sábado, 8 de noviembre de 2014

¿Y porqué no, todo?

Acababa el último artículo diciendo que el tema de las puertas lógicas puede dar mucho juego. Y la verdad es que cuanto más vueltas le doy, más posibilidades le veo.

La cosa sería como sigue: Supongamos que se hacen una serie de circuitos electrónicos, a los que voy a llamar drivers, adatados a los distintos elementos que puede haber en una maqueta. Asi habría un driver para desviós (para cualquier clase de desvíos) un driver para señales luminosas, un driver para señales mecánicas, un driver para bloqueos, y no se si alguno más. (¿Quizá un driver para servos?) Como se puede ver, el papel de estos drivers es semejante a los decoders de accesorios de los sistemas digitales.

La cosa es que estos drivers tienen siempre entradas por dos o cuatro puertas lógicas. Esto quiere decir dos cosas muy importantes: La primera que todos los circuitos se manejan igual, es decir, para decirlo corto, con pulsadores, como se ve en la imagen de la cabecera, donde hay dos pulsadores P1 y P2 con los que manejamos tanto el driver de desvios marcado como LGS1 como el driver de señal luminosa LGS2 como el driver de semáforo mecánico LGS4 y cualquier otro. Observese que un solo pulsador actúa simultáneamente sobre varios drivers, y podrían ser muchos más.

Ya se que una señal luminosa no se puede manejar con pulsadores pero ahí está la gracia: El driver de señal luminosa se encargará de hacer lo que sea necesario para interpretar las pulsaciones de P1 y P2 para que la señal cambie las luces, y las mantenga encendidas,

Otra particularidad es que todos los drivers, de cualquier tipo, tienen bornas para conectar leds de señalización para cuadros de control. En la figura los he representado como L1 y L2

Otra idea es que todos los drivers llevan alimentación, que además es mediante corriente de accesorios, es decir 10, 12 o 16 Voltios en alterna (hilos negro y azul e el esquema). Esta alimentación como se ve es independiente del circuito de mando  constituido por los pulsadores y los hilos de masa (gris) y de señal (violeta)

Las señales, es decir el circuito de pulsadores, y las puertas lógicas funciona con señales de corriente continua de 5 voltios y las intensidades son de miliamperios. Cuando hablo de señales, no estoy hablando de nada especial: la señal es simplemente que el cable de la entrada correspondiente se ha unido a masa, es decir exactamente lo que hace un pulsador de los que venimos utilizando para manejar desvíos. El llamarles señal es porque se se trata de un circuito que usa una tensión continua baja (5V) y que cuando se activa y cae a cero voltios solo consume miliamperios, No tiene por tanto ni la tensión ni la capacidad de corriente que requiere mover por ejemplo un desvío así que sólo sirve para indicar al driver que se ha pulsado el botón, y entonces es el driver el que suministrará al desvío, o al aparato que sea, la corriente con la potencia suficiente para accionar el accesorio. Por eso todos los drivers llevan alimentación independiente, porque de ahí sacan la energía para actuar sobre los accesorios que manejan. Pero esta alimentación es constante y no interviene en activar o no el driver

Otra consecuencia importante de esto: En el caso de los desvíos, si utilizamos el sistema clásico, durante todo el tiempo el circuito está abierto sin consumo alguno, y sólo cuando pulsamos el botón, durante décimas de segundo, se cierra el circuito y se mueve el desvío. Pero esto significa que, durante esas décimas de segundo la fuente de alimentación debe ser capaz de suministrar toda la energía que requiere el desvío para moverse, lo cual implica intensidades de corriente muy altas y por lo tanto alimentaciones potentes que están la mayor parte del tiempo infrautilizadas, No digamos si pretendemos mover varios desvíos en paralelo con un único pulsador. La energía requerida para mover todos los desvíos implica potencias muy elevadas.

Sin embargo, con este sistema, como la alimentación está conectada siempre al driver, éste puede almacenar energía a un ritmo más lento, y cuando recibe la señal, descargar esa energía almacenada hacia el desvío sin necesidad de que la alimentación proporcione esa potencia en un tiempo cortísimo. Es más, como cada driver almacela la energía para su desvío, si conectamos varios en paralelo, cuando la señal ordene activar los desvíos cada driver descargará su energía sobre su desvío con independencia de los demás. Asi que con este sistema, con una alimentación no demasiado potente podemos manejar desvíos muy potentes y sobre todo podemos poner en paralelo todos los desvíos que queramos, Por eso el driver de desvios es exactamente el circuito descrito en el artículo anterior, que lleva condensadores para accionar los desvíos por el método de descarga.

