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.