sábado, 5 de diciembre de 2015

Todo listo



Bueno, pues después de algo más de tiempo del previsto inicialmente, ya estoy instalado en la nueva casa, y aunque queda todavía mucho por colocar, ya se puede ver como va a quedar el lugar reservado para mis aficiones.

En la imagen de cabecera, se ve el pequeño taller que he montado, para trabajar en los elementos de control para la maqueta y también para construir los dispositivos que me piden a través de mi tienda on-line.

También vemos, a la izquierda el lugar previsto para la futura maqueta elevable, que empezaré a construir en cuanto pueda disponer de tiempo para ello. Como se ve, adosada a la pared de la izquierda, hay una cama, y como ya he comentado, la maqueta irá sobre la misma, llegando hasta la pared donde queda montado el taller. Por eso la maqueta va a tener unos 2,80 m de longitud, ya que no solo queda sobre la cama, sino también sobre el mueble de cajones que se ve en el rincón.

Como se aprecia, las dos paredes a las que va a quedar adosada la maqueta están completamente despejadas hacia arriba, de modo que la maqueta podrá elevarse y dejar utilizable tanto la cama como la parte del taller de la izquierda.

Asi que espero recuperar pronto el ritmo tanto de motaje de la nueva maqueta, como de hacer comentarios en esta web. Por cierto que esto va a dar oportunidad a los lectores de seguir el montaje desde el principio. Espero que se puedan sacar algunas ideas,


miércoles, 28 de octubre de 2015

Cambio de ciclo



El 28 de octubre de 2008, publiqué la primera entrada de este blog. Así que hoy estamos de celebración: cumplimos siete años.

Y estamos como al principio...¡ dando los primeros pasos para construir una maqueta. !

Bueno, de entrada, no estamos como al principio, en todo caso siete años más viejos, pero con siete años más de experiencia. Así que al iniciar este nuevo proyecto, lo hago con la mochila de todos estos años, de lo aprendido de mi propia experiencia, con la construcción de la maqueta FelsdreiStadt, y de los miles de conversaciones mantenidas con todos los aficionados tanto en este blog, como en los distintos foros en los que intervengo, y por supuesto las mantenidas a través de E-mail.

En ocasiones anteriores, he hecho en esta misma fecha un comentario o resumen de lo realizado en el año, tanto desde el punto de vista de la construcción de la maqueta, como de la popularidad de este blog, que año tras año me sorprende con la aceptación que ha tenido entre los aficionados

A dia de hoy, he publicado 320 artículos, que han recibido más de 400.000 visitas y  más de 600 comentarios. Me satisface especialmente comprobar que la popularidad de este blog no se limita a España, sino que recibo visitas de muchos países. El gráfico que encabeza este artículo está extraído de la página de estadísticas asociada a este blog, y en él, aparecen marcados todos los lugares del mundo desde los que se ha entrado, al menos una vez. Otras cifras significativas son los 66 seguidores afiliados y las más de 4000 referencias que Google muestra cuando se busca "mimaquetaz"

Las circunstancias que ya he comentado anteriormente han hecho que este séptimo aniversario coincida con la decisión de desmontar mi anterior maqueta, y comenzar el proyecto y construcción de una nueva. Es curioso que estas fechas de final de Octubre, con el cambio de horario y los días fríos que animan a estar más tiempo en casa, me hacen siempre  recomenzar  una nueva etapa de mi afición. No en vano, el blog se inició precisamente en estas fechas.

Evidentemente este año, el "recomienzo" es más drástico, ya que incluye empezar una nueva maqueta y en una nueva casa. Espero que los problemas derivados de la mudanza no me retrasen demasiado la puesta en marcha de este nuevo proyecto.

Así que hoy ya se puede ver un cambio: A partir de hoy, el subtítulo de este blog que era "FelsdreiStadt" pasa a ser "Füssen", que como ya he comentado es el nombre de la nueva maqueta. Realmente se debería mantener el subtítulo antiguo hasta el artículo anterior a este y comenzar con el nuevo subtítulo a partir de hoy, pero las cabeceras de estos blogs son únicas, de modo que si se cambia se cambia para todas las páginas, pasadas y futuras.

Asi que aprovechando el aniversario, sólo me queda agradecer a todos los seguidores de este blog su fidelidad y aprovecho a animarles para que aumenten su participación incluyendo más comentarios y preguntas, y garantizarles que mientras me sea posible seguiré manteniendo este medio de contacto, uno más de los muchos que unen a los aficionados al ferrocarril en miniatura de todo el mundo.

Gracias a todos


domingo, 18 de octubre de 2015

Refinando el diseño


En el artículo Nuevo proyecto de hace algo menos de un mes, publicaba un proyecto de maqueta de 250 x 100 cm que era algo así como mi desideratum, es decir lo que desearía poder construir una vez que había decidido deshacer mi anterior maqueta y comenzar otro nuevo proyecto en mi futura casa. En ese momento todavía no tenía ni idea de como iba a ser esa futura casa y si sería posible encontrar un espacio adecuado para una maqueta de esas dimensiones.

Hoy puedo decir que ya he alquilado una nueva casa, y he podido pensar como podría llevar a cabo ese nuevo proyecto. Afortunadamente existe un hueco muy adecuado para una maqueta que es incluso un poco mayor de lo que había previsto, concretamente dispongo de una longitud de 280 cm, lo cual para la escala Z es todo un lujo. Así que sobre la misma base de lo ya proyectado, he realizado un nuevo diseño, ya con medidas reales.

Una cosa que he cambiado también ha sido disminuir el ancho, que ha pasado de 100 a 85 cm. Esto sobre todo es porque la maqueta va a quedar encajada contra las paredes en los dos laterales y en el fondo (2,80 es el ancho de la habitación donde va) Por este motivo he acortado la profundidad para que sea todo más accesible desde el frente, que va a ser la única parte en se pueda acceder sin desplazar la maqueta. En definitiva que queda de 2,80 x 0,85 metros.

El diseño realizado ya con esas medidas, que se presenta en la cabecera de este artículo, es básicamente el mismo del artículo antes referido, con algunas diferencias:

El diseño se ha realizado a mano contraria. Esto es sencillamente porque convenía que la parte más elevada quede a la derecha en lugar de a la izquierda, entre otras cosas para aprovechar mejor la luz natural que vendrá desde la izquierda.

Dado que la maqueta es más larga, he decidido aprovechar esa oportunidad para hacer todo el diseño basado en una longitud de tren de 77 cm. Esto es todo un lujazo, ya que en escala Z esto supone poder tener trenes con seis vagones de los más largos. (77 cm en escala Z representa 170 m reales, lo cual es ya una longitud muy real) Asimismo al alargar los recorridos las pendientes se pueden mantener muy bajas (máximo 15 º/ºº) de manera que por ese lado también podrán funcionar trenes muy largos. La única concesión ha sido rebajar el radio mínimo de las curvas a 195 mm (el radio 2 de la escala Z) sólamente en la zona en que se hace la curva en S a la derecha del trazado. Era la única forma de meter ahí la curva necesaria. En esa zona. la pendiente es cero, para que los trenes no pierdan tracción por sumarse curva y pendiente, En el resto del trazado todas la curvas tienen radio mínimo de 220 mm (radio 3)

Otro cambio ha sido poner la rotonda y sus vías auxiliares en primer término. De esta forma el edificio de la estación se puede situar al otro lado, y queda a la vista su parte frontal, y no tapa la visión de las vías. Aunque el puente giratorio queda sobre las vías de la estación oculta, hay altura suficiente para que no interfiera.

Hechos todos estos cambios, el trazado queda de la forma siguiente:

En la parte más baja, está la estación oculta (dibujo en azul oscuro) Esta estación oculta cuenta con nueve vías, todas ellas de la misma longitud (77 cm) y forma un bucle que es el bucle inferior del trazado en hueso de perro que forma la totalidad del circuito.  La entrada y salida, son por la parte inferior derecha, ya como doble vía. Nada mas salir de la estación oculta la vía empieza a subir con pendiente constante de 15 º/ºº. La subida contíua por el trazado representado en azul claro, que todadvía sigue siendo oculto.

La vía representada en azul claro hace prácticamente una vuelta completa con subida constante siguiendo un recorrido paralelo a los bordes. Esta vía funciona como una rampa helicoidal de una sola vuelta pero con un recorrido muy largo, lo que permite ganar bastante cota a pesar de la pendiente suave que tiene, Las curvas son también muy amplias para que los trenes circulen con toda seguridad por esa zona que deberá quedar oculta.

La curva anterior desemboca a través de una salida de túnel directamente en la estación principal (zona roja) La estación mantiene el diseño del proyecto anterior de tres vías para cada sentido, y una vía de intercambio (en amarillo) más la zona de servicio para locomotoras de vapor.  Ahora se han separado las vías para poder intercalar andenes.

Continuando el recorrido, salimos de la estación por la esquina inferior izquierda del dibujo, donde empieza una paradestrake (representada en verde) que mantiene una pendiente ascendente, también de 15 º/ºº.  Se ha evitado que la zona paralela a borde trasero sea una línea recta, para darle a este recorrido un poco más de vistosidad.  Esta subida permite ganar la altura suficiente para cruzar sobre la zona de entrada a la estación, y a continuación viene la curva en S ya mencionada que se mantiene a nivel constante. Por último la doble vía entra en otra boca de túnel dentro del cual tenemos el segundo bucle del hueso de perro, (verde oscuro)  que queda de nuevo oculto por el decorado. En el interior de este túnel tenemos el clásico intercambiador de trenes que permite que el tren que sale no sea el que acaba de entrar en sentido contrario.

