viernes, 4 de mayo de 2018

Nuevos videos




En el artículo anterior, puse un vídeo, en el que se veía un tren funcionando, manejado por el controlador PWM75VO. Sin embargo, como lo hice con un poco de precipitación, quedó un tanto deslucido, asi que ahora con más tiempo he creado uno nuevo, un poco más atractivo y en el que creo que se puede entender mejor su funcionamiento. Es el que vemos en la cabecera de este artículo.

Para evitar distracciones, no he incluido esta vez el velocímetro, de manera que quede bien claro qué es exactamente el controlador y cómo funciona, de cara al que se acerque por primera vez a este dispositivo.

Tampoco se extiende este video en el tema del funcionamiento de los automatismos basados en sensores de vía, ya que esto supone una utilización muy especifica que requiere un montaje especial, lo que también puede dar lugar a que parezca que el PWM75VO necesita todo eso para funcionar.

De todas maneras, como éste es un tema importante, he grabado un segundo vídeo en el cual se ve el sistema funcionando con señales luminosas y emulando lo que sería un cantón de un bloqueo automático:


En este segundo video se ve el sistema instalado en un panel de control, donde, ahora si, tenemos instalado un VELAN para que se pueda ver la velocidad del tren, y que además ha sido calibrado, de modo que las cifras que muestra corresponden a km/h.

Como digo, este segundo video trata de emular el funcionamiento de un cantón de un bloqueo automático. Como en esta casa, los bloqueos automáticos se hacen con módulos BLKS03, hay también un BLKS03, que no se ve hasta el final del vídeo, cuando se levanta el panel del cuadro.

Este BLKS03 está exactamente conectado como se haría para cablear el manejo manual de la señal del bloque, que tiene asociado un conmutador manual. Accionando este conmutador, la señal principal (que está marcada como F2 en el cuadro) cambia de rojo a verde y viceversa. Además en el cuadro vemos tres señales más, que funcionan como avanzadas, es decir que están en verde cuando la principal está en verde y en amarillo cuando la principal está en rojo. En un bloqueo automático este BLKS03 se conectaría además a los sensores de los bloques anterior y posterior para que el funcionamiento de las señales fuera automático.

Nótese que digo que el BLKS03 cambia las señales pero no digo que para y arranca el tren como sería lo normal en un bloqueo automático, porque en este caso no lo hace. En lugar de eso, lo que tenemos es una conexión a la borna AUTO del PWM75VO, de manera que cuando las señales están en verde, la borna AUTO queda conectada a GND a través del BLKS03. Con esto tan sencillo, cuando las señales están en verde, los sensores de vía se ignoran, y cuando la señal está en rojo, el tren obedece a los sensores, y por lo tanto empieza una parada progresiva al pasar por la señal avanzada (en la vía sólo hay una) y se detiene finalmente ante la señal principal. Cuando las señales cambian a verde, el tren hace un arranque progresivo desde la situación en la que esté.

El cableado para conseguir esto, es muy parecido al propuesto en el artículo anterior, pero aquí se utiliza un BLKS03, así que el esquema es el siguiente:




Nótese que el conmutador manual, representado a la izquierda, es el único elemento conectado a las entradas del BLKS03. Como decía, en las otras entrada se conectarían las conexiones a los cantones contiguos para establecer el automatismo del bloqueo.

Existe un tercer video, que incluyo a continuación con un tutorial donde se ve la forma de instalar un PWM75VO y un VELAN en el panel de un cuadro de mandos. Este panel es el que se ve funcionando en el video anterior, una vez añadido el BLKS03 y sus accesorios (conmutador y led). Pongo también este vídeo a continuación, aunque no tiene más interés que para el que quiera hacer un montaje de este tipo:




Espero tener en breve a la venta en la tienda este controlador, en sustitución del nonato PWM74TM, pero todavía tengo que preparar los manuales y demás documentación.

Un poco de paciencia


miércoles, 18 de abril de 2018

Y qué bien funciona!




En el artículo anterior explicaba ya los fundamentos de este nuevo controlador, sobre el que no oculto mi entusiasmo por su perfecto funcionamiento, y por haber cumplido una aspiración perseguida durante bastante tiempo.

Reproduzco a continuación la parte fundamental de su esquema:


La idea fundamental es que hay un chip NE556 que lleva dos osciladores: El primero representado arriba a la izquierda está configurado como un generador de pulsos PWM y genera la señal que se ha resaltado en amarillo como PWM El segundo, representado debajo, está configurado como generador de pulsos de frecuencia variable, y produce la señal resaltada en rojo como CLOCK. Esta última se utiliza como señal de control para los potenciómetros electrónicos U2 y U7, el primero de los cuales varía la anchura de pulsos de la señal PWM y el segundo genera la tensión de comparción W que se compara en el comparador analógico U3.A con la tensión VO generada por RV2 que es el mando de velocidad. La frecuencia de CLOCK se ajusta con el potenciómetro RV3 que es el mando de inercia.

En el corto video siguiente, vemos un montaje para las pruebas efectuadas, en el cual tenemos conectado al PWM05VO, el "simulador de locomotoras", con su motor que hace girar el disco de segmentos de color, y además el voltímetro digital que se utiliza como velocímetro y que muestra la señal W convertida a porcentaje ( 100% serían 5 voltios)  y el osciloscopio que visualiza en su pantalla la señal PWM en amarillo y la señal CLOCK en rojo.



Cuando empieza el vídeo vemos que la señal CLOCK está a su frecuencia mínima, ya que solo aparece un pulso en la pantalla, y la señal PWM está con anchura de pulso cero. Inicialmente se sube un poco el control de velocidad y la velocidad del motor sube hasta que el velocimetro marca 25. Luego se gira más el control y la velocidad va aumentando lentamente según la anchura de pulsos de la señal PWM aumenta.

Obsérvese que la indicación del velocímetro que sería el tanto por ciento de la velocidad actual sobre la máxima, corresponde casi exactamente con el valor de Duty que muestra el osciloscopio (si se llega a ver)

Luego se presiona el botón amarillo y esto inicia una parada progresiva hasta cerca de la parada. En ese momento presionando el botón rojo la frecuencia de la señal CLOCK se multiplica por diez, lo que hace caer la velocidad a cero casi instantáneamente.

Después se presiona el botón verde y actuando sobre el mando de inercia se pone ésta al mínimo con lo cual en la pantalla vemos como aumenta la frecuencia de CLOCK. Con esta frecuencia elevada comprobamos que la velocidad sube y baja muy rápidamente al presionar los botones verde y amarillo.

Ya se que toda esta introducción técnica puede haber dejado frío a mas de un lector, pero desde luego lo interesante viene en el próximo vídeo. He montado mi ya clásico circuito de pruebas para demostrar cómo se traduce esto en el manejo de los trenes, y en este caso, aunque el circuito está seccionado en varios tramos, todos ellos están unidos eléctricamente, como se puede comprobar viendo al principio del video como sólo hay dos cables que van del controlador a la vía, y con esto llega corriente a todo el trazado.

Lo primero que hay que decir, es que este circuito es muy poco apropiado para poder ver los efectos de un controlador que tiene simulación de inercia. Como se puede comprobar inicialmente, una parada o una arrancada progresivas con una inercia ajustada al máximo, necesita que el tren dé más de una vuelta al circuito, para que se complete. Por lo tanto si queremos que en una sola vuelta se pueda ver una parada y una posterior arrancada, hay que  hacerlo con un valor de inercia bastante bajo, y aún así, hacer algún truco para que el tren dé más de una vuelta entre parada y parada. Además debido a esto, algunas paradas resultan demasiado bruscas por el bajo valor de la inercia. Habría que tener un circuito con una longitud de por lo menos cuatro veces más longitud, aunque claro, eso haría muy difícil ver el tren. Así que aceptando estas limitaciones aquí va el vídeo:




Como se puede apreciar, el vídeo hace una presentación progresiva de las distintas posibilidades o modos de funcionamiento del PWM75VO,  Comienza utilizándolo de una forma clásica, es decir tal como se haría con cualquier controlador analógico de los de toda la vida.

Luego pasa a una forma que incluye la simulación de inercia. En este sentido el PWM75VO es análogo al PWM73SI, ya que permite ajustar, incluso con el tren en marcha, una simulación de inercia que puede llegar a ser tan grande que el tren necesite más de un minuto para alcanzar su velocidad máxima desde cero, y asimismo, el mismo tiempo para llegar a pararse desde  su velocidad máxima.

Después se empiezan a manejar los pulsadores luminosos. Como ya se explicó en el artículo anterior, este controlador incorpora tres pulsadores luminosos que activan respectivamente las funciones de aceleración, parada progresiva, y parada inmediata. En esta sección del video se ve como se actúa manualmente con estos botones.

Se hace a continuación un inciso, para colocar el velocímetro VELAN que es un accesorio opcional para los controladores PWM73SI y PWM75VO.  Tal como se explica en las instrucciones del mismo, para conseguir que el velocímetro marque aproximadamente la velocidad a escala a la que se mueven las locomotoras, hay que hacer una calibración del mismo, que depende de cosas como la tensión de alimentación, comportamiento de las locomotoras, etc. Esta calibración no se ha hecho aquí, de modo que la cifra que indica el velocímetro, que está entre 0 y 100 significa el tanto por ciento que la velocidad actual del tren representa respecto de su velocidad máxima.

El vídeo continúa mostrando los modos de funcionamiento más avanzados. En primer lugar se muestra la posibilidad de que los botones de control, se activen automáticamente cuando el tren pasa sobre unos sensores (en ese caso sensores Hall) colocados en la vía. Vemos como, sin tener que tocar estos botones, cuando el tren los activa, las luces de los botones se apagan o encienden y el tren realiza las funciones correspondientes.

