sábado, 31 de mayo de 2014

Más sobre los Hall


Hace ya bastantes meses, publiqué en este blog un artículo (Hall versus Reed) en el cual daba a conocer la posibilidad de utilizar sensores de efecto Hall como detectores de paso en nuestras maquetas de una forma muy similar al conocido sistema basado en interruptores reed.

Desde luego, yo pasé a utilizarlos en mi maqueta inmediatamente, con resultados totalmente satisfactorios, asi que me he dedicado a recomendarlos a todo aquél que me ha querido oir. Parece que ha habido bastantes seguidores en este tema y desde luego lo que está claro es que el citado artículo es el que tiene más comentarios y también uno de los más visitados del blog (más de 2.500 visitas a día de hoy).

Sin embargo, hay una cosa que quizá ha desanimado a algunos lectores: me refiero a que como yo, en artículos posteriores, he descrito mi sistema de detección de trenes, que es muy particular, porque es un sistema electrónico cuya misión es informar al programa que controla la maqueta de qué sensor es el que se activa cada vez, se puede haber dado la falsa impresión de que estos elementos necesitan toda una parafernalia electrónica detrás, lo cual, es evidentemente incierto.

A la izquierda: sensor Hall
A la derecha: Sensor Reed
Así que para aquellos de tengan esta duda, aclaro que la utilización de sensores Hall es solo un poco más complicada que la utilización de sensores de tipo Reed, y que por otro lado tiene la ventaja de que su sensibilidad es bastante mayor, por lo que la detección es totalmente segura. Puedo decir, que en mi maqueta, donde están instalados desde hace más de dos años, no he notado nunca que haya habido un fallo de detección.

Sin embargo, sólo había usado los detectores Hall en mi maqueta, donde se emplean, como decía, para activar un circuito electrónico que genera una dirección binaria distinta para cada sensor. Sin embargo, en las últimas semanas, como ha quedado reflejado en este blog, he construido un circuito de pruebas, precisamente con la intención de probar un sistema de acantonamiento clásico, es decir basado en relés biestables y sensores de paso. Ni se me ocurrió utilizar otra cosa que no fuesen sensores Hall, y por supuesto han funcionado a la primera sin problema ninguno. Uno tiende a no dar importancia a las cosas que no dan problemas, así que ni había comentado esta circunstancia, hasta que he caído en la cuenta de que había utilizado los sensores Hall como sensores de paso en la forma clásica, es decir haciéndolos actuar directamente sobre las bobinas de los relés, cosa que yo no había hecho hasta hora, a pesar de que tengo información de que si lo han hecho varios lectores de este blog. Como además ha coincidido que he recibido también alguna consulta conteniendo algún problema sobre este tema, creo que es conveniente repasar el tema.

En primer lugar voy a poner el esquema de conexión de un relé biestable de dos bobinas con dos sensores reed:


He utilizado un relé biestable del tipo V23079-B1203-B301 que es el que yo recomiendo siempre porque tiene un precio ajustado (unos 3 €) y es muy adecuado para usar en nuestras maquetas.

SW1 y SW2 son dos interruptores Reed que son los que serán activados por los imanes de las locomotoras cuando éstas pasen por encima. El circuito se alimenta con una fuente de continua de unos 12 Voltios.

Se ve que el positivo de la fuente está conectado permanentemente a las patillas 1 y 6 del relé que son extremos de las bobinas. Así que si conectamos al negativo los otros extremos, que son respectivamente 12 y 7 , la bobina se activará y el relé se moverá. Como es un relé biestable el relé se queda movido, de manera que si activamos la bobina que hay entre 1 y 12 se quedará conectada la patilla 4 a la 5 y la 9 a la 8 y permanecerán así hasta que no activemos la bobina situada entre 6 y 7, en cuyo momento se conectará 4 a 3 y 9 a 10.