La imagen siguiente es una representación en 3D del trazado:


Y la siguiente imagen recoge una perspectiva análoga pero con representación del terreno:



Aunque no he trabajado mucho el terreno, al menos puede verse que en realidad la parte visible del trazado es relativamente pequeña, ya que sólo vemos lo que en el esquema de vías es la zona roja y la verde clara. A la derecha hay un promontorio que oculta el bucle superior del hueso de perro. En la cima de ese promontorio irá la reproducción del castillo de Neuschwanstein, De hecho se ha dibujado  (en azul) la planta del castillo en la parte superior del promontorio,

Así que la idea de la maqueta es representar una estación de mediana importancia en una zona de montaña, y vemos la estación y una zona de la línea de doble vía a la que esta estación atiende.  No se trata por lo tanto de conseguir una circulación multitudinaria, con muchos trenes circulando al mismo tiempo por muchas vías. Por el contrario, aquí lo normal va a ser tener a la vista como mucho dos o tres trenes, que llegan por uno de los dos túneles, pasan por la estación, parando o no, y se van por el otro túnel. Creo que este tipo de circulación es mucho más realista que el clásico "scalextric" con trenes circulando por todas partes, y es, como muchas veces he comentado, mi idea de cómo debe ser una maqueta. Para reforzar la idea de que estamos viendo una pequeña zona de una gran línea, la existencia de una estación oculta y del intercambiador de trenes en el bucle superior, permite que continuamente veamos circular por esta estación trenes variados, rompiendo así la sensación de que siempre vemos el mismo tren dando vueltas.

Bueno, pues creo que este es un proyecto bastante sensato, ya que no es excesivamente ambicioso, y por otro lado el resultado puede ser interesante. A ver si es verdad y consigo terminarlo.


sábado, 10 de octubre de 2015

Füssen


Siguiendo con la idea de desmontar mi actual maqueta, y pasar a construir una completamente nueva, he comenzado ya a desmontar la actual. Estoy pudiendo sacar con bastante facilidad la mayoría de la vía y los desvíos, desenganchadores y demás aparatos sin demasiados traumas, así que como la futura maqueta será más sencilla seguramente no voy a tener necesidad de comprar nada de material de vía.

Pero al desmontar la maqueta me he dado cuenta de que tenía una cierta cantidad de edificios que compré y monté hace tiempo. Son maquetas de cartón de la casa Effekt Kartonmodellbau. En esta imagen, de hace años se pueden ver casi todos ellos:



Se puede apreciar fácilmente que se trata de edificios de ciudad, con los que se puede montar lo que sería la zona céntrica de una ciudad importante. Precisamente quería este tipo de edificios, que no son muy habituales en las maquetas, y de los que hay muy poca oferta.

La razón de querer edificios de este tipo, es que mi maqueta tenía como motivo principal una estación término. Este tipo de estaciones era muy propia de las ciudades en la época del vapor, asi que si quería ambientar correctamente la estación término debería rodearla de edificios de ciudad y montar al menos unas pocas calles con este ambiente.

Sin embargo ahora, de cara a la nueva maqueta, me he dado cuenta de que he prescindido de la estación término, y por lo tanto la estación principal que habrá en la maqueta, puede ser una estación de una ciudad pequeña. De hecho, si la hago con el esquema que aparece en el artículo anterior, sería una estación, bastante modesta, y entonces ya no encaja con ese ambiente urbano.

Según estaba embalando los edificios con vistas a la próxima mudanza, le tocó el turno al castillo de Neuschwanstein que ya fué comentado en un artículo anterior con ese mismo nombre. Como estaba con la idea de que los edificios de ciudad no me iban a valer, me alegré de pensar que este magnifico modelo de la casa  SCHREIBER - BOGEN. Si que pegaba completamente con idea de la nueva maqueta, de hecho pegaba mucho más.

Y esto me dió la idea: ¿Porqué no inspirarme en el auténtico entorno del castillo de Neuschwanstein para la nueva maqueta? Así que me puse a documentarme acerca de la zona de Babiera donde está este famoso castillo, a ver cómo era la estación de ferrocarril más próxima, donde estaba situada, etc.

Desde luego no se trata de reproducir el paisaje real de los alrededores del castillo, sino simplemente de inspirarme en el ambiente de la zona, y concretamente las instalaciones ferroviarias próximas al castillo, sin perder de vista que mi maqueta reproduce la época del vapor, no la época actual. La verdad es que hoy en día una una investigación de este tipo se hace en apenas unos minutos gracias a Google Earth, Wikipedia, y demás herramientas de la red.


Bueno pues después de unas pocas búsquedas, la conclusión a la que he llegado es que la estación de ferrocarril más próxima al castillo de Neushwanstein está en la pequeña ciudad de Füssen, a unos cinco kilómetros del castillo, y tiene una pequeña estación de ferrocarril, cuya imagen, de 1900 encabeza este artículo.
Como digo esta imagen es de 1900, o sea todavía más antigua de lo que yo quiero reproducir, pero realmente la estación sigue hoy en día igual que en esa época como atestigua esta fotografía de época actual.

Cuando vi esa fotografía antigua me vino a la cabeza haber visto un modelo de estación muy parecido, y concretamente de esta escala. Me refiero  al modelo de Kibri 36703 que reproduzco en la siguiente imagen:



No es igual, evidentemente, pero el estilo es es el mismo, y hasta la fotografía, la muestra en un paisaje que encaja absolutamente con el que rodea a Füssen. Asi que esta estación tiene todas las papeletas para convertirse en la estación de Füssen en mi nueva maqueta. Por cierto, que con todo esto, queda claro que Füssen será el nombre de mi futura maqueta.

Bueno, y ¿cómo son las vías de ésta estación? ¿puedo hacer un esquema de vías parecido al real?. Como ya dije Gogle Earth no tiene precio para averiguar esto, así que basta hacer un zoom sobre esta ciudad para ampliar la zona de la estación. El resultado es este:



Ahí vemos, abajo a la derecha el famoso edificio que resiste desde 1900, y las vías: Pero ¡resulta que es una estación término!  

Bueno, es una Mini-estación término, con acceso por una línea de vía única. con solo cuatro vías de andenes, y sin ninguna posibilidad de invertir una locomotora de vapor ni nada parecido. Debe ser como un ramal de una línea más importante.

En fin, pues lo siento, pero de momento no pienso cambiar la idea que tenía, asi que curiosamente esta va ser una de las veces que alguien que quiere reproducir en una maqueta una instalación real, acaba por hacer algo más grande y más complejo de lo que existe en la realidad. De todas formas me lo pensaré a ver si decido ajustarme más a la realidad.

miércoles, 23 de septiembre de 2015

Nuevo proyecto

Como ya comenté en la entrada anterior, y aprovechando la circunstancia de tener que cambiarme de casa, voy a abordar la construcción de una nueva maqueta.

Como decía mi intención es hacer una maqueta bastante más sencilla y más pequeña que la actual, con la esperanza de poder terminarla en un plazo relativamente breve. En realidad una maqueta nunca se termina totalmente, pero al menos quiero tener algo donde pueda hacer rodar trenes en un plazo razonable, y no pasarme la vida poniendo vía y metiendo cables sin llegar nunca a un sistema de funcionamiento completamente operativo.

En el comentario anterior, me refería al trazado que expuse aquí en "Un bonito proyecto" y cuyo esquema de trazado es el siguiente:


Como allí se comentaba este trazado tiene un tamaño de 230 x 80 cm

Me he puesto a pensar en cómo podría mejorar este trazado que adolece de un par de defectos. El primero es que el bucle superior es muy evidente, quedando claro que los trenes,una vez llegados a esa curva de la derecha (En verde) dan la vuelta y vuelven a hacer el recorrido a la inversa. Otra dificultad es que la estación oculta (en azul) queda solo 40 mm por debajo de la estación principal, de modo es dificilísimo intervenir en esa estación oculta.

Asi que he realizado un proyecto basado en el mismo principio, pero solventando esos problemas y permitiendo ir a un tamaño algo más grande. El resultado ha sido el siguiente:


El resultado es sòlo un poco mayor, concretamente 250 x 100 cm pero este trazado tiene una serie de ventajas respecto del anterior. En primer lugar la estación oculta (en azul) tiene nueve vías frente a las cuatro del primer diseño. Además la vía hace una vuelta completa todavía como vía oculta antes de llegar al nivel de la estación principal (en rojo). Esto permite subir 80 mm lo que hace que la estación oculta quede notablemente más baja que la principal.

La estación principal ya visible, (en rojo amarillo y rosa) es también mayor con tres vías para cada sentido y una vía adicional (amarilla) que permite invertir el sentido de circulación de los trenes, es decir que permite que esta estación funcione como terminal de línea para algunos trenes. Para hacer con toda propiedad esta inversión de sentido y de paso simular la realidad de una estación que pudiera hacer esa función  en la época del vapor, hay una zona de maniobras con puente giratorio, rotonda y y una mínima zona de servicio para locomotoras de vapor.