Como comentaba antes, la escasa longitud del circuito imposibilita que se pueda apreciar el funcionamiento exacto de este sistema, ya que en una vuelta al circuito no hay espacio para que el tren alcance la velocidad de crucero necesaria para que se aprecie perfectamente una parada con la inercia ajustada al máximo valor, ni tampoco una aceleración con toda la inercia tiene espacio para producirse antes de alcanzar un sensor que le haga empezar a frenar, etc, por lo esta parte requiere un poco de intuición por parte del espectador. Lo que se ha hecho es poner un valor de inercia más bien bajo, y además aprovechar una función que tiene prevista el controlador para otros usos. Se trata de que en las bornas de control, donde conectamos los terminales de los sensores, hay una borna que si se conecta a masa inhibe la lectura de los sensores. Actuando manualmente con un interruptor se quita o se pone esta conexión, de manera que según la posición del interruptor el tren activa o no los botones al pasar sobre los sensores.

Esta posibilidad de inhibir la actuación de los sensores está pensada realmente para utilizar este sistema en combinación con otros automatismos que podamos tener en la instalación. Por ejemplo si tenemos un trazado donde se ha establecido un bloqueo automático, cada cantón llevará un controlador PWM75VO, y se podrá conseguir que los trenes se paren o arranquen de forma progresiva, cuando les corresponda parar frente a una señal principal del bloqueo automático que esté en rojo. Sin embargo, si la señal está en verde, el tren no debe hacer ninguna parada progresiva, ni por lo tanto ninguna arrancada progresiva, sino que pasará por las señales en verde sin modificar su velocidad. Asi que el PWM75VO deberá activar o no las funciones de parada y arrancada progresivas según si las señales están en rojo o en verde. Esto es justamente lo que se muestra en la última parte del vídeo. Aquí se ponen unas señales luminosas (Son poco realistas, pero lo que interesa es que sus leds se vean bien en el video) y como no hay posibilidad de un sistema de bloqueo porque no hay espacio para varios cantones (de hecho ni siquiera para uno) se manejan manualmente con unos pulsadores situados en una plaquita con un relé.  De esta forma se demuestra en el video que cuando las señales están en verde, el tren circula sin detenerse, pero cuando la señal principal se pone roja, y la avanzada en amarillo, el tren empieza una parada progresiva justamente al pasar por la señal avanzada, que le lleva a detenerse justamente ante la señal roja.

Esto se consigue conectando esa borna ("AUTO") de la que decíamos que inhibe la función de los sensores, al propio relé que maneja las señales. En la posición en que las señales están en verde, el relé une esa borna a tierra y por lo tanto los sensores no actúan, mientras que en la posición que la señal está en rojo, la borna está abierta y el tren se parará. Esto es lo que vemos funcionando en la última sección del vídeo.

Obsérvese que con este sistema montado, cuando el tren llega a una señal en verde, el pulsador verde del controlador de enciende y el tren acelera hasta alcanzar su velocidad de crucero. Cuando el tren  llega a una señal amarilla (y no cuando se enciende la señal amarilla) el pulsador amarillo se enciende,  y el tren empieza a decelerar automáticamente, y por último, si el tren llega a una señal roja, se enciende el pulsador rojo y el tren se para ante la señal. Posteriormente cuando esta señal cambie a verde el pulsador verde se enciende y el tren hace una arrancada progresiva.  Esto se parece muchísimo al funcionamiento del sistema ASFA que se ha usado durante muchos años en los ferrocarriles españoles.

Ahora si que voy a tener que ponerme a trabajar par terminar la maqueta. De hecho la maqueta está diseñada contando con un sistema que funcionase así. Por eso no tiene más que cuatro cantones muy largos (el más largo de 13 metros!) y además cada cantón, por delante del punto de parada donde estará la señal principal, tiene un tramo bastante largo pensado precisamente para que los trenes alcancen progresivamente la velocidad de crucero antes de pasar al cantón siguiente

Editado en 21/04/2018

Se incluye a continuación el esquema del cableado utilizado en la última parte del video:


El relé RL1 y los pulsadores P1 y P2 son los que vemos en el video montados en una plaquita de circuito perforada. SA y SP son respectivamente la señal avanzada formada con dos leds en ánodo común de colores amarillo y verde y la señal principal, con leds rojo y verde.  Se indican las identificaciones de los pines de los sensores Hall y de las bornas de la placa del PWM05VO.

Nótese que los semáforos se alimentan desde la fuente de alimentación que también alimenta el controlador (rojo y negro) cambiando de un color a otro según bascula el relé (verde oscuro / magenta)  con su conmutador 8 9 10

En cuanto a los sensores Hall se alimentan desde las salidas Vcc y GND del PWM05VO (amarillo y azul oscuro) y la señal que producen (verde claro y cyan) se lleva a las bornas  H y B del controlador (parada inmediata y parada progresiva)

Los dos sistemas descritos son totalmente independientes. Para evitar que cuando las señales están en verde, se paren los trenes, la conexión de la borna AUTO se conecta o no a la GND mediante el conmutador 3 4 5 del relé y con eso ya queda conseguido que los trenes paren o no según la posición de las señales.


martes, 3 de abril de 2018

Al Fin PWM75VO


Bueno, pues al fin parece que he conseguido lo que tanto tiempo llevaba persiguiendo: Un controlador basado en el concepto de velocidad objetivo.

La historia comenzó en Agosto de 2015 con el artículo Nuevas Ideas  donde expuse el concepto de un controlador basado en este principio y puse un esquema de bloques de lo que debía ser, dándole el nombre de PWM07, así que ya van casi tres años dando vueltas al tema. En el último artículo, Año Nuevo, ya comenté que el parón debido a las vacaciones de Año Nuevo Chino de mi fabricante de circuitos, me había dado ocasión de retomar el tema que tenía un tanto abandonado, incorporando además mis nuevos conocimientos sobre comparadores analógicos.

Al final, con más dificultades de las que yo pensaba, he podido llegar a un diseño que funciona perfectamente y que es el que aparece en la cabecera de este artículo.  Si lo comparamos con el último intento (ver Los últimos desarrollos de Junio del año pasado) podemos ver que este nuevo tiene un aspecto similar con el mismo número de mandos, aunque debo reconocer que el nuevo es menos estético que el anterior, más que nada porque he dejado la parte de control de marcha y paro de forma que sea común con los otros controladores, con lo cual he metido toda la parte nueva en una placa relativamente pequeña.

Por ese mismo motivo los tres botones que controlan las funciones de aceleración frenado y parada (verde amarillo y rojo) son aquí de tipo luminoso, sobre todo porque este tipo de botones permiten agrupar en un solo elemento más pequeño, el botón de mando y el led. Por cierto estos botones parece que se van haciendo más populares que el año pasado y han bajado considerablemente de precio.

Próximamente pondré en este blog, algún video en el que podamos ver el funcionamiento de este controlador manejando algún tren,  pero como anticipo, explico a continuación la filosofía del mismo:

Como decía, en la parte inferior tenemos la clásica botonera con dos botones verdes y uno rojo que activan respectivamente la marcha adelante y la marcha atrás y la parada, exactamente igual que con los controladores PWM72, PWM73SI y PWM74TM.

En la parte superior tenemos un botón giratorio central, que controla la velocidad y otro más pequeño que controla la inercia. Además los tres pulsadores que yo llamo "del ASFA".

Si giramos el mando de inercia, completamente a la izquierda (inercia nula) el mando de control de velocidad se comporta como cualquier controlador clásico: según giramos el mando más a la derecha, el tren circula más deprisa, y si lo giramos a la izquierda lo hace más despacio, así que llevándolo a tope a la izquierda el tren se para.

Pero si ajustamos el mando de inercia a una posición más alta, lo que ocurre es que el tren adquiere inercia, es decir que si giramos el mando de velocidad hacia la derecha, el tren inicialmente sigue a la velocidad que tenía, pero progresivamente va aumentando su velocidad hasta alcanzar la que corresponde a la nueva posición del mando de velocidad. Análogamente, si giramos el mando de velocidad hacia la izquierda, el tren comienza a decelerar hasta que acaba por llegar a la velocidad correspondiente a la nueva posición del mando al cabo de un cierto tiempo.

Precisamente el mando de inercia lo que permite es ajustar el tiempo que tarda en alcanzar la velocidad correspondiente a la posición del mando de velocidad. Por lo tanto en rigor ese mando lo que controla es la aceleración, mientras que el mando de velocidad determina la velocidad en que el tren deja de acelerar o decelerar y se mantiene constante en esa velocidad. Por eso este sistema se llama de "Velocidad Objetivo"

Hay que aclarar que aunque hay bastantes sistemas de control de trenes analógicos que se anuncian como "con simulación de inercia" en la mayoría de los casos este efecto es muy pequeño, y casi pasa desapercibido. Por el contrario el PWM75VO permite regular este efecto desde que sea prácticamente nulo, hasta que se tarde más de un minuto en alcanzar la velocidad máxima partiendo del tren parado. Por supuesto, al manejarse este ajuste con el mando presente en el controlador, se puede modificar el valor de la inercia en cualquier momento, incluso con el tren en marcha.

Por supuesto, como en todos los controladores de esta serie, tenemos, además de los mandos manuales en el propio controlador, la posibilidad de manejar las distintas funciones mediante mandos externos, que pueden ser conmutadores o botoneras externas, sensores mécánicos o de tipo Hall o Reed  situados en las vías y accionados por los trenes, o incluso señales electrónicas de tipo TTL emitidas por una interfase electrónica, un Arduino, etc. Asi tenemos la posibilidad de activar automáticamente las funciones de marcha adelante ("F"), marcha atrás ("R") y parada ("S") como en todos los demás controladores de la serie.