Queda claro que un relé biestable de este tipo tiene dos bobinas y por lo tanto necesitamos dos interruptores, uno para cada una de éstas, Estos interruptores son los reed SW1 y SW2 que como podemos ver, cuando se activan, conectan respectivamente los puntos 12 y 7 del relé al negativo de la fuente.

Bien, pues si hacemos lo mismo con sensores Hall el esquema es el siguiente:


Como se ve, el esquema es idéntico, salvo por el hecho de que los sensores Hall tienen tres terminales. Dos de ellos funcionan exactamente igual que con los Reed y el tercero sencillamente se conecta al positivo de la alimentación.

Hay que tener una precaución: los sensores Reed no tienen polaridad, de manera que sus dos terminales funcionan igual y no hay que saber cuál es cual. En cambio los sensores Hall si tienen que conectarse exactamente de la forma indicada, es decir el terminal 1 (véase la imagen de la cabecera) que es el Vcc al positivo de la alimentación, El terminal 2 (GND) al negativo y el terminal 3 (OUT) es el que va al terminal de la bobina correspondiente del relé. A efectos prácticos cuando se activa el sensor Hall por el paso de una locomotora con imán, lo que ocurre es que el terminal OUT se une al GND de forma idéntica a lo que hacen los Reed.

Solamente habrá que tener una precaución adicional: Los reed detectan cualquier polo del imán, pero los Hall (A1120EUA-T) sólo detectan el polo sur. Asi que si vemos que un imán no activa los sensores Hall, lo que hay que hacer es darle la vuelta, poniendo la cara que miraba hacia abajo, mirando hacia arriba.

Si se utilizan los Hall que he indicado A1120EUA-T y los relés que también he indicado V23079-B1203-B301. No vamos a tener ningún problema. De hecho, los hemos visto funcionando en los vídeos de los tres artículos anteriores de este blog.

En el siguiete vídeo vemos una forma fácil de instalar sensores Hall en una vía de escala Z



Pero voy a señalar algunos problemas que nos podemos encontrar: En primer lugar, cuando se habla de interruptores reed, son todos prácticamente iguales, habiendo solo unos pocos tipos según el tamaño, pero todos en esencia hacen lo mismo.  Sin embargo cuando hablamos de sensores Hall la variedad es muy grande, y el funcionamiento es muy diverso. Los hay desde tan sensibles que detectan el campo magnético terrestre, hasta los que solo se activan con fuertes campos magnéticos. También los hay que detectan solo el polo norte, o solo el polo sur o ambos, y además la salida puede ser proporcional al valor del campo magnético o ser "chopper" o sea solo dos valores de salida

El que yo he recomendado A1120EUA-T se llama concretamente Chopper Stabilized Precision Hall Effect Switch o sea que no es proporcional, en definitiva que actúa como un interruptor: conectado o desconectado. Se activa con un campo magnético de 35 Gauss. y solo con el polo sur magnético. Funciona con tensiones de entre 3 y 24 Voltios. El precio es de alrededor de 1,30 Euros

Un dato importante es que la máxima intensidad que soporta es de 25 miliamperios. Esta cifra es desde luego bastante inferior a lo que soporta cualquier reed, asi que puede haber una limitación por este lado.

Por ejemplo, hace tiempo un comunicante me dijo que no conseguía hacer funcionar unos desvios mediante sensores Hall. El problema es que un desvío de escala Z como era el caso, tiene una resistencia de unos 25 ohmios, de manera que conectado a 10 Voltios que es la tensión de accesorios de esta escala, requiere una corriente de 10 / 25 = 400 mA. Naturalmente el Hall no puede soportar esa corriente y se estropea. Desde luego hay soluciones muy fáciles, como usar un transistor Darligton o un circuito ULN2803 para amplificar la corriente, pero problamente en este caso es más apropiado utilizar un Reed, que soporta normalmente 500 mA sin problema. En definitiva: no debe tratar de usarse un sensor Hall para accionar directamente desvíos (no digamos nada en otras escalas donde un motor de desvío puede consumir 2 Amperios!)