Al igual que en la anterior maqueta, a partir de la estación tenemos una paradestreke (en verde) que va tomando altura mientras recorre la parte derecha y la parte trasera de la maqueta. Queda claro que esta maqueta es "a mano contraria" de la anterior.

El bucle superior se cierra aquí por la izquierda en la curva dibujada aquí en verde oscuro, que queda oculta bajo el decorado. La parte visible de la maqueta es por lo tanto bastante menor que la oculta, de manera que solo vemos la estación principal a la salida de un túnel, y la subida por la derecha y por detrás hasta la entrada de un nuevo túnel que pasa a la parte verde oscuro que queda oculta.

Se cumple asi lo que tantas veces he escrito de que una maqueta debe representar una pequeña parte de una gran línea que se supone muy larga, y que lo que vemos son trenes que llegan por un túnel, Pasan y paran o no en la estación, y continúan su camino hasta que desaparecen por un segundo túnel.

Para conseguir este efecto, existe la estación oculta que va enviando trenes a la zona visible y aparcando los que vuelven a ella. La idea es automatizar esta estación con el sistema propuesto en "Chiquito pero matón"

También para conseguir el mismo efecto, hay una vía paralela en zona oculta superior (verde oscuro) cuya misión es alternar dos trenes, de modo que no veamos aparecer de nuevo en sentido contrario el mismo tren que acaba de entrar en esa zona oculta. También en "Chiquito pero matón "hay un esquema de la forma de automatizar esto.

Y por supuesto, el mismo esquema pero con tres vías en lugar de dos puede conseguirse con cada sentido de la estación principal.

En pura teoría se podría automatizar el funcionamiento de doce trenes, lo cual es desde luego una locura, pero da idea de las posibilidades de este circuito.

Por supuesto, gracias al sistema de puertas lógicas todos los automatismos podrán manejarse concurrentemente en modo automático o manual, lo cual permitirá unas grandes posibilidades de entretenimiento

Como datos generales de este circuito, se ha considera una longitud de tren de  66 cm (locomotora y cinco coches de bogies. La pendiente máxima es de 15 º/ºº y el radio mínimo de curvas es de 220 mm, aunque alguna curva resulta un poco más ajustada, Por supuesto, todo con vía flexible.

El esquema del trazado es un hueso de perro clásico, con los dos bucles ocultos, de manera que solo se ve la parte del trazado que simula una línea de doble vía.

No hay ningún bucle de retorno. En la estación principal, la vía amarilla puede conectarse alternativamente a la zona de un sentido o a la del sentido inverso, pero no se genera un bucle de retorno porque la conexión se hace alternativamente a uno u otro pero nunca a ambos a la vez. Esto lo comenté ya en el artículo: PWM (yIII) En diciembre de 2011

Dejo claro que esto no es todavía un proyecto acabado, ni lo será hasta que no sepa del espacio que voy a disponer, así que es simplemente una primera idea de cuál es en este momento la "maqueta ideal" que me planteo. Realmente es una maqueta bastante más compleja que la que aparecía en la última viñeta del dibujo de mi artículo anterior. Debe ser que aún no soy suficientemente viejo.


lunes, 7 de septiembre de 2015

Otra vez liado.


Hace ya casi cinco años ( ¡cómo pasa el tiempo!) publiqué aquí algunos artículos acerca de los problemas que me había dado el cambio de domicilio, por ejemplo en el artículo Hola Mundo. No se si comenté que la casa en la que entraba era alquilada, y el problema es que ahora cuando se van a cumplir los cinco años vence el contrato. Resulta que la casa es propiedad de una empresa que ha decidido prescindir del negocio de alquiler, con lo cual no me renuevan el contrato.

En resumen, que me enfrento de nuevo a la aventura de una mudanza, con el consiguiente problema de encontrar acomodo para la maqueta en una nueva casa, y el problema que supone el traslado de la misma.

Sin embargo, las circunstancias han cambiado y me estoy planteando seriamente, no hacer otra vez un traslado de mi maqueta actual, y por el contrario, desmontarla y hacer una nueva en la nueva casa a la que me traslade.

La verdad es que llevo siete años liado con esta maqueta, que nunca acabo de terminar, y seguramente hay dos razones para ello: La primera es que durante su construcción he ido haciendo cambios fundamentales, no tanto en el trazado sino en el sistema de control, lo cual ha supuesto rehacer lo ya realizado en muchos casos. La segunda evidentemente es que el proyecto era quizá demasiado ambicioso y por otra parte en estos años he aprendido muchas cosas que me gustaría aplicar en mi maqueta, pero que como no son cosas inicialmente previstas, suponen un importante esfuerzo. Los seguidores de este blog habrán visto que hace poco decidí eliminar el control por software, precisamente porque el desarrollo y mantenimiento del software requería una dedicación imposible de asumir. En vista de ello quise pasar a un sistema analógico, pero también me he encontrado que aplicar un cambio de este estilo en una maqueta con bastantes años requiere un esfuerzo muy grande.

Que conste que no me arrepiento de nada. Yo siempre digo que esta afición es un Hobby y por lo tanto hay que tomársela como tal, y no como una actividad empresarial. Cualquier empresa que hubiese tenido tantas modificaciones en un proyecto, como yo con esta maqueta, hubiese quebrado hace tiempo, pero con un hobby lo que se pretende no es construir algo en el menor tiempo posible y con el menor coste posible, que es lo que pretende una empresa, sino invertir una serie de horas en un ocio creativo y satisfactorio, con lo cual cuantas más horas se empleen mejor.

Asi que me estoy planteando, como decía, desmontar la actual maqueta, y cuando me asiente de nuevo construir una nueva maqueta, bastante más modesta.

¿Y porqué mas modesta?. Bueno, seguramente cuando uno va cumpliendo años se da cuenta de que plantearse un proyecto a muchos años vista, puede ser  demasiado audaz. Por otra parte, con los años de afición seguramente te das cuenta de que puede ser más satisfactoria una pequeña instalación, hecha con todo el cariño y toda la experiencia, que una gran instalación que al final te da muchos problemas y exige mucho más esfuerzo.

Es curioso que esto me ha recordado una viñeta que vi publicada hace ya unos años en uno de los foros en los que participo. Creo que procede de la revista MIBA. La he reproducido en la cabecera de este artículo y coincide plenamente con lo que estoy relatando. Cuando uno empieza con esta afición, lo suele hacer con trazados muy simples y muchas veces ingenuos, que el autor del dibujo ha representado como las típicas maquetas de óvalos. Luego, según pasan los años y se adquiere experiencia y la "maqueta soñada" empieza a ser algo muy complejo y elaborado, y seguramente irrealizable por su propia complejidad y porque posiblemente se habrán cometido errores. En una etapa siguiente se llega a diseños más modestos y seguramente más perfectos, pero según pasan los años cada vez el trazado ideal se simplifica más hasta conseguir algo mucho más simple pero que seguramente no tiene nada de ingenuo. El dibujante ha reproducido en la última viñeta un trazado muy simple pero que es un hueso de perro con una estación bien concebida. Me ha recordado el circuito en hueso de perro que publiqué en el artículo Un bonito proyecto  No se si haré algo tan simple como eso, pero desde luego no mucho más.

Bueno, iremos contando lo que sea.


lunes, 31 de agosto de 2015

Un momento, por favor

"Philosophiae naturalis principia matematica" de Isaac Newton

Hace ya bastantes años, que aprovecho la temporada veraniega de descanso para leer. Mis lecturas veraniegas suelen ser variadas y comprenden tanto novela como otros contenidos que podríamos llamar más instructivos. Hace tiempo uno de mis autores favoritos era Isaac Asimov, sobre todo en su vertiente de divulgación científica, mucho más que como autor de ciencia ficción. Desgraciadamente Isaac falleció hace ya unos cuantos años y sus libros, sobre todo los de divulgación científica, se van quedando obsoletos.

Asi que este año, he querido ponerme un poco al día en un tema tan ignoto como la física cuántica, y he leído un libro titulado “50 cosas que hay que saber sobre Física Cuántica”. Evidentemente por el título ya se ve que no se trata de un texto académico, sino un libro de divulgación científica. Bueno, no resiste la comparación con las exposiciones siempre diáfanas de Asimov, pero evidentemente llena el hueco de los últimos años.

Desafortunadamente, el libro queda en parte bastante desvirtuado por una traducción muy mala. El traductor se empeña por ejemplo en traducir el inglés pattern por patrón lo cual es un error, aunque muy extendido sobre todo al otro lado del atlántico, de donde parece que procede el traductor. Y es una palabra que aparece constantemente en el texto.

Hay otras traducciones pintorescas, como cuando se refiere a la agitación térmica de los átomos en un cristal, diciendo que los átomos zangolotean, lo cual para un español, resulta un insulto para los átomos por calificarlos de zangolotinos.

Pero, y vamos al objeto de este artículo, hay algo más grave. Cuando se trata de mecánica (clásica o cuántica) hay que tener algunas ideas claras acerca de la traducción de determinadas palabras que resultan claves. El traductor sin embargo se lía totalmente con la traducción de la palabra en inglés momentum, que traduce invariablemente por momento. 