Pero además también podemos manejar así las funciones específicas de este mando, y que funcionan de la forma siguiente:

Activando la función "B" Se enciende la luz amarilla y el tren empieza a decelerar (de acuerdo con el ritmo correspondiente a la posición del mando de inercia) hasta pararse

Activando la función "H" Se encienden la luz amarilla y la roja y el tren se para inmediatamente, con independencia de la posición del mando de inercia (aunque si tiene luces led, éstas quedan encendidas)

Activando la función "T" Se enciende la luz verde y se apagan la amarilla y la roja, y el tren acelera al ritmo indicado por la posición del mando de inercia, hasta alcanzar la velocidad objetivo indicada por la posición del mando de velocidad.

Nótese que estas tres acciones serían las que haría un tren cuando se encuentra con una señal amarilla (aviso de parada) roja (parada) o verde (vía libre) de manera que si tenemos en una maqueta señales por ejemplo de un acantonamiento y ponemos sensores en las vías que se activen al paso de los trenes según la posición de la señal, conseguiremos que cuando el tren llega a cada señal, se encienda en el controlador la luz verde amarilla o roja correspondiente al estado de la señal que ha alcanzado el tren, y no solo eso, sino que automáticamente el tren realiza la acción correspondiente a la indicación de esa señal. Por eso este sistema emula el ASFA (Aviso de Señales y Frenado Automático)

Así que utilizando controladores de este tipo es posible realizar en analógico un sistema de acantonamiento o bloqueo automático en el que los trenes se paren y arranquen ante las señales de forma progresiva. Algo muy parecido a lo que se consigue con el sistema ABC para trenes digitales.

Por supuesto no sólo eso. También por ejemplo la parada en estaciones, que si queremos podemos complementar con un temporizador para que el tren pare un tiempo determinado, y luego arranque de nuevo. También se pueden utilizar los propios pulsadores luminosos del controlador para activar manualmente estas funciones.

La función de parada inmediata (función "H") que enciende la luz del pulsador rojo, tiene un uso importante: Si ponemos un sensor a una cierta distancia antes del punto donde queremos que el tren se detenga, y conectamos este sensor a la función "B", cuando el tren pase por ese punto, empezará a decelerar, pero es muy difícil que llegue a parar justamente en el punto que deseamos que se produzca la parada. Por eso, lo adecuado es ajustar la inercia un poco por encima de lo que haría que el tren se parase en el punto deseado, de modo que al hacer esto, el tren llegará con muy poca velocidad, pero aún con la suficiente par rebasar el punto deseado. Entonces lo haremos es colocar justo donde deseamos que el tren se pare, un segundo sensor conectado a la función "H" De esta forma cuando el tren llegue a ese punto se pararará exactamente en el punto deseado al activarse la función "H"

Con respecto a los sistemas de acantonamiento basados en este controlador hay que tener en cuenta una cosa: En un acantonamiento en analógico, hecho mediante el sistema clásico de relés, los trenes se paran porque entran en un tramo que no recibe alimentación si el tren debe detenerse. Por eso, inevitablemente (o casi) la parada es brusca, y lo mismo ocurre con el arranque. El controlador no interviene para nada en esta parada, ya que se debe a la apertura o cierre de los relés, así que el controlador puede ser el mismo para todo el circuito. Otra cosa es que por otras conveniencias pongamos varios controladores o incluso uno para cada cantón.

Sin embargo si queremos paradas y arrancadas progresivas y utilizamos controladores como el PWM75VO necesitamos obligatoriamente un controlador por cantón, ya que la parada y arranque dependen del controlador, y naturalmente cada tren tiene que hacer las paradas y arrancadas en sus momentos apropiados con independencia de lo que estén haciendo los demás trenes.

Creo que este controlador es mucho más sencillo y eficiente que el PWM74TM, asi que voy a eliminar de la tienda el PWM74TM, que en realidad ha estado anunciado pero no ha llegado a estar a la venta, precisamente por ser un producto demasiado complicado y caro de producir. En cuanto termine las pruebas y haga las correspondientes documentaciones, pondré a la venta este nuevo PWM75VO

Y ahora me estoy pensando si utilizar también en mi propia maqueta un acantonamiento de cuatro PWM75VO. Creo que lo voy a hacer, aunque eso me va a suponer tener que hacer de nuevo la parte central del cuadro de control. Tengo que ver si tengo espacio suficiente.


miércoles, 28 de febrero de 2018

Año nuevo

By Laika ac from USA - Dragon, CC BY-SA 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=31725006

Año nuevo, si, pero en China.

La fama de trabajadores que tienen los chinos, hasta el punto de que cuando alguien no para de trabajar se dice que trabaja como un chino, parece que últimamente está perdiendo un poco de significado, y especialmente en estas fechas en las que celebran el nuevo año. Por lo visto, durante unos cuantos días prácticamente todos los chinos se toman unas vacaciones, y naturalmente las empresas cierran.

Viene esto a cuento de que como los lectores habituales saben, encargo la fabricación de las placas de circuito impreso a una empresa de China, así que cuando esta vez he querido encargar una nueva partida de placas, me he encontrado con que la empresa cerraba unos diez días.

Las placas que quería encargar eran  para el proyecto PWM8ASFA, ya que en la segunda de las placas que se vieron en el artículo anterior, tenía algunos errores, poco importantes porque funcionaba bien, pero que hacían difícil su cableado.

Asi que me quedé unos días parado, a la espera de poder hacer un nuevo pedido. Sin embargo, y ya que vamos de refranes, a mi me es aplicable ese que dice que cuando el diablo se aburre, mata moscas con el rabo, y no podía estarme quieto esperando sin poder avanzar.

La historia es que como ya he contado aquí (Véase: Los últimos desarrollos) Tuve que abandonar el proyecto de un PWM75VO porque era un diseño demasiado complicado, y caro, y sobre todo porque no funcionaba bien, debido precisamente a ser un sistema muy analógico, a diferencia de otros proyectos más digitales, y mi experiencia anterior era más bien en temas digitales.

Sin embargo, el desarrollo del PWM8ASFA que como ya he dicho está funcionando bien, me ha hecho experimentar y aprender algo más sobre circuitos analógicos, y especialmente sobre los comparadores analógicos como el LM311 o el LM339. Entonces me dio por aplicar esos nuevos conocimientos a un nuevo intento de proyectar un controlador  basado en el tema de la velocidad objetivo.

El empeño en hacer eso, no es un puro capricho, sino que se trata realmente de hacer un controlador que pueda manejar por ejemplo un sistema de bloqueo automático, con paradas y arrancadas progresivas. Ya he comentado aquí varias veces que cuando un tren, que va a una velocidad determinada, llega a un punto donde debe pararse, por ejemplo la señal en rojo de un bloqueo automático, debe hacer primero una parada progresiva hasta detenerse, y después, cuando la señal se ponga verde hacer una arrancada progresiva hasta alcanzar LA MISMA velocidad que llevaba cuando comenzó a frenar. Esto, es decir, el automatizar de esta forma las paradas es lo que permite hacer un sistema de bloqueo totalmente real y es lo que desea todo modelista. En digital, aún sin recurrir al control por ordenador, hay un sistema denominado ABC (Automatic Brakes Control) que permite de una forma sencilla hacer esto, pero claro se necesita un sistema digital y además decoders en las locomotoras que reconozcan el sistema ABC.

Hacer esto, en analógico, tiene dos problemas: El primero es que cuando el tren frena, la distancia que recorre hasta pararse es variable en función de varios factores, como son la velocidad que llevaba al llegar, y las características de la locomotora, ya que no todas responden igual. De manera que si la frenada es demasiado fuerte, la locomotora se queda demasiado lejos de la señal y si es demasiado floja, la locomotora se pasa el punto donde debe detenerse. Esto se puede arreglar haciendo que llegado al punto donde debe pararse haya un sensor que al activarse haga que la locomotora se pare inmediatamente, de modo que como la locomotora se supone que llega ya bastante despacio, esta segunda frenada total no es demasiado brusca.

Pero el segundo inconveniente es más difícil de tratar, ya que se trata de que al arrancar y acelerar la locomotora llegue a la misma velocidad que tenía al empezar a frenar, y el problema es: ¿y cómo se yo qué velocidad tenía la locomotora al empezar a frenar? Se trata de guardar el dato de velocidad de alguna manera para luego poder compararlo con la velocidad alcanzada.

Como ya comenté  hace tiempo (Nuevas ideas) la idea ha sido siempre hacer un sistema de comparación entre la velocidad actual de la locomotora en cada momento  y la velocidad a la que se desea que vaya, a la que denominamos velocidad objetivo. Esto es un poco distinto de lo que decía antes, pero mejor. Es decir cuando la locomotora empieza a acelerar no se compara la velocidad que va alcanzando con la que llevaba antes de empezar a frenar, sino con la que se desea que lleve la locomotora. Naturalmente si la locomotora al empezar a frenar había alcanzado la velocidad objetivo esta comparación es igual, pero si por lo que fuera, la locomotora, cuando empezó a frenar, no llevaba ya la velocidad objetivo (por ejemplo porque estaba todavía acelerando desde una parada anterior) este método es mejor, porque la locomotora acabará por alcanzar la velocidad objetivo, con independencia de la velocidad que tuviese al empezar a frenar.

