver esta imagen tan grande, tan nítida y tan cercana, fue una verdadera revelación, después de haber penado tanto por no ver bien la pantalla, así que me quedé encantado de mi compra.

Sorprende un poco que el pequeño ordenador pueda manejar sin dificultad un monitor de esas dimensiones y de tanta resolución, pero es así.

Quedaba por resolver una cuestión práctica: al ser la pantalla mucho más ancha y mucho más alta, había que resolver la forma de situarla firmemente en su posición, y además permitir que se pudiera plegar de alguna forma y guardarla bajo la maqueta sobre su balda corredera. Esto me ha llevado a hacer una especie de atril de madera, que he pintado en negro, y que tiene dos posturas: En una queda en posición de trabajo, y en la otra se baja para deslizar la balda hacia atrás y dejar la pantalla bajo la maqueta.


El ordenador queda colocado sobre la balda detrás del monitor, por lo tanto completamente oculto. Toda la operación normal se maneja con el ratón, así que eso no es problema. Si en algún momento se necesita usar el teclado, por ejemplo para programar rutas, simplemente se quita el monitor y el atril y se maneja directamente el ordenador (también podría conectar un teclado por USB o BLUETOOTH y situarlo fuera).

Por otra parte, con el monitor en posición de trabajo, se ocupa exactamente todo el ancho de la balda (60 cm) así que por un lado me quedaba sin el más mínimo espacio para mover el ratón, y por otro lado, los mandos situados en el frente del cajón de circuitos quedaban inaccesibles.

La solución ha pasado por añadir una tablilla lateral que se puede sacar, cuando la balda está hacia fuera, y en la que se puede manejar el ratón. Para poder plegar la balda, esta tablilla se desliza debajo de la misma.

Y respecto de los mandos situados en el frente del cajón de circuitos, la verdad es que en este momento solamente tengo dos: El interruptor general y el amperímetro que indica el consumo del circuito de tracción. La solución ha sido traer estos dos elementos a una pequeña caja situada en el cerco frontal de la maqueta.


La idea de lo que había que poner en ese previsto cuadro de mandos del frente del cajón de circuitos, ha ido evolucionando. Al principio tenía los mandos para manejar los trenes (System Jorger), para manejar la rotonda, y últimamaente había colocado el amperímetro que tanto trabajo me dio para conseguir hacerlo funcionar. Pero en muchos momentos he pensado que podía poner ahí un cuadro de control del sistema de limpiavías Gaugemaster, y sobre todo, últimamente estaba casi decidido a poner un cuadro de control manual, con mandos rotatorios y pulsadores, para manejar los trenes con mandos mecánicos y no sólo con el ratón.

Sin embargo ya he dicho que la vista de como queda el nuevo monitor, ha sido una revelación, y me he dado cuenta de que con esa gran pantalla no tengo necesidad de estos mandos mecánicos. En definitiva, antes los echaba de menos porque la imagen de la pantalla era muy incómoda de ver, y poco precisa para manejarla, pero ahora con ese pantallón no tengo ningún problema para manejar todo con controles "virtuales".

La verdad es que me he dado cuenta de que incluso los dos únicos mandos que he conservado, es decir el interruptor general y el amperímetro, también podría simularlos por software. Desde luego el interruptor general no necesitaría más que un relé, uno más de los muchos que ya tiene el sistema, sólo que de potencia suficiente. Cuando me puse a pensar cómo simular un amperímetro en la pantalla del ordenador, empecé a pensar en convertidores analógico-digitales, que codifiquen una señal...pero claro se necesitan unos cuantos bits, y las entradas de las placas Velleman son de sólo 5 bits...Hasta que me di cuenta de algo elemental: ¡Cada placa Velleman tiene dos entradas analógicas, que codifican una palabra de ocho bits! La verdad es que como no les había encontrado utilidad, me había olvidado de su existencia, pero siguen estando ahí, y pueden utilizarse para crear un amperímetro por software. De hecho puedo utilizar dos entradas por placa, o sea seis en total que puedo emplear para simular instrumentos de medida por software.

Bueno, de momento, y puesto que ya tengo hecho el amperímetro digital y me funciona bien no lo voy a hacer, pero si me hubiese dado cuenta de esto antes, desde luego no habría hecho todo el tinglado que me ha costado poner el famoso amperímetro digital.

Así que, de momento, voy a conservar esos dos elementos como mandos "físicos" en esa nueva posición, pero ya no en el frontal del cajón de circuitos. Y claro, lo uno lleva a lo otro: El famoso cajón tenía su sentido al principio, porque dentro estaban los circuitos, pero formaba parte de la mesa para colocar el ordenador. Pero si ya no se va a ver porque queda totalmente oculto por el ordenador, y no lleva ningún mando ¿Para qué lo quiero? Dicho y hecho: el cajón ha desaparecido, y los circuitos, montados sobre el tablero que veíamos en el artículo anterior, están directamente sobre la balda, donde quedan ocultos pero accesibles, si hay que intervenir en ellos.



jueves, 7 de marzo de 2013

Completo.



En ocasiones precedentes, ya he presentado aquí imágenes del sistema de control de mi maqueta, que siempre resultan bastante espectaculares por la extraordinaria concentración de cables y circuitos. Sin embargo, hasta ahora el conjunto estaba incompleto, ya que hasta ahora no he incorporado el sistema de tracción que acabo de completar.