El resultado es muchas veces una traducción caótica y hay que andar intuyendo cuál era la frase original en inglés para deducir el sentido.

Curiosamente, coincide que estos días están emitiendo por alguna cadena de televisión, un serie titulada en España “Ciencia para torpes” que consiste en reproducir algunos de los miles de videos que se ven en Internet con caídas, choques, accidentes, etc cuando alguien intenta hacer algo que pretende ser arriesgado y le sale mal. El programa reproduce el vídeo, y un presentador explica, desde un punto de vista científico, con una cierta sorna, qué principios físicos no se han tenido en cuenta (rozamiento, inercia, fuerza centrífuga, etc) y han causado el desastre. Evidentemente la explicación está doblada al español, y de nuevo aparece sistemáticamente el error de denominar momento al momentum inglés.

No pasaría de ser una anécdota si no fuese porque la palabra momento en física existe en español pero con otro significado. Muchas palabras, sobre todo técnicas, se han importado del Inglés, y no hay nada que oponer, pero lo que no puede hacerse es importar una palabra con un sentido cuando esa palabra ya existe en español, dentro de la misma área con significado distinto.

Es un caso parecido a la palabra billón, En español, billón es un millón de millones, mientras que en inglés billion son mil millones. Afortunadamente parece que esta trampa del lenguaje es bastante conocida y no suelen caer en ella los que traducen inglés a español, pero la trampa del momentum parece menos conocida, y los traductores incluso de un texto especializado como el libro que he leído, caen en ella.

Para aclarar el tema, en español, momento, a secas, o momento de una fuerza respecto de un punto es el producto de una fuerza, por la distancia de la misma al punto. Se mide por tanto en unidades de fuerza multiplicadas por unidades de longitud. En el sistema SI serían Newtons por metro.

Existe en Física otra magnitud, llamada cantidad de movimiento, que se define para un cuerpo en movimiento, y que es el producto de la masa por la velocidad. Por lo tanto se mide en unidades de masa multiplicadas por velocidad, o sea en el sistema SI en Kilogramos por metros divididos por segundo.

Queda claro que son magnitudes físicas muy distintas. De hecho la primera corresponde a la parte de la Mecánica llamada Estática y la segunda a la Dinámica.

La cantidad de movimiento es muy importante en física porque existe la “ley de la conservación de la cantidad de movimiento” que establece que en un sistema aislado la cantidad de movimiento se mantiene invariable. Algo fundamental, desde la estructura atómica hasta el movimiento de las galaxias.

Bueno, pues el problema está en que en Inglés se llama momentum a lo que en español es la cantidad de movimiento. Por lo tanto si yo traduzco momentum por momento estoy organizando un galimatías. Por cierto, lo que nosotros llamamos momento, en inglés se llama torque. También es admisible moment pero con buen criterio prefieren usar torque para evitar la confusión con momentum.

Si a alguien le puede parecer esto una chaladura mía, no tiene más que ver el artículo dedicado a la palabra “Moment” de la Wikipedia en inglés, que empieza con una advertencia  sobre la trampa en que se puede caer al confundir Momentum con Moment:


Si los traductores del libro o de la serie de televisión hubiesen visto este artículo a lo mejor se habrían ahorrado la metedura de pata.

Supongo que lo de momentum que evidentemente está tomado del  latín, procede de tomar directamente la palabra del  “Principia Mathematica” (en la imagen de portada) , el texto de Isaac Newton donde se establecieron las leyes del movimiento en mecánica clásica.

Y ya sé que más de un lector, si ha conseguido llegar hasta aquí se estará preguntando, qué tiene esto que ver con los trenes. Pues aunque parezca mentira, si que tiene que ver. Veamos:

En mis controladores para trenes PWM05 digo que tienen “simulación de inercia” Esto quiere decir que el controlador por si solo hace que los trenes aceleren de forma progresiva y también frenen de forma progresiva. Por ejemplo con el PWM05 la orden de “parada” con el ajuste de inercia al máximo hace que el tren decelere poco a poco hasta detenerse al cabo de unos 100 segundos.

Otros controladores analógicos y casi todos los decoders tienen también ajustes similares y como no, en inglés se les llama ajuste de “momentum” y por supuesto si se traducen las instrucciones se le llama invariablemente ajuste de momento.

Esto es realmente error sobre error. Con ese ajuste no ajustamos ni el momentum ni la cantidad de movimiento de nuestras locomotoras (ni por supuesto el torque ni el momento)

En Fisica se denomina Inercia a la resistencia de un cuerpo a modificar su estado de movimiento. 

Pero la inercia es una cualidad de los cuerpos que tienen masa, pero no es una magnitud física, Prueba de ello es que no se mide en ninguna unidad física.

Lo que la palabra Inercia quiere decir es que para que un cuerpo de masa M alcance una velocidad V hay que comunicarle una fuerza durante un cierto tiempo Esta magnitud se denomina impulso y es igual al producto de la fuerza por el tiempo (Newtons por segundos) . La Segunda Ley de Newton postula que el impulso es igual al aumento dela cantidad de movimiento
.
O sea, si aplicamos por ejemplo una fuerza de 1 Newton durante 10 segundos a un cuerpo de masa 5 Kg el producto de la fuerza por el tiempo será 1 x 10 = 10 Si la masa es 5 Kg al cabo de esos 10 segundos la velocidad será de 2 m/seg porque 2 x 5 = 10 O sea la cantidad de movimiento ha aumentado de cero a 10 kg x m / seg que es numéricamete igual al impulso recibido.

Un cuerpo que se comporta así decimos que tiene inercia, e incluso que tiene más inercia que otro que acaba con una velocidad mayor, lo que a igualdad de otros factores indica que la masa es mayor.

En un tren real, la velocidad aumenta progresivamente precisamente por esta ley física. La fuerza la dá la locomotora (y está limitada por la potencia del motor y por la adherencia de los carriles) y la masa es la total del tren. Por lo tanto al cabo un cierto tiempo, la velocidad que ha alcanzado el tren, multiplicada por la masa del mismo es igual a la fuerza de tiro de la locomotora multiplicada por el tiempo transcurrido. Es claro entonces que para una misma locomotora, el tren tardará más tiempo en alcanzar una velocidad determinada, cuanto mayor sea la masa del tren. Y esto responde exactamente a esta ley. Como decíamos los cuerpos que se comportan así decimos que tienen inercia. Un tren real, por tanto es un elemento que tiene inercia, tanto mayor cuanto mayor sea su masa, y por eso aceleran (y frenan) lentamente.

Pero un tren modelo no tiene inercia. Realmente siempre hay un poco de inercia, pero en el caso de los trenes en miniatura, la fuerza ejercida por el motor es proporcionalmente mucho más grande respecto de la masa del tren que en un tren real, de modo que si aplicamos instantáneamente toda la fuerza que es capaz de dar el motor, la velocidad aumenta casi instantáneamente a su valor máximo. Como no queremos que esto ocurra porque este comportamiento no se parece al de un tren real, recurrimos a un truco:

Lo que hacemos es ir aumentando muy poco a poco la velocidad del motor, ya sea con el mando manual o con un controlador que haga de forma automática eso mismo. De esta forma la velocidad aumenta progresivamente como en un tren real, pero en este caso no se trata de un efecto de la inercia sino de un artificio (manual o automático) que simula el efecto de aceleración progresiva que en los trenes produce la inercia. En definitiva es un sistema que simula el efecto de la inercia, y por eso yo llamo a mis controladores PWM05 “con simulador de inercia”.

Asi que el efecto es simular el efecto de la inercia, en último término de la relación entre la potencia de la locomotora y la masa del tren. Por lo tanto poco que ver con la cantidad de movimiento que tanto en el tren real como en el modelo es cero cuando está parado y aumenta conforme aumenta la velocidad, sin que importe si ese aumento de velocidad es progresivo o instantáneo. Asi que ese ajuste nunca podría llamarse ni Momentum ni Cantidad de Movimiento ni siquiera masa. Tampoco es Inercia, sino propiamente “simulación de inercia”.


Vamos a tener que mandar también a los redactores de los manuales de los decoders a que se lean el artículo de la Wikipedia.

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*Se denominan "falsos amigos" a las palabras que siendo iguales o muy parecidas en dos idiomas, tienen distinto significado.

martes, 4 de agosto de 2015

Nuevas ideas

Hoy voy a referirme a los distintos modelos de controladores que tengo desarrollados y que se pueden adquirir en mi tienda, asi como a futuros desarrollos en esa línea.

Como saben los lectores de este blog, todo surge de una idea, que ya casi tengo olvidado cuando empezó *, de la posibilidad de hacer un controlador de velocidad para trenes analógicos, que genere corriente de tipo PWM (Pulse Width Modulation) que es la forma habitual de controlar la velocidad de los motores de corriente continua en la industria, incluyendo la industria ferroviaria, donde las locomotoras chopped, que son prácticamente todas las eléctricas actuales, se basan en el mismo principio.

No voy aquí a hablar del buen comportamiento de las locomotoras con esta clase de control, porque es un tema que ya se ha tratado extensamente (véase por ejemplo: Comparativa PWM ) pero si de la forma de generar esa forma de onda, y de los distintos desarrollos que he realizado.