Obsérvese que el operador, para manejar un sistema por velocidad objetivo, lo que debe tener es un mando precisamente para modificar la velocidad objetivo. Si quiere que locomotora vaya más deprisa, sube la velocidad objetivo con el mando, y si quiere que vaya más despacio la baja, y en respuesta a eso, la locomotora varía su velocidad para acercarse progresivamente a la velocidad objetivo. Pero por supuesto la rapidez de respuesta es ajustable, de manera que el tren, ante cualquier cambio de velocidad, reaccionará con mayor o menor rapidez, es decir con mayor o menor aceleración y por lo tanto simulando con ello la inercia del tren.

Como ya he dicho, los primeros intentos para hacer esto han sido digitales. pero claro, para manejar la velocidad como un dato digital se necesitan 8 bits ( los potenciómetros digitales que uso son de 100 pasos)


Esto ha dado lugar a varios diseños que he intentado, como el que vemos en la imagen anterior, y que siempre han resultado demasiado complejos.

Así que este callejón sin salida (o con una salida muy estrecha) se resolvió con algo tan sencillo como utilizar un valor analógico para representar la velocidad, lo que dió lugar al modelo PWM73SI el primer controlador con simulación de inercia sencillo, y que además admite conectar un velocímetro para saber la velocidad de los trenes. Evidentemente esa posibilidad se obtiene midiendo con un voltímetro el valor de la tensión analógica que representa la velocidad.

Sin embargo, el paso siguiente lo di por mal camino, ya que me empeñé en un sistema en el cual la velocidad de los trenes no se alcanzaba por comparación con una velocidad objetivo, sino por una combinación de aceleración y tiempo. El sistema funciona, y de hecho dió lugar al controlador PWM74TM . Sin embargo siempre me ha parecido algo demasiado complicado, asi que aunque figura en la tienda como "NOVEDAD Próximamente a la venta" lleva así varios meses, pero nunca lo he liberado porque no acaba de convencerme. Parece que subsconscientemente estaba esperando una solución basada en la velocidad objetivo.

En realidad lo que yo siempre he querido es un sistema que con único mando, en principio un botón giratorio, el usuario ajusta la velocidad a la que quiere que vaya el tren, y un segundo mando de inercia establece la aceleración con la que el tren tiende a esa velocidad. Sin embargo para que el sistema sea práctico tiene que tener previsto el que al acercarse a una señal roja, el tren decelere y cuando la señal cambia a verde el tren vuelva a acelerar. Como decía al principio, traté de conseguir esto con el PWM75VO (Ver Nuevos desarrollos) pero ya comenté que mi poca experiencia en desarrollos analógicos me llevaron de nuevo a algo demasiado complicado.

Y entonces fué cuando coincidió, el parón debido al año nuevo chino, con lo aprendido últimamente con circuitos analógicos, lo que me dió ocasión de enfrascarme en un nuevo diseño, (provisionalmente un nuevo PWM75VO) que desde luego resulta super sencillo comparado con todo lo anterior. Esto es buena señal porque cuanto más sencillo es un diseño, mas fácil es que funcione bien.

Bueno, las placas para este nuevo diseño están ya en marcha en China, donde parece que todo el mundo está otra vez trabajando, asi que pronto las recibiré junto con las del proyecto PWM8ASFA.

Si todo esto sale bien les tendré que agradecer a los chinos, que gracias a sus vacaciones me dejaron un tiempo de parón que me dió ocasión de resolver el controlador de velocidad objetivo



miércoles, 7 de febrero de 2018

PWM8ASFA

PWM8ASFA

Continuando con lo comentado en el artículo "Detectando trenes (de nuevo)" he decidido intentar crear un sistema de bloqueo automático basado en detectores de consumo asumiendo la limitación de que sea válido solamente para trenes de escala N y escala Z, y utilizando mi sistema PWM como corriente de tracción.  Impongo la limitación de que sea para mi sistema, porque es del único que puedo tener garantía de que funciona, e impongo que sea solo para escala N o Z, porque aunque hay algunos aficionados que usan mis PWM con escalas H0 y también H0e, el mayor consumo de estas locomotoras haría que hubiese que hacer un ajuste distinto de algunos elementos. De hecho ni siquiera descarto que no haya que hacer una versión para Z y otra para N.

Todas estas salvaguardas provienen de que el sistema de detección es muy delicado, ya que una condición es que pueda detectar una locomotora completamente parada en una vía, y como sabemos una locomotora analógica parada puede tener un consumo nulo, con lo cual es indetectable. Afortunadamente mis PWM mantienen un consumo mínimo con la locomotora parada y por eso puedo hacer un sistema muy sensible que la detecte, pero al mismo tiempo ese detector debe resistir sin quemarse el consumo de una locomotora rodando a toda velocidad, y con carga, lo cual puede ser del orden de 200 veces más alto.

En el anterior artículo, un compañero comentó que él había hecho algo parecido, y que para ello se basaba en  los terminales SENSA y SENSB del controlador de motor L298 que ambos usamos. Efectivamente tiene razón, lo primero de todo porque esos terminales están ahí para eso, es decir para medir el consumo, y lo segundo porque al intentar medir la corriente de salida, me encuentro con el problema de que esa corriente puede variar de sentido cuando el tren cambia de dirección, mientras que en los SENS no es así.

Con lo que no me convenció es con el método de medir esa corriente, ya que él emplea una resistencia de valor muy bajo mientras que yo empleo unos diodos para medir la caída de tensión directa en ellos. Después de varias pruebas me convencí de que es mejor este segundo sistema porque la resistencia siempre tendrá una caída de tensión proporcional a la corriente y por lo tanto variable en un amplio margen, mientras que la caída de tensión directa en un par de diodos es prácticamente constante. En la imagen adjunta se ve el sistema que he empleado con dos diodos (D25 D26 y D33 D34) en cada terminal SENS del L298. La tensión en los nodos SENSA y SENSAB es cero cuando el consumo es nulo y del orden de 1,5 voltios, muy constante en cuanto hay consumo, ya sea mínimo o ya sea el consumo máximo.


PWM8W
En la imagen de la derecha se ven claramente las dos parejas de diodos, casi en el centro, y muy próximos a los terminales del L298 que es el gran circuito integrado que vemos en primer término, atornillado a la placa

El método de medir el consumo en los terminales SENSx, tiene un condicionante que es precisamente que son terminales del controlador, y por lo tanto estoy midiendo el consumo de cada uno de los dos canales del controlador de forma global, es decir si con este controlador alimento un tramo de vía con el canal A por ejemplo, y en ese tramo hay más de un tren, el consumo que mido con el SENSA es el total de todos los trenes que haya en ese tramo. Por contra si mido la corriente en la salida, puedo bifurcar la alimentación de ese tramo en varias salidas y poner un sensor en cada bifurcación, de manera que podría saber en que tramo hay un tren y en cual no, aunque todos ellos reciban la corriente de un único controlador.

O sea, por pasiva: tengo que tener un controlador distinto para cada tramo en que quiera saber si hay o no un tren. Bueno, exactamente, como el L298, tiene dos canales, A y B, tengo que poner un controlador por cada dos tramos donde quiera detectar si hay o no un tren.

Como lo que quiero hacer es un sistema de acantonamiento o bloqueo automático, y un sistema así se basa en saber cuando un cantón está o no ocupado, tendría en principio que poner un controlador para cada dos tramos, o bueno,  tengo que saber si hay un tren en cualquier parte de un cantón y además saber si el tren está en el tramo de parada precisamente, asi que puedo hacer varias cosas, pero una forma sería alimentar con uno de los canales del L298 el tramo de parada del cantón y con el otro canal del mismo L289 el resto del cantón. Asi habría un L289 por cantón, con un canal alimentando el tramo de parada y el otro canal el resto. Queda todo muy simétrico y modular, porque puedo hacer módulos, cada uno con un L289, que tengan todas las conexiones para un cantón. Así que para un boqueo automático de N cantones necesitaré N módulos idénticos al mostrado en la imagen anterior.

Estos módulos PWM8W son apilables de manera que puede hacerse un montaje muy compacto. De cada uno salen las conexiones que proporcionan a un cantón la alimentación de corriente PWM y al mismo tiempo detectan por consumo la ocupación del cantón. En ese aspecto son muy parecidos a lo que hacen los llamados "retromódulos" en un sistema digital.

PWM8C
Para completar el sistema, necesito un primer módulo que genere la señal PWM para que cada uno de los PWM8W la envíe a cada cantón, Este primer módulo es el que lleva el mando para variar la anchura de pulsos del PWM y conseguir así que los trenes vayan a más o menos velocidad, y también lleva el mando para cambiar el sentido de la marcha y para dejar todos los trenes parados. 

Este módulo de control se sitúa en la pila, encima de los demás módulos, con lo que queda un montaje muy práctico.

Como se ve en la imagen de la izquierda, éste mòdulo PWM8C se parece a primera vista a un PWM71.  Esto se ha hecho intencionadamente para que en un cuadro de mando puedan ponerse juntos los PWM71 y los PWM8C y se vean iguales desde la parte frontal del cuadro de mando. 

Y.. a todo esto, ¿funciona? . Bueno si. Aquí hay una pequeña prueba: 




Naturalmente eso no son más que unas primeras pruebas con el primer prototipo, pero parece que puede funcionar. Por lo menos se ve lo más importante, que es el hecho de que el sistema detecta una locomotora en los carriles a cualquier velocidad, incluso parada completamente. Y también vemos como inmediatamente que la locomotora deja de hacer contacto con los carriles se enciende el led verde y se apaga el rojo, o sea que el cantón ha quedado libre.