Un problema parecido, aunque menos grave surge cuando usamos los sensores Hall  en su misión habitual, es decir formando parte de un sistema de acantonamiento, moviendo por lo tanto relés como el V23079-B1203-B301 que he recomendado. La resistencia de la bobina de estos relés es de  1,029 KOhm asi que conectado a 12 Voltios requiere una intensidad de 0,012 Amperios o sea 12 Miliamperios.

Como el Hall puede soportar 25 miliamperios parece que está sobrado, pero no olvidemos que en un sistema de acantonamiento cada sensor actúa sobre dos bobinas, la del cantón que se cierra y la del cantón que se abre. Asi que en total se requieren 24 miliamperios y si el Hall resiste 25 está pero que muy justito. En las pruebas que he hecho desde luego ha funcionado perfectamente.

Pero no hay que perder esto de vista, porque puede haber problemas: De hecho a mi me surgió uno. En el capítulo anterior (El Efecto Agarpin) comenté que mi intención había sido utilizar el mismo sensor Hall que ya usaba para los relés de acantonamiento, para activar también los relés de los inhibidores. También comenté que había tenido problemas y tuve que poner un sensor adicional en cada cantón para los inhibidores. Bién pues el problema era éste. Un tercer relé movido por un único sensor Hall requería ya una una corriente que sobrepasaba la capacidad del sensor.

También hace poco mantuve un cruce de correos con un comunicante que estaba haciendo un acantonamiento con relés y sensores Hall, y comentaba que uno por uno le funcionaban bien, pero que cuando los ponía en la maqueta y conectaba  unos a otros dejaban de funcionar. Aquí el problema es que este amigo había usado unos relés mucho más potentes que los V23079-B1203-B301. Desde luego podían conmutar una gran potencia, pero el problema es que requerían más intensidad para funcionar. Asi cuando funcionaba uno solo, el sensor Hall lo soportaba, pero cuando ponía dos en paralelo para hacer el acantonamiento, ya se pasaba de la intensidad admisible. La solución, por lo tanto fue sencillamente cambiar a los relés que recomiendo, que además son más pequeños y baratos que los que quería usar. Realmente estos relés pueden conmutar circuitos de 60W de potencia, asi que son más que suficientes para cualquier aplicación de una maqueta de trenes.

No quisiera acabar este artículo, sin mencionar otras dos ventajas de los sensores Hall respecto de los Reed. La primera es que los Reed resultan relativavente frágiles, porque están constituidos por una ampolla de vidrio muy fino. Una vez colcados es difícil que se rompan, pero durante su manipulación podemos fácilmente romper la ampolla. La otra es de tipo estético: un sensor Hall colocado en la vía de escala Z o escala N recuerda mucho a las balizas de los diversos sistemas de control de los ferrocarriles reales, Sin embargo el tubito de vidrio de los sensores reed, resulta mucho más "cantoso".

martes, 20 de mayo de 2014

El "Efecto Agarpin"

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Hace tiempo que nuestro llorado Angel "Agarpin" publico en su blog un extraño efecto que se producía cuando un tren pasaba de un sector alimentado por un controlador PWM a otro sector alimentado por un segundo controlador PWM. Estos son los artículos originales de su blog: Transiciones I y Transiciones  II

Como parece que fue la primera persona que se dió cuenta del efecto, y estudió la causa, me he permitido, con todo mi cariño y respeto, bautizar este efecto en homenaje a su memoria como "Efecto Agarpin"

Cuando construí el circuito de pruebas con cuatro cantones, alimentado cada uno de ellos por un controlador PWM, ya sabía que se iba a producir el famoso efecto. Por eso, entre cada dos cantones puse un tramo de vía aislado por los dos extremos para usarlo como tramo de transición.