Existen varias formas de generar una señal PWM, pero yo desde el principio me he decidido por usar el típico oscilador NE555  que es uno de los circuitos integrados más famosos, y que directamente, y con muy pocos eementos adicionales genera una señal PWM de anchura de pulso variable, prácticamente de 0 a 100%.

Una ligera desventaja del método es que el control de la anchura de pulso, que es lo que en definitiva establece la velocidad del tren, no depende de una tensión de control, sino de un equilibrio entre dos ramas de resistencia. Esto se materializa muy bien con un potenciómetro, pero es dificil hacer una interfase con otros sistemas.

La señal PWM generada por el NE555 se lleva como señal de control a un circuito en punte H para el control de motores, lo que proporciona directamente la corriente de tracción para la vía.

Este esquema básico lo he seguido en dos productos, bautizados como PWM04 y PWM06. la diferencia entre ambos estriba en que el circuito controlador de motores del primero (L293D), es más potente en el segundo (L298), con lo cual se pueden manejar varias locomotoras o incluso locomotoras de la escala H0 mientras que el primero sólo tiene potencia para una locomotora de las escalas Z o N.

Existe otra diferencia, y es que mientras el cambio de sentido de la marcha se hace mediante un conmutador inversor en el PWM04, en el PWM06 se hace mediante unos pulsadores que activan un circuito latch y que a su vez produce la inversión actuando sobre el circuito controlador de motores.

Salvando esas dos diferencias, ambos circuitos son muy semejantes y responden a un esquema general como el representado a la izquierda, donde vemos que hay un único bloque que representa el circuito y que recibe una "señal" de velocidad y dos señales de "adelante" y "atrás" para cambiar el sentido. También hay una señal de "stop" no representada que corta la corriente, parando el tren de forma inmediata.

Como ya he dicho, se necesita exactamente un potenciómetro para controlar este circuito, así que los PWM04 y PWM06 llevan un potenciómetro para el control de la velocidad, pero por eso mismo,   es dificil usar cualquier automatismo para su manejo. Afortunadamente existen los "potenciómetros digitales" como DS1804  que son unos circuitos integrados con ocho terminales, de los cuales tres emulan el comportamiento de un potenciómetro manual pero que son manejados mediante señales electrónicas (me resisto a emplear la expresión "señales digitales" para evitar que se confundan con los sistemas digitales de control de trenes con los que esto no tiene nada que ver)

La forma de mover este tipo de potenciómetros, es enviar impulsos a la entrada de control del circuito. Por cada impulso, el potenciómetro mueve su cursor como lo haría un potenciómetro manual, aumentando la resistencia en una rama y disminuyendo en la otra. Exactamente lo que se necesita para manejar el generador de PWM.

Pero aquí aparece una ventaja: según lo rápido que enviemos los impulsos que mueven el potenciómetro digital, la velocidad aumenta o disminuye con mayor o menor velocidad. De esta forma si enviamos impulsos lentamente la velocidad del tren aumenta muy lentamente simulando el efecto de la inercia del tren.

Por ejemplo, el DS1804 tiene 100 pasos, es decir, con cien pulsos pasa del menor valor al mayor. Si enviamos los impulsos con una frecuencia de 100 pulsos por minuto, el potencimetro tardará un minuto en moverse del mínimo al máximo y el tren tardará un minuto en alcanzar su velocidad máxima desde cero

Esto dió lugar a la aparición del controlador PWM05, cuyo diagrama de bloques tenemos en la imagen de cabecera. Este circuito lleva una etapa de salida análoga al PWM04 o PWM06, pero su mando, en vez de ser hecho con un potenciómetro manual se hace mediante el circuito denominado Calculador de Velocidad en el esquema, el cual maneja un potenciómetro digital mediante pulsos que lo mueven en un sentido u otro según las señales "Acelera" y "Frena" y que a su vez permite que esta aceleración sea más o menos rápida, a base de modificar la frecuencia de los impulsos, lo que se consigue con un ajuste de "Inercia".

Este circuito se maneja normalmente mediante un Joystick que manda las señales de acelerar y frenar, y mediante botones para el control de sentido de la marcha y para la parada.

Después de probar este circuito, descubrí que era muy fácil incluir un perfeccionamiento, que consiste en una orden de "Parada progresiva" un botón adicional actúa sobre el "Calculador de Velocidad" y simula el efecto de mantener presionado el botón de frenado indefinidamente,  Denominé PWM05.3G a esta variante del PWM05, haciendo alusión a que cada función se podía activar desde tres puertas (gates) lógicas.

Asi que conectando la señal de "Parada" de una cualquiera de las tres puertas lógicas a un sensor en la vía se podía conseguir una parada progresiva, por ejemplo en una estación o ante una señal. Quedaba así configurado el PWM05.3G cuyo esquema de bloques es el recogido en la imagen de la cabecera.

Sin embargo, a cualquiera se le ocurre esta cuestión: De acuerdo: con la función "Parada" podemos hacer que el tren se detenga lentamente. ¿no debería haber también una función "Arrancada" para que el tren volviese a ponerse en marcha hasta alcanzar la misma velocidad que tenía cuando se detuvo por la parada progresiva?  Parece algo muy simple y completamente análogo a la función de parada.

La dificultad es que no es tan sencillo por una razón: Dicho corto, porque una parada acaba siempre en velocidad cero, así que lo opuesto es que una arrancada acabe siempre en la velocidad máxima. Pero claro, no queremos eso, queremos que el tren acelere pero solo hasta la misma velocidad que tenía antes de la parada, y, ¿cual es esa velocidad? ¿se guarda en algún sitio? la respuesta es no, así que el asunto se presenta complicado. De hecho, el PWM05 no sabe a que velocidad va el tren en cada momento, de modo que cuando recibe la orden de parada empieza a mandar pulsos de disminución de velocidad indefinidamente. En algún momento el tren se para, pero de hecho el circuito de control sigue mandando pulsos de frenado, Afortunadamente el potenciómetro digital ignora los pulsos que le indican seguir bajando una vez que ya ha llegado a mínimo. Por eso, se podría hacer que la arrancada acelerase hasta el máximo y pasaría lo mismo, una vez que el potenciómetro alcanzase el máximo ignoraría los pulsos que le indiquen seguir subiendo, pero no hay forma de parar la subida en una velocidad inferior.

Ya se ve por lo tanto que conseguir la "Arrancada progresiva" es algo bastante más complicado que la "Parada progresiva" Aparentemente se necesitan dos cosas: saber de alguna manera hasta que velocidad debe volver a acelerar el tren lo cual implica guardar en algún tipo de memoria ese dato, y además conseguir que el sistema sepa en cada momento la velocidad del tren, de manera que pueda saber cuándo ha alcanzado la velocidad prevista, y entonces dejar de acelerar.

Hace poco publiqué un artículo denominado Off-Topic    al cual pertenece este párrafo:

Bueno, pues como resultado de todo esto, he aprendido un montón sobre todos estos temas de contadores y análisis de frecuencias. Antes decía que esto no tenía mucho que ver con el tema de trenes, pero ya me rondan por la cabeza algunos temas en los que puede tener aplicación. Por ejemplo es elemental poner un velocímetro en mi controlador PWM05 

Efectivamente, un contador es la forma de que el controlador sepa a qué velocidad marcha el tren porque como hemos dicho la velocidad aumenta o disminuye cuando llegan los pulsos al potenciómetro digital, de manera que si contamos los pulsos, tendremos conocida la velocidad.

Efectivamente el potenciómetro digital DS1804 tiene cien pasos, o sea que partiendo de la posición inicial de cero, si le llegan 50 pulsos hacia arriba, estará en la posición del 50% de resistencia, si a continuación llegan 5 pulsos hacia abajo estará en el 45%, y si luego llegan 55 pulsos más hacia arriba estará en el 100%. Basta pues contar los pulsos hacia arriba o hacia abajo para saber en que posición está el cursor del potenciómetro, y como esta posición marca directamente la anchura de pulso del PWM sabremos con toda exactitud la velocidad en cada momento.

Aclaremos una cosa: al decir velocidad me refiero solamente a una cifra que es realmente el porcentaje de la velocidad respecto de la velocidad máxima de la locomotora.

Más exactamente: Una cifra de 45 en la cuenta de impulsos indica que el ancho de pulsos del PWM es el 45% del periodo (Duty =45%) y por lo tanto la tensión eficaz de la señal PWM es el 45% de la tensión de pico, o sea que por ejemplo para 12 Voltios de alimentación la tensión eficaz de la corriente de tracción será 5,4 Voltios. Así que la locomotora se moverá como si la alimentamos con corriente continua plana de 5,4 voltios. Naturalmente cada locomotora responde de una forma distinta a esta tensión, y ni siquiera proporcionalmente, así que no se puede saber la velocidad real de cada locomotora en particular, pero decir que si tenemos una cuenta de pulsos de 45, la locomotora se mueve al 45% de su velocidad máxima es una buena aproximación.

Los contadores dan el resultado de su cuenta en código binario, así que para contar cualquier valor entre 0 y 99 se necesita encadenar dos contadores de décadas como el 74HC190 y el resultado se obtiene en ocho bits, en BCD (Binary Coded Decimal)

La primera ventaja colateral de esta forma de actuar es que puedo llevar este conteo a un display y mostrar la cifra de la velocidad (insisto: del porcentaje respecto de la máxima) en cada momento. Al estar en BCD los cuatro bits altos dan la cifra decimal alta y los cuatro bits bajos dan la cifra decimal baja, asi que el 45% de anchura de pulso se mostraría como 45 en el display. En resumidas cuentas puedo poner un velocímetro en el controlador sin hacer prácticamente nada.