Evidentemente con esto se puede llegar a hacer un sistema de acantonamiento y como vemos, aquí no existen imanes ni sensores en las vías ni relés ni nada parecido. Solo se necesitan los cables de alimentación, para llevar la corriente a la vía y para detectar la presencia o ausencia de las locomotoras.

Por cierto he bautizado a este sistema como PWM8ASFA. Evidentemente PWM se refiere al sistema de corriente PWM que se utiliza, y 8 porque la serie anterior de controladores lleva el número 7.

ASFA es en recuerdo del sistema que se usó (y se sigue usando) en España para controlar el acantonamiento en las redes de RENFE. Las siglas ASFA significan Aviso de Señales y Frenado Automático, y si esto llega a funcionar bién también tendremos unos pilotos que avisan de la posición de las señales y el tren se parará automáticamente si las señales impiden el paso.

La verdad es que si esto llega a funcionar bien va a ser un tema curioso, porque durante los muchos años que existió el sistema analógico como única opción, hubo varios sistemas que pretendían hacer algo así, y mis noticias es que nunca se impusieron, seguramente por la complicación que  suponía, y desde luego también porque los sistemas basados en sensores de paso eran más seguros y eficientes. 

La mayoría de las marcas fabricaban tramos de vías con algún tipo de sensor de paso, bién de tipo mecánico o bien de tipo magnético. Marklin, por ejemplo fabrica las vías 8589, 8529 y 8539 con un sensor mecánico para hacer acantonamientos junto con los relés 8945. y el resto de marcas tenían sistemas parecidos.

 Sin embargo los sistemas basados en detectores de ocupación eran de pequeñas empresas (yo diría que casi artesanales) y nunca tuvieron demasiado éxito. Yo tengo noticias de un producto español que se vendía con la marca TRENICO y por lo que yo sé estaba limitado a cuatro cantones. La dificultad, claro, estaba en que era muy difícil detectar una locomotora analógica parada en un vía, así que se recurría a superponer a la corriente continua de tracción , una corriente alterna de alta frecuencia, que era de valor constante, y se podía detectar si una locomotora la cortocicuitaba. Es realmente algo muy parecido a lo que hace un limpiavías Gaugemaster, y en efecto vemos que el Gaugemaster tiene un piloto que está encendido cuando no hay ninguna locomotora y que se apaga en cuanto ponemos la locomotora en la vía. Es decir que detecta la presencia de la locomotora aún cuando esté completamente parada. (*)

Ya discutía en el artículo "Detectando trenes (de nuevo)", las ventajas y  los inconvenientes de los sistemas de detección basados en sensores de paso, frente a los basados en sensores de consumo. Yo soy partidario de los detectores de paso, pero a muchos aficionados les asusta el complicado cableado que suponen, así como la necesidad de poner imanes en las locomotoras y sensores en las vías. No cabe duda que la instalación de un sistema basado en sensores de consumo es mucho más sencilla. asi que cada uno puede decidir qué sistema prefiere.

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* ¿No se podría hacer un sistema de limpiavías tipo Gaugemaster que hiciese también la función de sensores de consumo para un sistema de bloqueo? Mmm........



lunes, 29 de enero de 2018

Motores con inducido de campana (y III)

Automotor a vapor "Kittel"
Uno de los nuevos modelos de Märklin (Ref: 88145) anunciados con motor de inducido de campana

Toca abordar el tema del cogging. Realmente me he enterado de que existe esta palabra cuando hace unos días, la leí en la página de Maxon relativa a sus motores con inducido de campana, aunque conocía el efecto, pero no había encontrado antes algo serio escrito sobre el mismo. No tiene nada de extraño que no encontrase nada, dado que desconocía la palabra cogging y dado que, por lo que parece, no hay en español una palabra que se haya adoptado para describir ese efecto. Sin embargo, lo conocía, y en algún caso incluso ya hablé sobre él en algún foro. El símil de la carretilla rodando sobre chapa ondulada ya lo emplee hace tiempo en alguno de esos comentarios. (*)

Bien, pues este efecto, que como sabemos de debe a la influencia del campo magnético del estator sobre las piezas polares del rotor cuando el motor gira, se traduce en que a lo largo de un giro completo del motor hay zonas en las que aparece una fuerza (mejor dicho un par) que se opone al giro, y zonas en las que aparece un pàr que favorece el giro. Este par se denomina en inglés "Cogging torque" (**) y como vemos es de sentido alternante lo que da lugar a que el giro del motor no sea uniforme, sino que el motor gira ligeramente más rápido  en unas zonas del giro y ligeramente más lento en otras zonas, lo cual naturalmente se convierte en una vibración, y en definitiva en una pérdida de energía. De todas formas el efecto es pequeño y apenas es apreciable en cuanto el motor coge velocidad y la inercia del rotor girando estabiliza el movimiento.

Algo curioso es que cuando cortamos la alimentación, y el motor se para, lo hace siempre en un punto en el cual el par de coggin es nulo, porque si no fuese así este mismo par le haría seguir girando hasta llegar a un punto de cero, a partir del cual ya no puede seguir girando sin energía porque el par de coggin empezaría a crecer en sentido de oposición al movimiento.

Pero hay una circunstancia especialmente interesante, y es lo que ocurre en el arranque:

Volviendo al símil de la carretilla, la carretilla siempre se queda parada con la rueda metida en uno de los valles de la chapa ondulada. Entonces para arrancar hay que hacer un esfuerzo especial para que la rueda suba hasta la primera cresta. Una vez que se ha llegado a ese punto, la rueda cae sola hacia el siguiente valle, y la inercia de ese movimiento facilita la subida de la cresta siguiente. En resumen se necesita más esfuerzo para iniciar el movimiento que para mantenerlo.

Pues con el motor ocurre igual: si partimos de cero y vamos incrementando lentamente la tensión, al principio el par generado es insuficiente para vencer el par de cogging que siempre está inicialmente en el punto en que hay que vencer el mayor valor desfavorable, Hasta que no se supera el valor de ese par, el motor no arranca. En el momento en que se supera la tensión que produce un par mayor que el de cogging el motor comienza a girar y como a partir de ese momento el par alterna entre favorable y desfavorable el motor sigue girando ya con una cierta velocidad. O sea: el par de cogging es el responsable de que los motores clásicos arranquen ya con una cierta velocidad.

Aqui vemos también la razón de que los controladores PWM consigan arrancadas lentas. La corriente PWM está formada por pulsos muy cortos pero de tensión máxima. Por lo tanto cada uno de esos pulsos produce de sobra un par mucho mayor que el par de cogging y el motor empieza a girar. A partir de ese momento la inercia de giro del rotor mantiene el giro hasta el próximo pulso.

Esa claro que todos los aficionados desean que sus locomotoras se comporten del modo más parecido posible a las locomotoras reales, y uno de los deseos más claros es conseguir que puedan rodar a velocidades muy lentas y que los arranques sean lentos y progresivos. Y acabamos de ver el motivo por el que esto no es posible con corriente continua normal y motores clásicos a causa del par cogging de este tipo de motores.

Desde luego, Marklin ha tratado de minimizar el efecto cogging de sus motores y a esto fundamentalmente se deben los cambios de tecnología que ha ido introduciendo en sus motores de escala Z:

Hacia el año 2000 cambió de motores de tres polos a motores de cinco polos, lo cual, fundamentalmente reduce el efecto cogging y por lo tanto permite un arranque claramente más lento. Los motores de cinco polos tienen más puntos de par favorable y desfavorable que los de tres polos, pero la intensidad del par es menor, asi que el par inicial necesario para que se supere el primer par máximo es menor.

Luego hacia 20013 aparecieron algunos motores con bobinas oblicuas. Esto produce que el par de cogging se "suavice", es decir que los maximos y mínimos se repartan a zonas más anchas y menos intensas, pero el efecto sigue estando ahí.

Y ahora, en 2018,  parece que se ha decidido por un paso drástico eliminando por completo este efecto con los nuevos motores de inducido de campana, en los que en efecto, este efecto no se da

La figura reproducida arriba compara el valor del par motor , con el par de cogging indicando que el motor clásico convencional (en azul) puede tener un par de cogging de alrededor del 4% del par motor. Con un motor "skewed" o sea de bobinas oblicuas, el par de cogging se reduce a menos de la mitad, quedando en un 1,5% (en rojo), y por supuesto, el inducido sin hierro se queda en el 0% (en verde)

A diferencia de los casos anteriores (ligereza y baja impedancia) no veo que de ninguna forma y en ningún caso esto pueda ser perjudicial para el funcionamiento de nuestros trenes, así que creo que es una buena noticia para todos los aficionados.

P.D.:  Me he apuntado en lista de espera para comprar el automotor "Kittel" En teoría sale el segundo trimestre de este año.....ya veremos.