Es decir, según vemos en la imagen, al final de cada cantón hay un punto como el A en que está cortado el carril derecho, luego dos puntos más como B y C en que están cortados los dos carriles. El tramo AB corresponde al cantón que termina en B y es el tramo de parada. Los trenes se paran ahí si el cantón siguiente está ocupado. Cuando se libera el cantón siguiente, que empieza en C,  los trenes pasan al tramo BC que es el tramo de transición, y seguidamente pasan por el punto C al tramo siguiente

Hay un artículo en este blog donde expliqué este efecto y la forma de evitarlo (Véase PWM y III) pero merece la pena recapitular un poco:

El efecto se produce, como decía, cuando una locomotora pasa de un tramo de via alimentado por un controlador PWM a otro tramo alimentado por un segundo controlador PWM Esta figura servirá para ilustrar lo que ocurre:

Si suponemos una locomotora como la de la figura que pasa de una zona alimentada por un PWM que produce la señal roja a otra zona que está alimentada por una señal como la verde, hay un momento en que las ruedas delanteras reciben la señal verde y las traseras la roja. Como ambos conjuntos de ruedas alimentan el mismo motor, está claro que este recibe una corriente que es el resultado de mezclar ambas señales. Digo mezclar porque no es exactamente una suma, sino más bien sería una envolvente, si es que ambos controladores se mantienen generando cada uno su señal.

Obsérvese que aunque ambos controladores estén ajustados exactamente a la misma velocidad, eso significa que la anchura de los pulsos es igual en ambas señales, tal como vemos en la figura. Sin embargo aunque los pulsos sean de la misma anchura, no coinciden en el tiempo, es decir, lo que se dice técnicamente que no están en fase. Y no es cuestión de conseguir que se pongan en fase porque es imposible, ya que siempre la frecuencia de una señal es distinta de la otra, con lo cual hay momentos que coinciden en  fase, pero hay momentos en que se solapan e incluso momentos en que están completamente desfasadas. Eso se ve muy bien en el video que muestra la pantalla del osciloscopio con la señal de dos cantones contiguos, en rojo y amarillo. Se ve que la frecuencia de ambos cantones es distinta y que la señal de un cantón se desliza respecto de la otra.

El resultado es que al pasar de un cantón a otro, durante unos instantes el motor recibe una corriente que es distinta de la que recibe cuando todas las ruedas están en la zona roja o cuando todas están en la zona verde. Lo malo es que la forma en que se van a mezclar amabas señales es impredecible porque depende fuertemente de la diferencia de fase entre ambas señales. Si ambas fases fuesen exactamente coincidentes, no se notaría ningún efecto, pero es imposible garantizar esto, porque las frecuencias de unos controladores y otros son siempre distintas debido a las tolerancias de los componentes electrónicos. De hecho lo que se aprecia es que cuando una locomotora pasa por un punto de transición, en muchos casos no se aprecia nada o prácticamente nada, pero de vez en cuando, seguramente cuando las señales están completamente desfasadas, se aprecia una irregularidad en la marcha.

Pero lo peor es que realmente cuando la locomotora "puentea" ambos sectores eléctricos en realidad está haciendo un cortocircuito entre los dos controladores, y aquí ya interviene otro factor, y es como se comporta el controlador, más exactamente su circuito driver de motor, cuando su salida recibe la señal de otro driver con fase distinta.

El vídeo que encabeza este artículo es una ilustración de lo que digo. Al empezar vemos como hay tres locomotoras que están circulando en el circuito de cuatro cantones. Cada cantón lleva un controlador PWM distinto así que cada locomotora pasa por una transición cuatro veces en cada vuelta. Sin embargo no se aprecia ninguna irregularidad, y todas las paradas que se ven corresponden a paradas ordenadas por el control de acantonamiento y se producen en los puntos previos a los cambios de cantón. Obsérvese que mientras está funcionando normalmente el acantonamiento, hay siempre al menos una locomotora funcionando.