Este porcentaje en BCD lo puedo comparar con la velocidad a la que debería ir la locomotora en un comparador formado por dos 74HC85  que me dan una salida si la velocidad es mayor menor o igual que la referencia.

Pero al final, decidí que una vez claro que había que montar todo este tinglado inevitablemente, podía sacarle más provecho cambiando un poco la filosofía del controlador. El esquema finalmente queda así:


El control de velocidad, por medio de su joystick funciona como siempre, es decir generando pulsos hacia arriba o hacia abajo que son contados en un contador incluido en el "Calculador de velocidad objetivo" La salida de este contador es un valor de 8 bits que puede mostrarse en decimal en un visualizador como el mostrado, Es decir el Joystick no hace otra cosa que mover este valor de "Velocidad Objetivo" hacia arriba o hacia abajo, en el rango 00 a 99. La actuación del Joystick puede ser más o menos rápida según la frecuencia a la que se generen los pulsos, ajustable con el mando de Sensibilidad, que ya no es exactamente la inercia del tren.

Por otro lado, en la parte inferior tenemos el circuito análogo al del PWM06, en el cual el "Calculador de velocidad actual" crea los pulsos que van al Generador de PWM con una mayor o menor frecuencia según el ajuste del mando de inercia. Simultáneamente el contador incluido en este segundo calculador muestra exactamente la cuenta de pulsos enviada al generador de PWM y por lo tanto la velocidad actual de la locomotora.

El comparador, compara continuamente la cifra presente en ambos contadores, en definitiva la velocidad actual con la velocidad objetivo, de modo que si la velocidad actual es menor, se envía la señal de "Acelera", y si es mayor la de "Frena" De esta forma con el Joystick marcamos una velocidad objetivo, y el controlador seguirá ese objetivo de velocidad con mayor o menor retardo según el ajuste de inercia. Por supuesto cuando la velocidad actual se iguala con la velocidad objetivo no se produce ninguna de las dos señales y dejan de enviarse pulsos al generador de PWM, que por lo tanto mantiene indefinidamente esa velocidad. Cualquier cambio que hagamos en la velocidad objetivo mediante la actuación sobre el joystick, provoca que de nuevo se generen pulsos de aceleración o frenado hasta conseguir igualar la velocidad real con el nuevo objetivo.

Y ¿qué pasó con la parada y arrancada progresivas? Pues muy fácil: cuando el comparador recibe la señal de "Parada", lo que hace es comparar la velocidad actual con cero. Evidentemente esto provoca la parada progresiva al ritmo marcado por el ajuste de inercia hasta tener la locomotora parada. Observese que la velocidad objetivo que tuviéramos en el contador de velocidad objetivo no ha cambiado, así que al recibir la señal de "Arrancada" se vuelve a comparar la velocidad actual con la que teníamos como objetivo, con lo cual, el tren vuelve a arrancar progresivamente según el ajuste de la inercia hasta alcanzar la velocidad objetivo.

He llamado "sensibilidad de control" al mando que actúa como inercia en el joystick. Evidentemente si este mando está ajustado a muy poca inercia la velocidad objetivo subirá y bajará muy deprisa y será difícil ajustar un valor.  Si en esas condiciones el control de velocidad actual tiene una inercia muy grande, parecerá que el tren no obedece al mando. Por el contrario si la inercia del control de velocidad es muy baja, los trenes aceleran y y frenan muy rápidamente en las paradas automáticas, pero si el mando del control es lento, en las aceleraciones manuales predominará la inercia del control. Es difícil hacerse una idea muy clara de como es más cómodo manejar esto, así que habrá que hacer pruebas con un prototipo,

Ya tengo tarea para cuando acabe el verano.

Una idea que me ha surgido al ver los diagramas de bloques que se ven en este artículo, es la posibilidad de hacer también un sistema modular de controladores, de manera que se compartan módulos: Por ejemplo el módulo Generador de PWM es claramente el mismo en todos los casos, de modo que se puede hacer un circuito que sirva tanto para hacer un controlador básico al estilo del PWM06, como para usarlo como parte de un controlador con inercia como el PWM05 o de un controlador con parada y arrancada progresivas como sería este nuevo diseño (¿quizá PWM07?)



* Bueno si, Empezó en Marzo del 2009 





domingo, 5 de julio de 2015

Chiquito, pero matón

BLKS03
Llevo unos cuantos días bastante liado preparando las documentaciones de los elementos que quiero sacar a la venta en mi tienda. Todos ellos están basados en el sistema de puertas lógicas que sigo pensando que ha sido un gran hallazgo, ya que facilita mucho la creación de circuitos de mando analógicos.

Algunos de estos elementos ya los he comentado aquí, concretamente el controlador de desvíos se ha visto en Circuitos sencillos (postdata)la CDU en CDU  y el controlador de señales en Jornada de puertas abiertas

Pero faltaba el elemento más simple, tanto que apenas le he dado importancia. Sin embargo, ahora que como digo me he puesto a escribir las documentaciones, resulta que este pequeño elemento va a llevar la documentación más extensa con mucha diferencia, y me ha costado bastante tiempo redactarla, preparar las figuras, etc.

La razón es que este elemento, de nombre BLKS03, lo pensé inicialmente para hacer bloqueos automáticos, sustituyendo al BLKS01 de manera que la descripción debería haber sido casi calcada de la del BLKS01 Pero resulta que cuando me he puesto a redactar las instrucciones y a dibujar esquemas me han ido surgiendo aplicaciones que apenas se me habían planteado.

Realmente este circuito es un relé biestable. Los relés biestables son muy útiles en esta afición porque permiten realizar múltiples automatismos. Ya he comentado en la serie de artículos "circuitos sencillos" de Marzo y Abril pasados, que se pueden hacer circuitos biestables que en lugar de un relé biestable lleven un circuito latch, con la ventaja de un precio menor, pero también es cierto que cuando se trata de controlar la corriente de tracción, es mucho mejor usar relés, ya que la corriente de tracción tiene polaridad cambiante y otras características que se llevan mal con la electrónica. Incluso un relé maneja con la misma facilidad corriente analógica corriente PWM, o corriente digital, mientras que la electrónica para hacer lo mismo sería complicada, y desde luego ya no tan barata.

El caso más evidente en el que queremos controlar la corriente de tracción es cuando queremos hacer un bloqueo automático. Como saben los lectores, esto se consigue estableciendo en el circuito que recorren los trenes una sucesión de cantones, y poniendo al final de cada cantón un tramo de parada donde el tren se detiene si el cantón siguiente está ocupado por otro tren, y arranca de nuevo cuando el cantón siguiente queda libre. Estas paradas y arrancadas se deben a que el tramo de parada recibe o no alimentación mediante un relé biestable que se acciona por sensores colocados en la vía.

BLKS01
Hace ya tiempo que diseñé un circuito denominado BLKS01 (véase "Circuito de pruebas (y II)" ) que es un relé biestable montado en una placa de circuito, pero que facilita el montaje a las personas poco expertas por varias razones: La primera que viene todo preparado para conectar los cables con clemas de tornillos y no hay nada que soldar, la segunda que incorpora lo necesario para conectar directamente las señales luminosas que se utilizan en la maqueta para marcar la parada y arranque de los trenes y la señalización en un cuadro de control mediante leds de la posición de los cantones y la conexión de mandos manuales, si bien estos últimos con algunas limitaciones. Esto junto con un manual muy claramente explicado ha hecho que varios aficionados hayan podido montar sus bloqueos automáticos sin necesitar demasiados conocimientos.

Sin embargo como digo, el sistema de control manual tenía algunas limitaciones y por otra parte al comenzar la línea de productos manejados por puertas lógicas, parecía necesario tener un sistema de bloqueo también manejado por puertas lógicas. De entrada se superaban todas las limitaciones del modelo anterior, pero sobre todo se compatibilizaba con los controladores de desvíos y señales luminosas.

Otra cosa es que este nuevo BLKS03 es un poco más para expertos. El anterior venía preparado para hacer un bloqueo con un cableado muy simple y lineal, porque toda la "lógica del cableado" estaba en el circuito. Por el contrario el nuevo es más "abierto" y por lo tanto requiere un poco más de trabajo al instalarlo, pero al ser menos especializado tiene muchas más posibilidades. Al final, este BLKS03 es realmente un relé biestable con cuatro puertas de entrada para cada una de las dos posiciones que puede adoptar. Todo lo demás se hace por fuera.

Pero cuando me puse a hacer el manual, después de describir con detalle el montaje de un bloqueo automático, quise poner unos ejemplos de otras aplicaciones, referentes a situaciones habituales en las maquetas, y ahí fué donde empecé a encontrar posibilidades en las que no había pensado cuando lo diseñé.