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* Véase este post mío de Febrero de 2015 en Plataforma-N: http://www.plataforma-n.com/index.php?topic=30773.msg391592#msg391592


** He visto en algún caso llamarle en español "par de saliencia" lo cual me parece bastante horrible en primer lugar porque la palabra "saliencia" no está en el diccionario y además esta palabra es un término usado en Psicología para definir la capacidad de una persona para destacar ante los demás. Puestos a inventar yo hablaría de "par de endentado". Al fin y al cabo la palabra cogging viene de cog, diente de una rueda dentada.





sábado, 27 de enero de 2018

Motores con inducido de campana (II)




Los periodistas suenen querer distinguir entre lo que es información y lo que es opinión. Bueno pues yo también quiero hacer  hoy esa distinción, porque todo lo publicado en la primera parte de este artículo era pura información sacada de los catálogos de Marklin de la web de Maxon, y algunas aportaciones adicionales. Pero son solamente descripciones de cómo son estos motores, como funcionan y cuales son sus propiedades. En esta segunda parte me voy a arriesgar a dar mi opinión sobre algunos de estos temas y cómo nos puede afectar a los aficionados

Motor con cabezas oblicuas.
Nos quedábamos en que estos nuevos motores tienen unas características distintas en algunos aspectos a los tradicionales motores que ha usado Märklin en esta escala, La verdad es que teniendo en cuenta que esta aventura empezó allá por el año 1972, los avances tecnológicos han sido mínimos, sobre todo en el tema de los motores, cuya única modificación importante fué el paso de motores de tres polos a motores de cinco polos, que se produjo hacia el año 2000. Luego hubo también unos motores con cabezas oblicuas que pasaron casi totalmente desapercibidos. En casi 50 años la tecnología ha evolucionado y concretamente en lo que respecta a este tema en dos aspectos: Por un lado, ahora, gracias a los procesos automáticos de producción con maquinaria controlada por ordenadores es posible construir motores de este tamaño, con la tremenda precisión que se requiere, sin que el coste sea desorbitado. En segundo lugar, y esto es más específico del tema de motores eléctricos, ahora se pueden fabricar imanes de una potencia mucho mayor que hace unos pocos años A todos nos ha sorprendido la presentación en sociedad del Neodimio, material que hace unos pocos años era poco más que una rareza de laboratorio. La consecuencia es que hoy se pueden fabricar motores adecuados para nuestras locomotoras con prestaciones superiores a las anteriores y seguramente a menor coste.

Decíamos que un motor con inducido de campana, tiene entre sus características un tamaño más reducido y un menor peso que el motor de tres o cinco polos de potencia equivalente. Esto ya es interesante, porque realmente el que una locomotora pese menos es un inconveniente, no una ventaja.

Todos los aficionados a la escala Z estamos acostumbrados a ver que nuestras locomotoras empiezan a patinar en cuanto las cargamos con demasiados vagones o en cuanto pretendemos hacerlas subir por pendientes demasiado fuertes. Naturalmente el hecho de que no tengan aros de goma en las ruedas, como es habitual en escalas mayores, contribuye a esa facilidad  con que comienza el patinaje. Hay quien considera que esto es un grave defecto, pero a mi me parece que es un tema muy real: Cuando un tren real pretende subir por una pendiente demasiado fuerte o lleva demasiada carga también patina. Y la solución es la misma en un caso y en otro: no hacer pendientes demasiado fuertes, no sobrecargar los trenes, y si todo eso no funciona poner dos locomotoras a tirar del tren, o poner una locomotora más pesada.

En efecto, es el peso de la locomotora (el que apoya sobre las ruedas motrices, llamado peso adherente) el que evita que la locomotora patine, tanto en la realidad como en nuestra escala.

Otra cosa que podría ocurrir, es que la locomotora no tenga fuerza suficiente, o sea que sin llegar a patinar las ruedas, la locomotora se pare deteniéndose el motor por falta de fuerza, Esto yo no lo he visto jamás en una locomotora de escala Z (si en otras escalas con aros de goma en las ruedas) así que parece que los motores tienen potencia más que sobrada para arrastrar cualquier tren.

En resumen: que no tenemos ninguna necesidad de motores más potentes y mucho menos de motores más ligeros. La única esperanza es que si estos motores son más pequeños, dejen espacio suficiente para meter contrapesos y aumentar el peso de las locomotoras.

Es curioso que en el tema del peso, Märklin ya lo ha hecho mal en otro aspecto: Desde 2013, Märklin empezó a fabricar las locomotoras de vapor con en bielaje completo. Esto fué una gran noticia, pero también quisieron añadir unos detalles adicionales para reproducir las zapatas de freno,y  algún detalle más. Todo eso está muy bien, pero para poder hacer por moldeado esa filigrana de elementos, decidieron hacer toda la parte inferior de plástico. Es sabido que la tapa inferior de la caja de engranajes de las locomotoras de vapor, era en todos los casos anteriores, una pieza de metal de un grueso notable, que naturalmente pesaba unos gramos y  contribuía a evitar que las locomotoras patinasen, Bueno pues con el cambio a plástico se nota bastante que la tendencia a patinar se ha incrementado.

Al año siguiente yo compre la BR38 (88998) que fué la primera locomotora pequeña que sacaron con bielaje completo. Es preciosa, (véase Marklin 88998) pero patina a la mínima carga que se pretenda arrastrar.

Por cierto, y hablando de peso, si efectivamente los nuevos motores son más ligeros, hay que considerar que la mayor pérdida de peso corresponde a la desaparición del inducido de hierro. Como el inducido es justamente la parte que gira en el motor, quiere decir que la parte móvil pesa menos y por tanto tiene menos inercia. Los fabricantes de motores de este tipo alaban como una gran ventaja esta falta de inercia que hace que el motor empiece a girar a su velocidad máxima en tiempos muy cortos. Pero de nuevo hay que preguntarse si eso es bueno o no, y la respuesta es evidentemente negativa. Muchas marcas de otras escalas ponen en sus motores un "volante de inercia" cuya misión es regularizar la marcha y sobre todo evitar que la más mínima interrupción de la corriente, por ejemplo al pasar por un desvío o un trozo de vía sucio. haga que la locomotora se pare. Marklin nunca ha puesto volantes de inercia en la escala Z pero es evidente que el rotor de tres polos y más el de cinco polos, tienen un peso relativamente importante. Cuando están girando mantienen una cierta inercia que tiene un pequeño efecto de volante de inercia.  Si ahora el rotor, la famosa campana, es mucho más ligera, este efecto se pierde y podría ocurrir que la locomotora se pare a la mínima interrupción. Supongo que Marklin ha adoptado alguna solución sobre este tema, porque si no es así, podría estar empeorando el comportamiento.

La segunda cuestión es mucho más importante, porque se relaciona con la importante bajada de la inductancia del motor de campana. Esta reducción proviene fundamentalmente del hecho de que se ha suprimido el núcleo de hierro del motor clásico. De nuevo los fabricantes de motores presentan esto como una ventaja, y tienen razón desde el punto de vista de que debido a la histéresis, una corriente no constante produce un calentamiento del núcleo de hierro, que se lleva parte de la energía consumida, mientras que al no haber núcleo de hierro en el motor de campana no se pierde esa energía. Se evita por lo tanto el calentamiento por esta causa, y se aumenta el rendimiento energético.  De hecho, este desperdicio de energía que suele denominarse "pérdidas en el hierro", puede llegar a ser el factor más importante de pérdida de energía en un motor clásico, de manera que el de campana, resulta más eficiente por esta causa.

Pero cuando he dicho una corriente no constante no he aclarado a que me refiero. Estamos hablando de un motor de corriente continua, así que la corriente debería ser constante. Bueno, en primer lugar en un motor clásico, aunque la corriente sea continua, debido al juego del colector, en cada revolución del motor la corriente que pasa por los bobinados cambia de sentido un par de veces, y como estos bobinados tienen  el núcleo de hierro se produce la perdida por histéresis aunque la alimentación sea un tensión constante. Pero además en la práctica, en muy pocos casos se utiliza corriente rigurosamente continua aunque por el hecho de que no cambia de polaridad la llamamos así.

Hace tiempo escribí aquí un par de artículos  (Corriente ¿continua?) en que analizaba los distintos tipos de corriente que proporcionan los distintos tipos de controladores que podemos usar con nuestros trenes. Los seguidores de este blog saben que me he dedicado con intensidad al tema de la corriente PWM y naturalmente tengo mucho interés en analizar en qué afecta al tipo de control basado en corriente PWM, la baja impedancia de estos motores. Hay muchos artículos en este blog dedicados a este tema, pero recomiendo a los que quieran tener una buena idea de lo que es y lo que se obtiene con este sistema que vean el artículo siguiente: Comparativa PWM.

Lo primero que se puede deducir del citado artículo es que no basta con hablar de corriente PWM. Es necesario determinar de qué frecuencia es esa corriente, y en el mismo artículo se deduce que los mejores resultados se obtienen con frecuencias muy bajas, del orden de 50 Hz. Sin embargo también se avisa que muchos aficionados compran controladores de tipo industrial para sus trenes, y es seguro que si lo hacen se van a encontrar con un aparato que produce una frecuencia de mas de 20 kiloherzios.Realmente las bajas frecuencias, del orden de 20 Hz se encuentran solamente en controladores PWM diseñados especificamente para el control de trenes, como los que fabrica, System Jörger, Ken Stapleton, o yo mismo. 

Como decía, los mejores resultados para controlar trenes se obtienen con frecuencias del orden de 40 Hz como es el caso de los míos, pero en el artículo anterior se veía un pequeño controlador de tipo industrial de origen chino, cuya frecuencia variaba entre 20000 y 30000 Hz. y no es nada excepcional sino precisamente es lo habitual.

Bien, pues estoy seguro de que un controlador PWM de baja frecuencia, es decir con una frecuencia por debajo de 100 Hz no produce ningún calentamiento detectable en el inducido de campana. Digo que estoy seguro, no por que me lo parezca, sino porque un compañero de foro, que tiene una locomotora 88770 y uno de mis controladores ha hecho la prueba y me ha confirmado que no hay ningún problema. Y tampoco lo habrá con controladores PWM como los de System Jorger, Ken Stapleton ni ningún otro que opere a frecuencia baja, en definitiva con controladores diseñados para trenes. Como ilustración, en la cabecera de este artículo hay un vídeo en el que se ve uno de mis controladores manejando una locomotora de escala Z, y que tiene un osciloscopio conectado para mostrar la forma de onda de la corriente que produce. Se aprecia muy bién que la velocidad de la locomotora responde exactamente a la anchura de los pulsos de la corriente PWM generada y también se aprecia, sobretodo al final, del video, que la frecuencia de ese controlador concretamente es de 31 / 34 Hz

Sin embargo hay que avisar a aquellos que han comprado controladores PWM que son de uso general, y se venden por internet para control de iluminación, control de ventiladores, etc. Casi todos esos aparatos usan frecuencias muy altas, superiores a 20000 Hz, porque es la forma de evitar sonidos por resonancia o parpàdeos cuando se usan para regular luces. Aunque los hayan usado con éxito para sus trenes com motores clásicos, prodría ocurrir que con los motores de inducido de campana tengan problemas de calentamiento.