Pero en un momento dado, anunciado por un rótulo en el vídeo, se produce una parada simultánea de las tres locomotoras, Esto es imposible que lo ordene el sistema de control, y además ninguna de las tres locomotoras se para en el tramo de parada de un cantón. Como se ve, la parada es muy corta, menos de un segundo e inmediatamente se reanuda la marcha del sistema normalmente. ¿Qué ha pasado? Pues que la locomotora que vemos arriba a la derecha se ha situado en una transición de cantones en un momento en que han coincidido las fase de las señales PWM en oposición. Esto ha provocado un cortocircuito, que además de alterar completamente la señal PWM de ambos cantones afectados, seguramente ha debido hacer una sobrecarga que ha hecho que se corte la fuente de alimentación.

Es el famoso efecto Agarpin

En el vídeo se puede ver que en efecto, a pesar de ser dos controladores exactamente iguales. producen frecuencias ligeramente distintas (39 y 37 Hz) con lo cual ya se ve que será imposible poner de acuerdo a los cuatro controladores. También vemos como cuando se produce el cortocircuito entre los cantones contiguos, la señal se deforma por completo. (En la fase final del video se ven varios cortocircuitos muy seguidos. Esto se debe a que han sido provocados intencionadamente, no por la circulación de las locomotoras)

En resumen: es un tema que realmente es muy poco llamativo, porque como se ve se produce sólo una mínima interrupción y sólo ocurre de forma muy esporádica. De hecho, cuando comencé las pruebas del acantonamiento me sorprendí que no se produjera ningún efecto, y me costó trabajo darme cuente de que alguna de las paradas que hacían los trenes no correspondían al control de acantonamiento si no a este efecto. Seguro que si no es por los rótulos de aviso, a mis lectores les costaría trabajo encontrar en el vídeo el momento en que se produce este efecto.

Lo que está claro es que lo que ocurre en cada caso depende de múltiples factores, entre otros la separación entre las ruedas de las locomotoras, del comportamiento del motor ante dos señales PWM mezcladas, del comportamiento de los controladores ante la señal que le llega del otro controlador, y por lo que he podido ver, del comportamiento de la fuente de alimentación ante el posible tirón de corriente que se puede producir.

La conclusión de todo esto es que en determinadas circunstancias, este problema puede llegar a ser bastante molesto. En el artículo antes mencionado ya apuntaba yo alguna posibilidad de solucionarlo, pero ahora, que lo tengo tan a mano, es el momento de buscar una solución. La solución pasa por conseguir que nunca haya ruedas de la locomotora pisando al mismo tiempo los circuitos de dos PWM distintos, y la forma de conseguirlo es hacer un tramo "de transición" que pueda conectarse a uno u otro de los controladores PWM de manera que cuando la locomotora entra al tramo de transición éste recibe la misma alimentación que la del circuito del que proviene la locomotora. Cuando ya la locomotora está completamente dentro del tramo de transición un relé conmuta la alimentación del tramo de transición a la del PWM que alimenta el circuito hacia el que va la locomotora, de modo que cuando la locomotora pasa del tramo de transición al segundo circuito, están todas sus ruedas alimentadas por el segundo PWM.

La conmutación de un relé es rapidísima así que no se nota ninguna irregularidad pero sobre todo en ningún momento se junta la señal generada por uno de los PWM con la generada por el otro, de manera que no hay ninguno de los efectos mencionados anteriormente.

El siguiente esquema recoge como funciona la transición. Para activar el relé podemos usar sensores análogos a los usados para el sistema de acantonamiento. De hecho mi primera idea fué utilizar el mismo sensor para ambas funciones, pero al hacer las pruebas he visto que no funcionaba con seguridad asi que al final he decidido que es mejor usar un sensor para cada función. Aparte de que se evitan los problemas, tenemos la libertad de poner cada sensor en el lugar más conveniente para su función.