Una de las primeras cosas que se pueden hacer con facilidad es una trampa de trenes Yo llamo así a un montaje que sustituye un tren por otro. Los lectores de este blog habrán visto que en muchos casos me he referido a que, en una maqueta, debemos dar la impresión de ver una pequeña zona de una línea ferroviaria, y por lo tanto los trenes deben llegar normalmente desde un túnel, pasar por la maqueta, y desaparecer por otro túnel, dando la sensación de que lo que vemos es una parte de una gran linea. Pero claro, si inmediatamente vemos volver a aparecer el mismo tren por el mismo túnel que antes, se rompe esa ilusión, y resulta evidente que el tren no hace otra cosa que dar vueltas. Una solución elemental a este problema es que cuando un tren desaparece de la vista del espectador sea sustituido por otro, de manera que el tren que vuelve a aparecer sea otro. En mi opinión este sencillo truco, debería estar presente en todas las maquetas, por pequeñas que sean.

Bueno pues utilizando un BLKS03 y un DDESVIO03 se puede automatizar ese sistema, con un esquema como el mostrado a continuación:


No voy a explicar aquí detalladamente los esquemas que voy a incluir en este artículo, porque el objetivo es simplemente anunciar que los esquemas existen, y la utilidad que tienen. Las personas que estén interesadas en ellos podrán abrir el enlace ofrecido al final, que les llevará al manual del BLKS03 , que tiene una extensión mucho mayor de la que sería razonable incluir en este artículo.

Realmente lo de la trampa de trenes es una expresión mía que no es habitual. De hecho eso no es más que una estación automática de dos vías.

Muchas maquetas, en cuanto son un poco grandes, incluyen una estación oculta. En realidad es lo mismo, ya que lo que se pretende es tener en una zona fuera de la vista una cierta cantidad de trenes estacionados y hacer que cuando un tren desaparezca de la vista, vaya a estacionarse en esa estación, y desde ella arranque un nuevo tren que será el que vemos aparecer.  En realidad se busca el mismo efecto que antes pero mucho más perfecto, porque si hay muchos trenes, podemos llegar a ver pasar todos ellos antes de que vuelva a pasar uno que ya hemos visto pasar.  Muchas estaciones ocultas se manejan de forma más o menos manual, es decir que el operador está pendiente de dirigir el tren que quiere apartar a una vía de estacionamiento libre, y luego, también manualmente hacer que salga otro tren que sustituya al apartado. De hecho muchas estaciones ocultas son un verdadero estacionamiento subterráneo de composiciones que se mantienen preparadas para circular, pero que requieren siempre la intervención manual para que entren al circuito visible.

En algunos foros, a veces se suscitan debates acerca de la forma de automatizar una estación oculta. Lo que se pretende, evidentemente es conseguir que cada vez que un tren llegue a la estación, se estacione en una vía que esté libre, y que automáticamente empiece a circular otro tren y salga de la estación. El tren que sale en sustitución del que ha entrado, puede ser seleccionado de forma aleatoria, o puede ser seleccionado mediante una secuencia establecida. Los sistemas aleatorios suelen requerir algo de software, pero el seguir una secuencia fija se puede hacer con un sistema lógico.

Lo malo es que si pretendemos hacer ese sistema lógico a base de relés se llega a unos sistemas muy complejos, y yo lo que he podido ver siempre es un galimatías de relés unidos a sensores de paso y diodos que  me han parecido siempre muy complicados. No es de extrañar porque hay que manejar por un lado desvíos para dirigir los trenes a la vías de estacionamiento, y por otro lado tramos de parada con sus relés correspondientes, que paran y arrancan los trenes

Debo decir que nunca me he metido a analizarlos con profundidad, porque aunque mi maqueta tiene una estación oculta de 6 vías, el tema de la automatización ha estado siempre en fase de lejano proyecto.

Pero al ver que la pequeña trampa de trenes podía hacerla con mucha facilidad, me puse a pesar si no podía utilizar los mismos elementos (BLKS03 y DDESVIO3) para hacer una estación oculta automática de cualquier número de vías.

Bueno, el resultado es este:


Aclaro enseguida que lo que he dibujado es una estación de un número indeterminado de vías, por eso las lineas de puntos por delante y por delante de las dos vías rotuladas como Vía n y Vía n+1 y también la primera vía y la última. En cuanto a cableado he dibujado el correspondiente a la vía 1 y a esas dos vías genéricas contiguas. Con eso queda definido como hay que hacer el cableado para cualquier número de vías. Las flechas hacia arriba indican conexión al circuito siguiente, y las flechas hacia abajo indican conexión al circuito anterior

Se podrá decir que es un circuito complicado, y no lo niego, pero es completo, es decir incluye las lineas de control de tracción (en rojo) las lineas de contro de desvíos (magenta y cyan) y las lineas que manejan todos los sensores que detectan los trenes (naranja y verde)

Se utiliza un módulo BLKS03 por cada vía de estacionamiento y un módulo DDESVIO3 por cada dos desvíos, Y sobre todo, no hay nada más, es decir, ni diodos ni nada más. Además el sistema no solo funciona automáticamente, sino que si se desea puede manejarse de forma manual desde un cuadro de control.

Evidentemente, cuando me llegue el momento, automatizaré mi estación oculta con este procedimiento.

Y ya puestos................

Hace poco un compañero me pedía consejo, porque quería que en su maqueta hubiese una linea de vía única, por la que circulasen trenes en ambas direcciones. Efectivamente en lineas secundarias es muy habitual en la realidad que la línea sea de vía única y los trenes se crucen solamente en las estaciones, lo que implica un bloqueo un poco especial porque un tren tiene que esperar a otro que viene de frente en las estaciones, y solo puede arrancar cuando tiene vía libre hasta la estación siguiente.

Como estaba con este tema, pensé que sería más o menos fácil hacer un control para este sistema de vía única. En principio parecía fácil, porque si consideramos que el tramo de vía entre dos estaciones es un cantón. cuando un tren entra lo puede bloquear como en el caso del bloqueo automático normal, solo que aquí se bloquea la entrada desde ambos extremos.

Pero cuando me puse a estudiar el tema, me di cuenta que se podía producir una situación que no tiene paralelo en el bloqueo automático normal, y es la siguiente: Cuando un tren circula entre dos estaciones, está claro que debe impedirse que entre otro tren desde cualquier de las dos estaciones. Esto hace que con facilidad se de la circunstancia que tengamos dos trenes esperando a entrar, uno en cada estación. Asi que cuando el tren que estaba circulando llega a la estación y libera el cantón ¡arrancarían simultáneamente los dos trenes que estaban esperando! Naturalmente esto no puede ser.

Bueno pues dádole un poco de vueltas al asunto, resulta que tabién este tema se puede resolver con los BLKS03. De hecho en este caso se utilizan tres módulos y el circuito es este:


Muchos cables, si, pero funciona, o eso espero (y todavía quedan bastes bornas sin utilizar!) . Por cierto que la solución a la incongruencia que hacía que arrancasen los dos trenes al tiempo, se resuelve con el truco de que cuando el tren que estaba ocupando el cantón sale del mismo, activa primero un sensor que libera el tramo de parada de la otra estación y después de avanzar unos centímetros activa un segundo sensor que intenta liberar el tramo de parada de la misma estación a la que ha llegado. Y digo intenta porque si en la otra estación había un tren a la espera, el primer sensor lo habrá puesto ya en marcha, y habrá bloqueado de nuevo el cantón,

Todo este tinglado se maneja solo con dos BLKS03. El tercero se usa para cambiar la polaridad de la vía, de manera que los trenes circulen por la vía única en un sentido u otro. Esto se hace simplemente cableando el tercer BLKS03 como un inversor.

Seguro que se pueden encontrar más aplicaciones a este inventillo, pero parece claro que es un elemento muy útil.

El que quiera ver el manual completo del BLKS03 con todas sus aplicaciones y la descripción detallada de los esquemas de conexión, lo puede obtener en este enlace:

Manual BLKS03



miércoles, 17 de junio de 2015

... y un canadiense


Hace unas semanas, publiqué aquí un artículo titulado Comparativa PWM que empezaba con la frase "Esto eran un chino, un alemán y un español......" Bueno, pues hoy habría que completarla añadiendo también un canadiense. Ya comenté hace poco (¿Me han copiado?) que había conocido la existencia de un aficionado canadiense que comercializa un controlador PWM con el nombre de Varipulse 852B. El aspecto a primera vista era tan sorprendentemente parecido al PWM04 diseñado por mi, que la primera idea es que era una copia, aunque ya aclaré en ese artículo que el sistema empleado, basado en un Amplificador Operacional es completamente distinto.

Asi que para satisfacer mi curiosidad, pedí uno, y ayer me llego el envío desde Canadá. Lo pedi en kit para montar, y realmente se monta sin ninguna dificultad en menos de una hora.

Lo primero que hay que decir es que este kit viene con una caja de ABS para montar el equipo, de la que sale un cable largo que lleva tanto la alimentación como la tracción. En definitiva está preparado para ser mantenido en la mano mientras de maneja, algo muy parecido a mi control de teclado para el PWM05. Parece que los aficionados americanos son muy aficionados a este tipo de mandos "Walk around" previstos para manejar el tren mientras el operador camina alrededor de la maqueta.

En la imagen de cabecera podemos ver este controlador montado en su caja, comparado con uno de los míos, también montado en su caja. Se puede ver que el mio resulta un poco mayor.