Es curioso que en este caso la página de Maxon si que admite que la falta de impedancia puede ser un problema con controladores PWM. Se está refiriendo desde luego a sistemas industriales con frecuencias altas, y dice que la solución es poner unas inductancias externas en serie con las bornas del motor. Bueno, claro, es de perogrullo: Si el motor con poca inductancia se calienta, pongamos inductancia añadida por fuera. Pero es también una bonita forma de estropear el efecto de la PWM. Siempre que se va a usar una locomotora en digital o con PWM se recomienda eliminar los posibles condensadores "atiparasitarios" y las "bobinas" (inductancias) en serie.

Todavía tenemos otro caso relacionado con el tema de la inductancia del motor. Me estoy refiriendo a los llamados limpiavías electrónicos, de los cuales los más populares son los que fabrica la marca Gaugemaster. Tan populares son que entre los aficionados se habla simplemente del Gaugemaster para referirse a estos limpiavías, aunque realmente Gaugemaster fabrica muchas otras cosas.

El principio del "Gaugemaster" está comentado en unos cuantos artículos de este blog. Para el que desee saber los fundamentos del sistema, recomiendo en concreto: Gaugemaster II, donde se explica la teoría en la que se basa. En resumidas cuentas el Gaugemaster inyecta en la vía una corriente alterna de alta tensión y alta frecuencia que cuando se interrumpe por una falta de contacto entre los carriles y las ruedas a causa de suciedad en la vía, produce un chispazo que quema la suciedad y limpia los carriles y las ruedas.

Naturalmente después de lo que hemos estado diciendo respecto de lo mala que era una corriente de alta frecuencia para los motores de campana, decir "alta tensión y alta frecuencia" pone los pelos de punta a cualquiera. Más se ponen de punta si conectamos un osciloscopio a la vía cuando hay un Gaugemaster actuando sobre ésta. La imagen es bastante espectacular como se ve en la fotografía siguiente:


Esto es lo que aparece en el osciloscopio cuando ponemos las puntas de prueba en los carriles con el Gaugemaster funcionando, ¡ lo prometo !. Bueno, aclaremos un par de cosas: La linea roja no corresponde a la vía sino que es la entrada de corriente alterna de 50 Hz con que alimentamos el Gaugemaster. También hay que decir que la punta de prueba lleva un atenuador de 1:100 para no saturar el osciloscopio.  Entonces lo que vemos es una salida representada en amarillo que es una corriente alterna de más de 60 KHz (60.22 KHZ se lee en la imagen) que vemos tan apretada que parece una macha amarilla sólida, pero realmente es una onda alterna de esa frecuencia. Como se ve la amplitud de esa onda no es constante, sino que está modulada por la corriente de alimentación de 50 HZ, y además se interrumpe durante los ciclos negativos de esa corriente de alimentación. Medidas más precisas hechas posteriormente me han dado los valores de 58 kHz y 688 Voltios de pico a pico. 

La primera idea es que esos valores son una burrada y que pueden destruir cualquier motor de una locomotora de escala Z sea de campana o sea de lo que sea. El truco está en que eso corresponde a lo que tenemos en la vía cuando no hay ninguna locomotora. En cuanto ponemos una locomotora en la vía todo eso desaparece y en la vía no hay tensión ni frecuencia ni nada. Si la locomotora está parada tampoco habrá tensión de alimentación, o, si conectamos la alimentación, por ejemplo un controlador PWM, aparecerá su característica onda cuadrada con una altura de unos 9 V en escala Z (o 12 V en escala N) tal como veíamos en el video que hay en la cabecera. ¡Nada de 600 Voltios!

Esto que parece complicado de hacer y peligroso por si algo llegase a fallar y todos esos voltios llegasen a la locomotora, en realidad es algo sencillo y seguro pues se debe solamente a la gran impedancia del Gaugemarter. En lugar de extenderme en explicaciones y cálculos de como funciona esto, he hecho una simulación en el programa Proteus, para ver que es lo que pasa y de paso para sacar unas imágenes que ilustren el tema. 

1 Sin locomotora en la vía
En la primera imagen podemos ver el circuito que hace la simulación. Se hace que genere una salida muy parecida a la que genera el Gaugemaster real, y está formada por un generador de señal y una fuente de 50 Hz que modula la señal producida por el generador de señal. La clave del tema es el transformador que se ve en el circuito, que eleva mucho la tensión y por lo tanto crea un agran impedancia de salida. En la parte derecha he puesto los dos elementos que van a simular el motor: una resistencia de 12 ohmios y una impedancia de 100 milihenrios. Estos datos corresponden a un motor clásico- Hay también un interruptor SW2 que permite eliminar la impedancia cortocircuitándola. y así poder simular lo que ocurre con el motor sin inductancia como sería el caso de inducido de campana.

El otro interruptor SW1 conecta o desconecta el circuito de R2 y L1 que  simula la locomotora, asi que al estar abierto como en la figura 1, es como si la locomotora no estuviera, y la acción de cerrarlo equivale a poner la locomotora en la vía.

2. Con la locomotora en la via
Asi que la figura 1 muestra la situación de que no haya ninguna locomotora en la vía. Como vemos en la imagen el osciloscopio virtual de la simulación muestra una imagen muy parecida a la obtenida con el Gaugemarster real. No sólamente el aspecto es similar sino los datos: La sonda de tensión situada en la parte superior permite leer una tensión de 299 Voltios que correspondería a 600 de pico a pico y la frecuencia del generador de señal es de 60kHz, y por supuesto la frecuencia de modulación es de 50Hz. (se ve la onda en rojo). Asi que una situación prácticamente idéntica a la que se obtuvo en su día con el Gaugemaster real.

La figura 2 muestra lo que ocurre cuando cerramos el interruptor SW1 es decir lo que ocurre simplemente por colocar la locomotora en la vía. Lo más espectacular es que los casi 300 Voltios que marcaba la sonda sin locomotora.,  han pasado a una cifra despreciable. Concretamente se puede leer 4.5 E-005 o sea unos 45 microvoltios. y como consecuencia  la intensidad que circula ahora por la locomotora es 3,73 microamperios. Eso y nada es lo mismo.

 Si en esta situación abrimos y cerramos el interruptor SW2 lo que equivale a considerar un inducido con inductancia o sin inductancia, las variaciones son mínimas, asi que se puede concluir que la influencia de la presencia de un inducido con inductancia o sin ella es prácticamente despreciable.

Por último, ya que estamos, vamos a ver que pasa cuando se produce una interrupción, por suciedad en la vía o por falta de contacto:

3. Circuito interrumpido por suciedad
Bueno, si hay un corte en la alimentación, ocurre lo que vemos en esta tercera imagen: En la parte inferior vemos que el circuito está interrumpido en un punto y he situado sondas de tensión a ambos lados de ese corte. Lo primero que vemos es que la alta tensión y alta frecuencia aparecen de nuevo, y podemos leer en la sonda de la parte superior otra vez una tensión altísima, de 562 voltios en la imagen, pero esta misma tensión aparece en el lado derecho del corte. 

Sin embargo por esa rama donde está la locomotora la intensidad es cero, así que por la locomotora no pasa ninguna intensidad y toda esa rama se ha puesto a esa tensión. A la izquierda del corte la tensión es cero y la intensidad también. O sea, en definitiva, que a ambos lados de la interrupción tenemos más de 500 voltios.  Este punto será normalmente, por un lado el carril sucio y por el otro la llanta de la rueda de la locomotora. Lo normal es que entre ambos puntos separados por milésimas de milimetro y con una tensión de unos cientos de voltios, salte una chispa que queme la suciedad que impedía el contacto. En cuanto el contacto se restablece volvemos a la situación de la figura 2

Lo más interesante de esto, es que en ninguna de las tres situaciones pasa una corriente significativa por la locomotora, con lo cual no hay energía suficiente para estropear ni para calentar nada, asi que mi conclusión es que el sistema de limpiavías Gaugemaster es compatible con los motores con inducido de campana.

Bueno, pues nos queda el tema mas divertido. El del dichoso cogging. En el próximo artículo será tratado como se merece.


miércoles, 24 de enero de 2018

Motores con inducido de campana (I)

www.maxonmotor.com/academy

Aunque Märklin había sacado ya algún modelo (88770)  en el que hablaba, de una forma un poco confusa de un nuevo tipo de motor, ("The model has a new exclusive powerful motor") hasta ahora parecía que se trataba de un caso especial debido la original estructura de esa locomotora doble.