En el paso 1, vemos como el controlador A alimenta el cantón A y el controlador B, alimenta el cantón B. Además tenemos un relé que cuando está inactivo conecta el tramo de transición al controlador A. En estas condiciones la locomotora entra en el tramo de transición desde el cantón A siendo permanentemente alimentada desde el controlador A

En el paso 2, la locomotora alcanza el sensor. Entonces su imán lo activa y esto se detecta en el circuito de control del relé

En el paso 3, el relé es activado por su circuito de control en respuesta a la señal del sensor. Entonces el relé pasa a posición de activado con lo que el tramo de transición pasa a recibir alimentación desde el controlador B

En el paso 4, el circuito de control mantiene activado el relé mientras la locomotora sale del tramo de transición alimentada por el controlador B

Y por fin, en el paso 5,  después de un tiempo ajustable (entre 1 y 5 segundos) el circuito de control desactiva el relé con lo que el tramo de transición queda otra vez conectado al controlador A, y dejando así el sistema preparado para el paso de una nueva locomotora.

Así que necesitamos un circuito de control que funcione de forma que cuando el sensor se active, mueva el relé y lo mantenga en posición activa un cierto tiempo ajustable, pasado el cual el relé volverá a la situación de desactivado. Esto en realidad es muy sencillo de hacer ya que no se exige ninguna precisión en el tiempo de retardo. El circuito que he hecho para conseguir esto, utiliza un condensador que se carga al cerrarse el circuito del sensor y que se va descargando a través de la base de un transistor. La corriente de colector es la que mantiene la bobina del relé activada mientras dura la descarga. En diseño del circuito es este:


He utilizado un relé superminiatura, y también clemas miniatura, con lo cual el circuito ha quedado de un tamaño mínimo. Concretamente 39 x 32 mm y este es su aspecto:


Naturalmente he nombrado este elemento como IEAGP01 lo cual significa "Inhibidor de Efecto Agarpin".

 La forma de conectarlo responde a este esquema:

Como puede verse, el tramo de transición debe estar aislado en ambos carriles, así que tendremos eclisas aislantes en los puntos A, B, C y D. Aproximadamente en el centro del tramo, situaremos el sensor que vayamos a usar para la detección del paso de las locomotoras.

El circuito necesita alimentación de 12 V de corriente continua que se une a las bornas Vcc u GND (+ y - respectivamente) El sensor se conecta entre las bornas GND y SENS. Si es un sensor Hall, como el de la imagen, se conecta además el terminal 1 a la bornna Vcc y necesariamente el terminal 2 a GND y el 3 a SENS.

Hay dos clemas de tres bornas rotuladas Izq. y Der. Con ellas se une cada carril del tramo de transición al carril correspondiente de los cantones anterior y posterior: La borna N+1 de cada lado se une al carril del cantón B, la borna N se une al carril del cantón A y la borna T al carril del tramo de transición.

Por supuesto estas uniones a los carriles de los cantones no tienen porqué hacerse directamente a los carriles. Cada cantón recibirá alimentación desde un controlador, y por lo tanto bastará tomar desde ese controlador de cada cantón la corriente que va a cada carril, par llevarla a este circuito.

En concreto, si estamos haciendo un acantonamiento con los módulos BLKS01 podemos unir directamente el  IEAGP01 a las bornas de los dos módulos BLKS01 e incluso la alimentación de 12 V la podemos tomar de las bornas Vcc y GND de estos módulos, al igual que hacemos con los sensores para el bloqueo automático. De esta forma la introducción del IEAGP01 solo implica un aislamiento adicional, y la conexión del sensor.

Y a todo esto, ¿funciona? Pues para probarlo he hecho cuatro módulos y los he conectado a los BLKS01 del bloqueo automático en el circuito de prueba que se ve en el primer vídeo. El resultado lo vemos en el vídeo siguiente:




Como se puede ver, el resultado es totalmente satisfactorio, pues desaparece por completo cualquier irregularidad al pasar de un cantón a otro.

En el vídeo vemos que cada inhibidor lleva un led que se enciende cuando se activa, es decir cuando el relé conmuta la alimentación del tramo de transición a la del cantón siguiente. Se comprueba que los leds se apagan poco a poco siguiendo el ritmo de la descarga del condensador. En algún momento de esa descarga se desactiva el relé y en tramo de transición vuelve a quedar conectado al cantón anterior.