Desde luego el sistema es complejo, pero tengamos en cuenta que desde aquí se controlan los cuarenta desvíos más los cuarenta sectores aislados que tiene la maqueta, así como todas las señales, todos los detectores de paso, los desenganchadores, la rotonda, y por supuesto la tracción de todos los trenes que pueden circular simultáneamente. Dado que es una maqueta analógica dividida en ocho sectores eléctricos, si hubiese empleado el método tradicional, tendría que tener ocho unidades de control. Sólo eso ya, al menos en cuanto a volumen, es bastante más que lo que vemos en mi sistema. Por otro lado todo aquél que haya cableado un cuadro de mando que le permita manejar cuarenta desvíos y cuarenta sectores aislados, habrá podido comprobar que aunque se trata de hacer lo mismo muchas veces, la cantidad de cables que se manejan resulta impresionante. Asimismo quién haya cableado un acantonamiento para ocho cantones con sus relés, sus detectores y sus semáforos habrá podido comprobar también la complicación de cables y elementos de control que necesita. La particularidad de mi maqueta es que todos los sistemas de control están concentrados en este punto, y por ello no es de extrañar que aquí se concentre un conjunto impresionante de cables y circuitos, pero hay que tener en cuenta que aquí está todo el sistema de control, de manera que desde este punto sólo salen cables que van directamente a cada desvío, a cada semáforo, etc.

Ahora ya puedo decir, que el sistema está completo, y se puede ver en la imagen de cabecera, cómo ha quedado colocado en su lugar previsto la torre de ocho placas CABCON01, que se distinguen claramente por su color azul.

También se ven, en el ángulo inferior derecho, las tres placas Velleman colocadas también en columna, y que por primera vez son necesarias, para disponer de las seis señales PWM que se utilizarán para manejar la velocidad de hasta seis trenes simultáneamente.

Llama la atención la extraordinaria optimización del espacio, pues todo el conjunto está colocado en un tablero que parece haber sido diseñado con sumo cuidado para alojar todos esos elementos de la forma más compacta posible. Teniendo en cuenta que ese tablero es el mismo que aparece en el artículo Ensayo General, en Marzo de 2009, sería una proeza haber sido capaz de diseñar un tablero exactamente a la medida con cuatro años de anticipación. La verdad es que no ha habido tal alarde de previsión, entre otras cosas porque de los primeros elementos que coloqué en ese tablero, ya no quedan en la situación actual, ninguno de ellos, como puede comprobarse comparando las fotografías de ese artículo con la imagen de cabecera de este artículo.

La verdad es que el sistema ha ido evolucionando desde lo mostrado en ese artículo del año 2009 en el que utilizaba las placas de comunicaciones por puerto RS232, hasta la situación actual con las placas Velleman y el desarrollo del conmutador CABCON. La verdad es que en aquél momento no tenía las cosas demasiado claras, pero por otra parte, los fundamentos del sistema no han variado, y desde entonces hasta ahora, siempre se ha basado en diseñar un elemento electrónico capaz de generar una corriente de tracción, que fuera una corriente pulsada de anchura variable (PWM) y que este elemento pudiera variar la anchura de los pulsos mediante el control de un programa de ordenador.

Por eso traigo aquí una imagen de aquella época, la del circuito que llamé COLA01, nombre que corresponde a Control por Ordenador de Locomotoras Analógicas:


Da un poco de risa comparar esta imagen con la que encabeza el artículo, pero como digo, este pequeño elemento ya funcionaba de acuerdo al mismo principio. Curiosamente los herederos más directos de este primer desarrollo, son precisamente los controladores manuales tipo PWM3A 


Casi, casi, se pueden reconocer los mismos componentes, y desde luego en ambos casos se utiliza el chip LM555 para generar la señal PWM. Estos pequeños controladores han sido todo un éxito de diseño, y la prueba es que muchos aficionados los han reproducido, y me han hecho llegar sus buenas impresiones.

El nuevo sistema, basado en las placas Velleman, utiliza la señal PWM que generan estas placas para modular la corriente de las fuentes de alimentación, por lo que ya no utilizo el LM555. Así que aunque se llega al mismo resultado el camino es distinto. Esto me ha llevado a denominar COLA02 al nuevo sistema. Ya anunciaba cuando escribí el artículo antes referido que el utilizar el nombre de COLA01 era pensando en que habría un COLA02..etc. La verdad es que no ha habido más que un COLA02 que es como llamo al pequeño monstruo que aparece en la foto de cabecera.

No tengo previsto ampliar más este sistema, así que como digo, lo considero completo en este momento. Espero no encontrar problemas que me hagan tener que rehacer o modificar nada más en el futuro. Anteriormente he mencionado la posibilidad de construir una consola de mandos manuales para manejar los trenes con mayor comodidad que lo que se consigue con la pequeña pantalla del ordenador que utilizo. Esta consola requeriría seguramente algún sistema de comunicación con las placas Velleman, parecido a lo producen los detectores Hall. Sin embargo en los últimos días se ha dado otra circunstancia que me ha hecho variar esa idea. Pero como esto es otro tema, lo dejaremos para un próximo artículo.

El que el sistema de control haya quedado completo no quiere decir que ya esté todo terminado y la maqueta funcione de acuerdo con lo previsto. Falta completar el software, lo cual me puede llevar mucho tiempo, porque naturalmente es un tema complicado, pero que no requiere más que horas dedicadas al desarrollo y a las pruebas. Era imprescindible disponer del sistema de hardware completo para poder realizar esas pruebas.