Sin embargo recientemente ha aparecido el catálogo de novedades para 2018 y nos encontramos con una irrupción de modelos en los que se anuncia una nueva generación de motores, dándoles el nombre de "motor con inducido de campana". En inglés "bell-shaped armature motor" y "Glockenankermotor" en alemán. Estas son las que yo he localizado en el citado catálogo:

88544 Locomotora eléctrica BR103
88353 Locomotora eléctrica E 41
88185 Locomotora de vapor Clase C de Wurttembeg
81332 Tren Rheingold con locomotora de vapor BR18
88203 Locomotora diesel V 200
88742 Locomotora de vapor BR 064
88227 Locomotora eléctrica E94

Dado que esas son prácticamente todas las nuevas locomotoras, está claro que Marklin ha tomado la decisión de utilizar este nuevo tipo de motor en todos los modelos que vayan apareciendo. Yo siempre me he  quejado del inmovilismo de Märklin, así que en principio parece un cambio importante y hay que suponer que a mejor. De hecho, un espía me dice que la gente de Märklin presume de que con este motor las locomotoras de escala Z funcionan tan bien como las de H0. Por cierto, que esta frase me deja un poco frío porque las locomotoras de Z ya funcionaban como las de H0, si se las alimentaba con PWM. El problema estaba en los transformadores, no en los motores.

Por lo que parece Marklin ha llegado a un acuerdo para que la empres Maxon le fabrique los motores tanto de H0 como de Z. Maxon es una empresa suiza especializada en pequeños motores utilizados en miles de productos, asi que esto es una garantía.

Pero, ¿qué es un motor con inducido de campana?. Con la ayuda de algunos contertulios del foro "Escala-Z" (Gracias, "cavero"!) parece que he llegado a unas cuantas ideas sobre el tema, aunque debo aclarar que dada la falta de información por parte de Märklin, algunas conclusiones pueden ser inexactas.
Inducido de campana

La imagen de la portada (de la web de Maxon)  presenta un esquema de este tipo de motores. En esencia se trata de un bobinado sin ningún núcleo, de hilos de cobre  por lo que adopta la forma de un cilindro hueco. Es como si enrolláramos el hilo en un lapicero, y luego quitamos el lapicero. Pero el cable no va enrollado formando círculos sino que sigue una dirección más o menos paralela al eje. por lo que ese cilindro se desharía fácilmente, pero realmente el aislamiento que lleva el cable se funde durante la fabricación del motor, de modo que queda un bloque con forma de cilindro hueco de pared relativamente fina en la que quedan embebidos los hilos de cobre. Este elemento es la famosa campana y está representada en rojo en el dibujo de la cabecera. Es el inducido o rotor, o sea la parte que gira en el motor.

En el interior de ese cilindro, tenemos un imán fijo de forma cilíndrica unido a la carcasa del motor por la parte abierta (la derecha en la imagen) Es la parte fija del motor y constituye por tanto el inductor o estator, y se  representa en verde en el dibujo

www.maxonmotor.com/academy
El estator está perforado a lo largo de su eje y por ese taladro atraviesa el eje del motor que se sustenta en dos cojinetes en las tapas de la carcasa, Por la parte contraria, (la izquierda en la figura) el inducido acaba en una placa circular donde los extremos de los bobinados se juntan y se conectan a las delgas de un colector con escobillas al estilo clásico.

La carcasa es también de material ferromagnético para conducir el flujo magnético creado por los imanes.

La imagen sobre estas líneas es muy ilustrativa porque muestra el motor a medio desarmar, de manera que vemos el bobinado unido a la placa del colector, y ésta unida al eje, desplazados hacia la izquierda y por el lado derecho quedan la carcasa y el núcleo magnético, unido a la carcasa por la tapa de ese lado.

Vemos que el bobinado gira en el etrehierro que queda entre el imán y la carcasa.

Curiosamente en este tipo de motores es mucho más fácil entender porqué se mueven, que en un motor clásico de bobinados con núcleos de hierro. Como dije los hilos del bobinado van aproximadamente en dirección paralela al eje asi que esto es una aplicación directa de la ley de Loretz. Curiosamente cuando se empiezan a estudiar motores eléctricos, se suele utilizar una imagen como la siguiente:

Como vemos en el dibujo, la corriente circula por una espira que tiene dos ramas paralelas al eje del motor. Sobre estas dos ramas longitudinales es sobre las que aparece la fuerza de la ley de Loretz representada aquí con las flechas verdes. Bueno pues lo que estamos diciendo es que el motor de campana funciona exactamente así, excepto por el hecho de que el imán que genera el campo mágnético, en lugar de ser esas dos grandes piezas roja y azul, es una pieza más pequeña situada en el hueco entre las espiras. Pero el campo magnético es exactamente igual en cuanto a posición y sentido al representado en la figura con las flechas rojas.
El bobinado está compuesto por muchas espiras que van girando y que al situarse en una posición como la del dibujo reciben fuerzas como las F que hacen girar el bobinado.

En otro tipo de motores es difícil llegar a cómo funcionan, pero en este tipo es elemental, ya que coincide con esa sencilla figura, en la que como vemos no hay piezas polares ni nada parecido.

Asi que lo primero qué vemos es que en efecto, aquí hay mucho menos hierro que en un motor clásico, y eso tiene dos consecuencias importantes:

Por un lado se disminuye el peso y el volumen del motor respecto de uno de la misma potencia (o dicho de otra forma podemos hacer un motor más potente con el mismo tamaño)

Por otra parte en un motor clásico, la corriente circula por conductores arrollados alrededor de núcleos de hierro. Esta disposición tiene la característica de presentar una alta inductancia y esto lleva consigo que haya una pérdida de energía debida a la histéresis del hierro, que se traduce en calentamiento. Es lo que se llama en física "pérdidas en el hierro". En este tipo de motores la inductancia es mucho menor asi que las pérdidas son menores, pudiendo obtenerse más potencia sin que el motor se recaliente.

O sea que podemos tener un motor más pequeño y eficiente. Esto ya sería importante, pero hay un factor que para nuestros trenes es mucho más importante, asi que voy a intentar describirlo con detalle. Bueno lo primero que ocurre es que no se como se llama en español. En ingles la palabra es cogging. He estado buscado en internet como traduce la gente esta palabra y me he encontrado con que cuando el que traduce sabe de lo que está hablando, deja la palabra sin traducir, o sea directamente usa cogging. Por el contrario todos los intentos de traducción que he visto resultan rocambolescos.

Una imagen vale mas que mil palabras....
¿Y qué significa cogging?  Imaginemos que tenemos una carretilla de las clásicas de obra, con una única rueda delante y dos mangos detrás para llevarla. y que la hacemos rodar sobre una plancha ondulada como las antiguas uralitas, moviéndola perpendicularmente a las crestas de la chapa, es decir que la rueda va subiendo y bajando según avanza. Cada vez que la rueda sube una cresta, nos exige un esfuerzo extra. Ciertamente una vez que supera la cresta la rueda cae sola,  pero inmediatamente hay que volver a hacer el esfuerzo para superar cada cresta. Y cuando dejamos de empujar la carretilla se queda siempre encajada entre dos crestas, y es casi imposible dejarla con la rueda en la parte alta. Entonces este movimiento en lugar de ser uniforme, exige un mayor esfuerzo y además no permite detenerse en cualquier punto. Exactamente eso quieren decir los ingleses cuando dicen que ese movimiento tiene cogging. Parece ser que deriva de cog que es algo asi como diente de una rueda dentada. Yo no se si hay una palabra en español para referirse a eso, así que de momento lo dejaremos en inglés.

Bueno, pues si nosotros cogemos un motor eléctrico del tipo que usamos en los trenes, y sin conectarlo eléctricamente a nada, ni ponerle nada en el eje, es decir solo y aislado en el mundo, y hacemos girar el eje entre los dedos, notaremos ¡que tiene cogging!. es decir el eje gira, pero presenta momentos en que está mas duro y otros en los que parece que se mueve solo hasta el próximo punto duro. Como el motor está desconectado, no es nada que tenga que ver con la electricidad. De hecho podríamos quitar todo el cobre de los bobinados, y el efecto seguiría igual. Se trata simplemente de la atracción magnética entre los núcleos de hierro de las bobinas del rotor (tengan o no los bobinados de cobre puestos) y los polos del imán del estator. Hay puntos en que las atracciones van a favor del movimiento, y por tanto son puntos "blandos" y puntos en los que la atracción se opone al movimiento y son los puntos "duros". Bueno pues este efecto lo tenemos siempre, tanto si movemos el eje entre los dedos como si el motor está girando cuando funciona. Siempre es un efecto que tiende a frenar el motor, aunque cuando la marcha del motor es un poco rápida es un efecto prácticamente imperceptible.

Peeeero..... Cuando estamos a un régimen muy bajo o pretendemos arrancar lentamente, el efecto es muy significativo. Tanto que cuando decimos eso de que al ir subiendo la tensión lentamente desde cero, inicialmente el motor no gira hasta tanto se alcanza un punto en el que se vence el rozamiento, y el motor arranca es mentira: ¡lo que hay que vencer fundamentalmente es el cogging no el rozamiento! Por eso notamos que los motores de tres polos arrancan peor que los de cinco polos. La diferencia es que los de tres polos tienen menos puntos de cogging pero más potentes mientras que los de cinco polos tienen más puntos pero menos potentes, así que incordian menos.

Bueno, pues lo interesante, es que un motor con inducido de campana ¡no tiene cogging!. Pero nada, o sea cero pelotero. Es evidente porque aquí no hay ninguna pieza de hierro que se mueva en un campo magnético que es lo que daba lugar a cogging. De hecho no hay ninguna pieza de hierro que se mueva.

Parece por lo tanto que las diferencias fundamentales entre un motor con inducido de campana y el clásico motor de polos bobinados, son tres

Menor peso y tamaño para la misma potencia.
Mucha menor inductancia.
Cero cogging

Ahora voy a tratar de analizar cómo nos pueden afectar estas diferencias a nuestros tenes, pero será mejor dejar pasar unos días para ir asimilando el tema.