Al final del vídeo vemos la imagen del osciloscopio que muestra en amarillo la señal de un tramo de transición, y en rojo la del cantón siguiente (Hubiera sido interesante ver la señal del cantón anterior, pero mi osciloscopio es de dos canales) Es interesante comprobar que normalmente el tramo de transición está dessincronizado respecto del tramo siguiente, asi que la señal roja se desliza continuamente. Pero en determinados momentos, cuando el relé se activa, la señal amarilla se vuelve igual que la roja y ambas quedan sincronizadas. Eso es justo lo que ocurre cuando la locomotora pasa del tramo de transición al cantón siguiente, asi que como vemos en ese momento ambas señales son iguales y por eso la locomotora pasa al siguiente cantón sin acusar ninguna irregularidad.

Una cosa que debe quedar clara es que el efecto Agarpin no se produce solamente en los circuitos acantonados. Cualquier circuito en el que una locomotora pase de una zona alimentada por un PWM a otra zona alimentada por un segundo PWM hará que se pueda presentar esta irregularidad. Otra cosa es si merece la pena poner un inhibidor para casos en los que el paso de un PWM a otro sea  esporádico, por ejemplo en circuitos con dos o más óvalos cuando se pasa de uno a otro.

Y también está claro que este efecto no es algo exclusivo de los circuitos alimentados con PWM. En cualquier caso en que un tren atraviesa un empalme aislado de vía, en el cual tiene una corriente a un lado y otra a otro, se pueden presentar irregularidades, ya que no hay que olvidar, que la locomotora produce un cortocircuito momentáneo entre ambas zonas. El cómo se acuse este cortocircuito depende de muchos factores, desde la construcción de la locomotora a los tipos de alimentación. Pero en general nunca es bueno que una locomotora pase de un circuito a otro haciendo cortocircuito entre ambos. Siempre es mucho mejor hacer que la locomotora pase a un tramo de transición y que cuando está en él se conmute la corriente mediante un relé o un dispositivo electrónico. Incluso en digital cuando se tienen zonas alimentados por boosters distintos, al pasar de una zona a otra se pueden producir irregularidades

El ejemplo más claro de este tipo de situaciones son los bucles de retorno. En ellos la corriente a un lado y otro del aislamiento es de distinta polaridad, asi que es fundamental resolver la transición con un conmutador externo mientras la locomotora está en un tramo de transición. Esto es lo que hacen los gestores de bucle.

Bueno, creo que ha sido un experimento interesante que soluciona un problema que se da fundamentalmente con este tipo de controladores de corriente pulsada. En una ocasión escribí en este blog, que quizá la existencia de este problema fuera la causa de que los controladores PWM, que por todo lo demás no tienen más que ventajas, tuviesen tan poca difusión, y fuesen tan ignorados por las grandes marcas de modelismo. Si eso es así, la verdad es que la solución es bastante sencilla.

sábado, 10 de mayo de 2014

Circuito de pruebas (y II)



A veces, algo que parece simple, se complica un tanto por circunstancias ajenas al tema principal. Hace ya casi un mes que publiqué el artículo "Circuito de pruebas I" y ya decía allí que había tenido algún problema con el suministro de un par de desvíos que necesitaba. Bueno pues entre esos problemas y todas las fiestas que se han acumulado, al final no he recibido los desvíos hasta hace unos días, lo cual me ha tenido parado un par de semanas.

Al fin he podido terminar el circuito, y en el vídeo que figura en la cabecera, lo podemos ver en funcionamiento. Como ya comenté se trata simplemente de un óvalo, con la única adición de una mini-estación para permitir algunas maniobras. También comenté que el circuito está dividido en cuatro cantones para poder probar sistemas de control de acantonamiento.

Por primera vez he usado en este circuito bridas aislantes de la marca ATLAS (Referencia 2091) que teóricamente son para vía de escala N de código 55. Sin embargo, he podido comprobar que se adaptan perfectamente a la vía de código 60 de Märklin para la escala Z.


