miércoles, 17 de abril de 2013

Mi EPCC y su abuelo



¿¿EPCC?? ... Y eso....¿¿.qué e lo que eee??


Ya he comentado muchas veces que el sistema de control de trenes en mi maqueta se basa en el sistema denominado "Cab Control" por los aficionados americanos. No conozco una expresión equivalente en español ni por ejemplo en alemán, donde no me cabe duda que la habrá. Desde luego en español no hay nada parecido porque las traducciones directas, que serían Control de Cabina o Cabina de Control tienen otros sentidos muy alejados.

Esto es una dificultad cuando uno pretende localizar información en Internet con un buscador, porque la expresión "Cab Control" tiene bastantes significados, y desde luego aparecen toda clase de referencias a máquinas y aparatos que tienen algún tipo de cabina de control, Para mayor confusión existe un programa de ordenador llamado precisamente Cab Control que se usa para el control de ocupación de cabinas en locutorios y similares, y por si esto fuera poco se fabrica un elemento con el mismo nombre que es una especie de joystick sofisticado para conectarlo a un ordenador y utilizarlo con los simuladores de conducción de trenes.

Sin embargo, un poco por casualidad, he descubierto que si buscamos la expresión "Progressive Cab Control" aparecen bastantes referencias al sistema de control de maquetas de trenes que es nuesto objetivo, incluyendo, por ejemplo una definición bastante exacta en la DccWiki, una Wikipedia dedicada al control digital.

Como ya mis lectores tienen claro, el sistema se basa en compartimentar la vía en sectores o bloques aislados eléctricamente y alimentar cada sector de forma independiente con uno de varios controladores, pero dando la posibilidad de que cada bloque se pueda conectar a cualquier controlador. Es decir un esquema como este:




Donde A, B, C,... son los diferentes bloques y 1, 2, 3.... son los diferentes controladores

Como se ve se necesita, por cada cantón un conmutador de tantas posiciones como controladores tengamos. Esto ya es un sistema de Cab Control, y puede realizarse con conmutadores rotatorios manuales. Sin embargo manejar a mano todos esos conmutadores según los trenes ruedan y van pasando de un cantón a otro es casi imposible, salvo que haya una persona pendiente de cada tren

El sistema de Cab Control adquiere todo su sentido cuando esos conmutadores se mueven automáticamente, de modo que según el tren pasa de un cantón a otro el controlador abandona el cantón anterior y pasa a controlar el nuevo cantón en el que ha entrado el tren. De esta forma cada tren es controlado por un único controlador, siempre el mismo, con independencia de los otros trenes que pueden estar circulando por el mismo circuito manejados por los otros controladores. Dicho de otra forma, cada controlador pasa a manejar un cantón, luego cambia automáticamente a manejar el siguiente, luego el siguiente, etc. De aquí deriva la expresión Progressive Cab Control o PCC

Sin embargo el conseguir esto es más difícil de lo que parece, ya que si queremos un funcionamiento automático necesitamos algún tipo de conmutador que se pueda accionar eléctricamente y que pueda situarse en una de varias posiciones. No existen elementos electromecánicos que realicen esta función

Al decir que no existen, me refiero a que no se pueden comprar en una tienda de componentes electrónicos lo mismo que compramos un relé. Sin embargo la industria telefónica tenía el mismo problema (cada teléfono debe poder conectarse a todos los demás ) y se resolvió con con elementos llamados selectores, que inicialmente fueron mecánicos (conmutadores rotatorios movidos con motores) y posteriormente electro-mecánicos (mediante relés)  y que funcionaban automáticamente por impulsos producidos por los discos de marcar en los antiguos teléfonos con conmutacióm electro-mecánica.

Así que no es de extrañar que los primeros intentos de realizar un "Progressive Cab Control" allá por los años 50, se hiciesen con material de telefonía. Ya lo menciona el artículo de DccWiki antes señalado, y hay más referencias a este mismo intento, como la que se recoge en la fotografía siguiente.  Naturalmente resulta un sistema de una complejidad extraordinaria.


Cab Control automático con material de telefonía del Tech Model Railroad Club
Sin embargo, la informática y la electrónica han venido en auxilio de los aficionados a los trenes y también de las empresas de telefonía, así que hoy en día tanto en un caso como en otro podemos recurrir a sistemas electrónicos manejados por ordenadores que resultan mucho más sencillos, baratos y fiables.

Realmente hay dos problemas distintos: Uno de ellos es el sistema de conmutación que permite que se conecte cada cantón a cada controlador. El segundo es decidir qué ordenes hay que dar a cada uno de esos conmutadores, en función de la situación de los trenes. En el caso de mi maqueta, el primero lo resuelve un chip multiplexor, 74HC4051 que conecta una de ocho entradas a una salida, en función del dato que lee en sus tres pines de datos. Claro que estos chips no pueden manejar la intensidad que requiere una locomotora, pero el truco ha consistido en manejar sólo una señal de control, y amplificarla después, una vez selecionada. Así que por detrás del conmutador que en este caso es electrónico, hay un amplificador de potencia (formado por un estabilizador de tensión y un transistor Darlington) y también el inversor  (un relé DPDT), para cambiar la polaridad de la corriente y consecuentemente el sentido del movimiento. En el esquema siguiente, el amplificador de potencia se representa con un triángulo negro y el inversor con una X. Hay además un dispositivo Gaugemaster, indicado con una "G" que como sabemos superpone una señal de alta frecuencia que garantiza el contacto eléctrico de las ruedas de las locomotoras.



Excepto el limpiavías Gaugemaster, que es comercial, todos los demás elementos, multiplexor, amplificador de potencia e inversor, se encuentran agrupados en la placa CABCON01. Esta placa lleva además un circuito latch 74HC75 cuya misión es mantener indefinidamente la situación después de recibir una instrucción.

Así que con ocho placas como la que vemos a continuación, tenemos resuelto el problema de los conmutadores para los ocho cantones de mi maqueta.


Y respecto de la lógica, es decir de la forma de decidir qué conmutador debe conectarse a cada cantón, se consigue mediante el programa de ordenador que maneja la maqueta. Como el programa recibe las señales de paso de los trenes por cada una de las balizas, tiene toda la información para activar los conmutadores en el momento que se necesite.

En resumen, que tengo un sistema que es un Progressive Cab Control manejado por ordenador, así que habrá que llamarle Electronic Progressive Cab Control y para los amigos:  EPCC

La verdad es que comparando la placa CABCON01 con el sistema a base de selectores telefónicos de
1949 resulta evidente el progreso. Bueno tan evidente como comparar un Smart-phone con los teléfonos de marcación por disco de aquella época.

En definitiva, que como un homenaje a aquellos pioneros del Tech Model Railroad Club del Instituto Tecnológico de Massachusetts que hace casi sesenta años diseñaron el primer sistema automático de Progressive Cab Control, he decidido llamar EPCC a mi sistema de control, que es un heredero tecnológico de aquél sistema, al que puedo considerar el abuelo de mi EPCC. Es curioso leer la historia de este club y ver cómo han ido evolucionando según avanzaba el estado de la tecnología desde 1954 hasta hoy mismo. Al final estan utilizando, como yo, sistemas electrónicos controlados por ordenador, aunque por lo que leo, no utilizan corriente PWM para la tracción

En los próximos días como es habitual, pondré en la página de descargas de este blog un enlace desde el que se podrán descargar los esquemas, plantillas de PCB, listas de materiales y demás elementos para las personas que quieran reproducir este sistema.



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