Pero bueno. lo importante es lo que hay dentro, y si hacemos de nuevo la comparación nos encontramos con esto:



Como puede apreciarse, los dos circuitos son casi del mismo tamaño, aunque el mío sigue siendo ligeramente mayor.

Aquí ya voy a hacer alguna crítica: La construcción del Varipulse resulta más bien frágil: En primer lugar lleva un radiador de aluminio (que en las fotos "publicitarias" de su página Web, han suprimido) para refrigerar el transistor de potencia que constituye la etapa de salida. Lo malo es que ese radiador va atornillado al transistor y por lo tanto cualquier movimiento de esta pieza repercute en las patillas del transistor. Esto hace que con alguna manipulación se pueda partir una de estas patillas. Por otra parte, el montaje de mi controlador se hace con dos tuercas, una en el conmutador y otra en el potenciómetro de mando, mientras que éste Varipulse lleva una sola tuerca en el conmutador. O sea que todo el montaje está fijado por esta única tuerca. En definitiva una construcción mecánicamente más frágil.  Si se monta en su caja y no volvemos a tocar el circuito puede valer, pero si se quiere montar por ejemplo en un panel de mando, es posible que con alguna manipulación se acabe por romper.

También vemos en la imagen como los cables de conexión se sueldan directamente a la placa de circuito impreso, mientras que mi diseño lleva terminales de tipo clema para atornillar los cables, lo que evidentemente permite soltar los cables y volver a atornillarlos cuando sea necesario.

En cuanto a la tecnología, como ya comenté en el anterior artículo se trata de un controlador PWM basado en un Amplificador Operacional. De hecho, el circuito completo viene con las instrucciones y es este:

Nada que ver por lo tanto con mi diseño para el PWM04. 

La primera diferencia importante es que este diseño hay que alimentarlo con corriente alterna, frente a la continua del mio. Evidentemente lo primero que lleva es un puente rectificador y un filtro para convertir la alterna en continua, pero lo han hecho así por una razón muy clara, y es que usan la corriente alterna para hacer oscilar la primera sección del amplificador, obteniendo de esta forma una frecuencia de 50 Hz. Como ya he comentado muchas veces el mío usa 40 Hz y aquí vemos de nuevo como este controlador, diseñado específicamente para el control de trenes utiliza una frecuencia muy baja, frente a lo que es habitual en los controladores industriales para motores, que generalmente están en el rango de varios kilohertzios.

Curiosamente la tensión de alimentación alterna, puede ser de entre 12 y 18 Voltios y la adaptación para que se consiga que funcione para la escala Z, N o H0 se consigue variando el valor de una resistencia. Eso quiere decir que si montamos un equipo para Z no vale para N, a diferencia del mío que puede usarse tanto para N como para Z variando la tensión de alimentación.

A continuación hice unas pruebas en las mismas condiciones que la prueba realizada en el artículo  Comparativa PWM y los resultados pueden verse en este vídeo:



Si comparamos este vídeo con el del artículo de la comparativa, vemos que el comportamiento de este controlador es muy bueno, casi a la altura de lo que veíamos allí para el PWM04 o para el System Gorger. Esto no tiene nada de particular, porque como ya se decía allí los controladores diseñados específicamente para trenes, utilizan una frecuencia muy baja, y eso es lo que marca la diferencia con los equipos de tipo industrial, que tienen un comportamiento bastante peor, cuando se usan para trenes

También vemos que este controlador produce una señal PWM perfecta, con frecuencia constante y anchura de pulso variable totalmente, desde 0 a 100%

En aquél artículo comparaba siempre el valor eficaz de la corriente en el momento en que la locomotora arranca, para establecer la relación entre este valor y la tensión de pico de la onda PWM, ya que cuanto mayor sea esta relación mejor será el comportamiento del controlador para conseguir arrancadas lentas y velocidades especialmente lentas. En este caso, la tensión eficaz en el momento del arranque es de 2,3 Voltios, por lo que para una tensión de pico de 9 V el ratio es de 3,9 . Es un valor bueno, pero no tan bueno como  los que medí en la anterior ocasión para el System Jorger (5) y el PWM04 (6,9)  Y no se trata de un tema puramente teórico: En el vídeo se puede apreciar que la arrancada es más brusca que con el PWM04 y la marcha lenta resulta ligeramente inestable, produciéndose alguna interrupción a velocidad muy lenta.

Al principio me sorprendió esta diferencia de valores, puesto que el osciloscopio muestra claramente una onda PWM de frecuencia constante con ancho de pulso variable, exactamente igual a lo que ocurre con el PWM04. Si la onda es la misma, el comportamiento de la locomotora debería ser idéntico.

Hasta que gracias al osciloscopio, me di cuenta de lo que pasaba: Lo que ocurre es que con el mando al mínimo este controlador no produce ninguna tensión. Por lo tanto las luces de la locomotora están apagadas y no hay ningún sonido en la misma. Por el contrario con el PWM04, aún con el mando al mínimo se producen picos muy estrechos (menos del 1% de Duty) Con estos picos la locomotora permanece parada, pero las luces están encendidas y hay un ligero ronroneo en el motor que indica que éste está intentando arrancar. Por eso en cuanto movemos el mando y la anchura de estos pulsos supera el umbral de arranque, lo que ocurre con 1,3 voltios de tensión eficaz en esa locomotora de la prueba, la locomotora empieza a moverse.

Lo mismo pasaría si el Varipulse empezase a producir pulsos de anchuras del orden del 1% de duty: al llegar a un valor eficaz de 1,3 voltios la locomotora arrancaría con la misma velocidad que con el PWM04.

Pero la cuestión es que no es así: Con el Varipulse si empezamos a girar el mando, inicialmente la tensión sigue siendo nula hasta que de repente aparecen ya los pulsos con un 9% de Duty y su anchura correspondiente. Esto quiere decir que la tensión eficaz pasa bruscamente de cero a 2,3 voltios, y como ese valor es superior al valor de 1.3 Voltios con el que arranca la locomotora a velocidad mínima, el resultado es que la locomotora empieza a moverse ya con una cierta velocidad. Muy pequeña, es cierto, pero superior a la obtenida con los controladores de System Jorger o los míos.

Curiosamente una vez que la locomotora ha arrancado, podemos girar un poco el mando hacia atrás, y se mantienen los pulsos con anchuras menores, y por tanto la velocidad baja, pero como siempre que se lleva a funcionar la locomotora por debajo de su velocidad de arranque, la marcha resulta inestable.

Insisto en que todo esto puede parecer muy teórico, pero basta comparar las imágenes de vídeo del artículo anterior y de éste último para darse cuenta de que la diferencia de comportamiento en el arranque es evidente.

Así que mi conclusión es que este controlador es muy bueno, pero no tanto como el System Jorger o el PWM04.

Lo que tiene también es un ajuste de inercia. Moviendo este ajuste se puede conseguir una cierta simulación de inercia. Pero con un valor muy pequeño (Nada que ver con los más de 100 segundos para alcanzar la velocidad máxima con el PWM05)  Ya he comentado que con controladores con simulación de inercia, mi opinión es que el sistema adecuado de manejo es un Joystick, Naturalmente no es este caso. Aún con la poca inercia que aporta este Varipulse a mi, me resulta impreciso el manejo con el mando rotatorio. Pero admito que todo sería cuestión de acostumbrarse.

Y para terminar, voy a contar algo, que realmente no pasa de ser una anécdota, pero que tiene su moraleja. Como ya he comentado este controlador Varipulse se vende montado o en kit. Yo lo pedí en kit, y me ocurrió que cuando lo monté y pasé a probarlo, me di cuenta que la locomotora funcionaba en un sentido, pero no en el contrario. Naturalmente como se cómo funciona el cambio de sentido me di cuenta de que el fallo no podía estar más que en el propio conmutador. así que, después de comprobar que no era un tema de las soldaduras, desmonté el conmutador y pude comprobar que en efecto era defectuoso.  Como se da la circunstancia de que el conmutador es exactamente el mismo que yo utilizo para el PWM04. cogí uno de los de mi almacén de piezas, lo soldé y funcionó perfectamente.

Evidentemente la culpa no es del vendedor (Ken Stapleton) porque él compra como yo los conmutadores a un suministrador de componentes y no puede comprobarlos.

Pero supongamos que yo fuese un comprador inexperto y me encontrase con ese problema: No tendría más solución que ponerme en contacto con el vendedor, y éste me diría que se lo enviase a Canadá, etc etc. Total: Un gasto importante, mucho tiempo perdido y una sensación de mosqueo en el comprador, que probablemente no iría diciendo nada bueno a quién le quisiera oír.

Viene a cuento esto, porque en muchas ocasiones me han comentado que porqué no ofrezco mis productos en forma de kit, o incluso sólo las placas, con la idea claro, de que fueran más baratos. La explicación la tenemos en lo que acabo de narrar. Yo prefiero siempre enviar los equipos ya montados y los pruebo uno por uno antes de enviarlos, precisamente para evitar estos problemas. Algunas veces ha fallado alguno, no se si por culpa de algún componente defectuoso que ha tardado en dar la cara, o por un uso inadecuado,y en esos casos si que he tenido que pedir que me envíen el equipo para repararlo, pero al menos tengo la garantía de que cuando los envío funcionan bien.