Arriba vemos tres de esas eclisas situadas sobre una moneda junto a una vía en la que se ha puesto una como aislamiento en el carril que aparece delante, mientras que el carril que vemos detrás lleva la brida metálica normal. Lo que si es cierto, es que para colocarlas hay que eliminar una traviesa a cada lado de la unión, tal como se ve en la imagen. Lo que yo he he hecho, es que una vez termina la colocación de la vía, he metido un par de traviesas bajo la vía en esa zona.

Efectivamente la primera utilización de este circuito de pruebas ha sido verificar el funcionamiento del circuito BLKS01 que es diseño que he hecho basándome en el artículo Detectando Trenes I, asi que para los interesados el esquema es exactamente el que aparece en aquél artículo. y el resultado final es el que vemos en la siguiente imagen:


La verdad es que este circuito es algo muy simple, de hecho hasta es un poco abusivo llamarle circuito electrónico porque fundamentalmente es un relé biestable con algunos pocos elementos adicionales, así que es algo bastante común, y de hecho algunas marcas tienen cosas parecidas ( Por ejemplo Fleischmann 6957) aunque precisamente el poquito de electrónica introducido me ha permitido hacer posibles algunas características poco habituales. Por ejemplo:

  • Es un circuito modular, y se necesita uno para cada cantón del trazado que queramos establecer. No hay ningún limite para el número de cantones.
  • Se puede poner un control de tracción único para todo el trazado acantonado, o poner varios controladores manejando con cada uno de ellos uno o más cantones. 
  • Se admite conectar sensores de varios tipos. En concreto se pueden conectar rensores Reed y también sensores Hall. Estos últimos con toda facilidad ya que el propio circuito proporciona la alimentación que necesitan estos sensores.
  • Proporciona salida para conectar señales luminosas de prácticamente cualquier tipo.
  • Independientemente de la conexión para señales luminosas tiene también salidas para conectar leds de señalización en un cuadro de mando.
  • Algo importante es que tiene conexión para situar conmutadores en un cuadro de mando y accionar manualmente la apertura de los cantones desde un cuadro de control.
  • Sirve para cualquier tipo de tracción, ya sea Digital, Analógica, Alterna, Continua, y por supuesto la señal de tipo PWM.
  • Se puede utilizar para controlar la parada y arrancada progresiva de las locomotoras equipadas con el sistema ABC
  • Se puede accionar a distancia por contactos o sensores que actúan sobre un solo cantón. Por ejemplo cuando un tren sale del circuito acantonado, se puede liberar el cantón que el tren ha abandonado, mediante un sensor dispuesto en la vía por la que ha salido el tren.


La verdad es que no conozco ningún sistema comercial, que comprenda todas esas características. 

En el vídeo, podemos verlo funcionando. El circuito tiene cuatro cantones, y hay cuatro BLKS01 situados en el cuadro de control. 

Podemos ver en el vídeo, como se controlan tres trenes de forma automática, y también podemos ver cómo en el cuadro de control, se va indicando mediante leds la situación de cada cantón.

Vemos también que hay dos señales luminosas en el circuito (a la entrada y a la salida de la estación) pero no en los otros dos cantones. Los BLKS01 manejan estas señales automáticamente.

También podemos ver que el cuadro de control tiene un control de tracción para cada cantón (Son cuatro PWM04B) de modo que como se ve en el vídeo, se puede controlar individualmente la velocidad de los trenes en cada cantón. Por ejemplo podemos hacer que se detengan los trenes en la estación con parada y arranque progresivos manejando el controlador correspondiente al cantón de la estación, mientras el resto de los trenes continúan movíéndose a su velocidad.

Se hacen también demostraciones en el vídeo de varias maniobras de sobrepaso e intercambio de trenes en la estación, que se pueden realizar con total seguridad, ya que el sistema mantiene el control de ocupación del cantón de la estación, aún cuando contenga varias vías.