El hecho de que las señales se adapten a la estandarización de los elementos electrónicos tiene otra consecuencia fundamental, y es que estos "pulsadores" en realidad pueden ser una gran variedad de elementos distintos.

Por ejemplo los pulsadores, en realidad pueden ser por lo menos cualquiera de estos elementos :


Ahí vemos elementos manuales como los pulsadores y los conmutadores, elementos que se activan al paso de los trenes como las vías de contacto, los sensores Reed y los sensores Hall, y también elementos tales como un Arduino o una placa de comunicaciones como la Velleman K8055 que podrían conectarse directamente a los drivers porque producen exactamente ese tipo de salidas. Todos estos elementos son equivalentes en el sentido de que, con cualquiera de ellos podemos manejar cualquiera de los drivers y por consiguiente cualquiera de los elementos de la maqueta.

Por otro lado, teniendo la posibilidad de jugar con varias puertas en cada driver, podemos hacer con toda facilidad automatismos que de otro modo serían bastante complicados.Por ejemplo en la figura adjunta vemos tres desvios A B y C  y queremos tener el siguiente funcionamiento: Un "pulsador" P1 (que puede ser cualquiera de los dispositivos equivalentes) que ponga los tres desvíos en posición recta. Otro pulsador P2 que ponga los tres desvíos en posición desviada, un pulsador P3 que ponga el desvío A en posición recta, el desvío B en posición desviada, y el desvío C en posición recta, y un cuarto pulsador P4 que ponga el desvío C en posición desviada y no altere la posición de los otros dos desvíos.

Hacer esto a base del método clásico es un bonito rompecabezas que requiere un complicado circuito a base de diodos, pero con los driver de desvío la cosa es tan simple como la mostrada en la figura: Por ejemplo el pulsador P1 queremos que ponga los tres desvíos en recto, pues lo unimos a las tres puertas S. ¿Que el pulsador 3 tiene que poner rectos  A y C y desviado el desvío B? pues lo unimos a las puertas S de A y C y a la perta R de B. Y asi de claro para cualquier combinación, sin olvidar que para los drivers de desvío tendríamos cuatro parejas de puertas y aquí sólo hemos usado dos.

Puede parecer un tanto artificioso querer hacer algo como lo que he descrito, pero cosas de ese estilo son las que se necesitan para definir itinerarios, para automatizar estaciones ocultas, etc.

Por supuesto, un bloqueo automático lo hacemos con toda facilidad con los driver de bloques:


Es tan sencillo como poner los sensores en la vía que serían los P1, P2 y P3 de la figura (en este caso no serían pulsadores sino sensores hall o reed) poner un driver de bloque en cada cantón y unir cada pulsador a la puerta S del diver del propio cantón y a la puerta R del driver del cantón anterior. ¡Y nada más! Con eso ya nos funcionará el bloqueo y además tendremos señalización en cuadro proporcionada directamente por los drivers de bloque,

Si además queremos semáforos, luminosos o mecánicos, no hay más que poner los drivers correspondientes y conectar las puertas S y R de los semáforos a los mismos puntos,

En este otro circuito vemos como resolver el típico caso de un bloqueo automático en el que en un cantón hay un desvío por el que un tren puede salir del circuito acantonado. Resolver esto a la forma clásica es bastante complicado, pero aquí, como manejamos con las mismas señales tanto los bloques como los desvíos, el sistema queda así de simple:

Con los pulsadores manuales P4 y P5 manejamos manualmente el desvío. Para sacar un tren por el desvío simplemente pulsamos  P5 que lo dejará en posición desviada, Cuando un tren circule por el cantón B, tomará el desvío. Cuando alcanza el sensor P3, actúa sobre el sensor de bloque LGS1 que libera el cantón B que ha quedado vacío, y simultáneamente actúa sobre el driver de desvío LGS3 para volver a poner el desvío en posición recta automáticamente. Con esto se reanuda el funcionamiento del bloqueo con un tren menos sin necesidad de ninguna intervención manual.

Si se pueden hacer unos drivers que sean sencillos y baratos, a mi me parece que utilizar un sistema asi tendría un montón de ventajas. De hecho los dos drivers quizás más complicados son los de desvíos y los de bloqueo, y esos son precisamente lo que hemos visto en los dos capítulos anteriores.

Seguiremos informando.....


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