Luces aleatorias

Decía en el artículo "Tareas del verano" que iba a crear un dispositivo para iluminar los edificios de la maqueta con luces que se encienden y se apagan de forma aleatoria, simulando una casa habitada, donde las personas se mueven de unas a otras habitaciones y encienden y apagan las luces. Todo ello, aprovechando la idea de Arcchistories de poner separaciones internas en sus edificios, de manera que pueda ponerse un led alimentado independientemente en cada uno de los compartimentos así creados

Ya en aquél artículo puse un circuito que podía hacer que un led se encienda y se apague intermitentemente, pero con periodos de intermitencia muy largos, que pueden llegar por ejemplo a 20 minutos, de manera que combinando varios de estos circuitos, con periodos diferentes se consigue que los encendidos y apagados de cada led se dessincronicen de los demás, produciendo una impresión en el espectador de que se encienden y apagan de forma aleatoria.

Así que he encargado unas cuantas placas, y hoy he montado el primer circuito de este estilo que lleva cuatro salidas, a cada una de las cuales se puede conectar un led, y producir el mencionado efecto, de que se encienden y apagan de forma aleatoria. Es más: el circuito lleva una quinta salida fija, es decir que el led que se conecte en ella no se apaga nunca, y además otras cuatro salidas más, que son complementarias de las anteriores, de manera que cuando una de las primeras se apaga, se enciende su complementaria. 

A la izquierda, tenemos una vista del circuito, que como vemos es prácticamente simétrico ya que lleva dos circuitos integrados NE556,, cada uno de los cuales maneja dos de las cuatro salidas directas y sus correspondientes complementarias.

Las primeras cuatro salidas están encendidas el doble de tiempo que apagadas, lo que se percibe como que esos  leds están casi siempre encendidos, y por lo tanto, las salidas complementarias, parecen estar casi siempre apagadas. 

Todo esto permite una cantidad de posibilidades para escoger, al ir a iluminar un edificio, qué habitaciones queremos que se muestren casi siempre encendidas, o casi siempre apagadas, etc

En el video que encabeza este artículo, podemos ver el sistema funcionando en una de las primeras pruebas. Se puede ver que se han conectados una serie de leds, situados en una protoboard, a las correspondientes salidas del circuito. Los leds situados en la parte superior, corresponden a las salidas directas, o sea a las que están "casi siempre encendidas". El led más a la izquierda está conectado a la salida fija, así que está permanentemente encendido, y los otros cuatro se van encendiendo y apagando con ritmos distintos. Los cuatro leds situados en la parte inferior, corresponden a las salidas complementarias, es decir que se encienden cuando una de las directas se apaga.

Algo importante es que el video está acelerado, aproximadamente en una proporción de 3 a 1 ya que según se ve en el cronómetro incluido en la imagen, se han grabado unos 13 minutos y la reproducción sólo dura 4 minutos.  Esto se ha hecho así para que sea más evidente la forma en la que alternan los leds encendidos y apagados, pero el ritmo real es más lento, de forma que se aproxime a lo que sería el encendido y apagado de luces en una casa habitada.

Para poder ver algo más real, incluyo a continuación un segundo vídeo, que no está acelerado, de modo que se puede ver el efecto real, sobre uno de los edificios de Archistories, que ya comenté este verano. Lo único a tener en cuenta es que en el video solo se ven dos fachadas, y realmente el efecto de luces que se encienden y se apagan se produce sobre las cuatro fachadas, y también se aprecia en los tragaluces de las boardillas.

Aunque hay que tener un poco de paciencia, ya que este video dura unos 10 minutos, es la mejor forma de hacerse a la idea de lo que se consigue con este sistema. Realmente el efecto resulta incluso poco llamativo, pero tremendamente real cuando nos percatamos de él.

La luz fija se ha puesto en este caso en lo que sería el zaguán, y por eso vemos siempre luz al otro lado de la puerta, y luego se han puesto dos luces en "habitaciones" que dan a la fachada principal, una en el piso bajo y otra en en el superior y una tercera luz que ilumina una de las ventanas de la fachada lateral. La cuarta, ilumina unas ventanas de la fachada posterior que no se ve en el vídeo, pero si podemos ver su reflejo en los tragaluces del tejado.

Por cierto, es una bonita imagen de este precioso modelo de Archistories, en el que podemos apreciar el exquisito detalle con que están realizados. Baste decir, por ejemplo, que todos esos entramados que simulan madera en las fachadas, no están impresos, sino que son piezas separadas que quedan con un cierto relieve sobre las fachadas.

Un caro capricho

La verdad es que pocas veces se da en nuestra afición, la posibilidad de presentar juntas la imagen de una edificación real, y su reproducción en una maqueta. Sin embargo, eso es lo que vemos en las dos imágenes que aparecen en la cabecera de este artículo. Se trata de un paso a nivel existente en Alemania que tiene una caseta de control en forma de torre. Podría incluso aportar el lugar exacto, pero se trata de una línea secundaria entre dos poblaciones de nombres impronunciables. 

La imagen de arriba, recoge el paso a nivel de mi maqueta, con la reproducción de esta curiosa edificación, cuidadosamente reproducida a escala 1:220, o sea que es más pequeña que mi pulgar. Ya hace unos meses, publiqué aquí que había comprado el paso a nivel de FALLER (ver  Motorización del Paso a nivel de FALLER 282730) con objeto de acoplarle un servomotor controlado por el circuito DRVSERVO que se describía en el artículo Más sobre servos (I). En los videos de esos artículos, vemos el citado paso a nivel de FALLER  funcionando con mi sistema, con toda perfección, pero había una cosa, que no era totalmente de mi gusto: me refiero a la "casita del guardabarreras" que como casi todos los productos de FALLER, resulta demasiado idílica para lo que es un ferrocarril. Seguramente las zonas más sureñas de Alemania, como Baviera, encajan mejor con ese estilo, pero aunque yo no he pretendido nunca precisar en que parte de Alemania se podría encajar mi maqueta, desde que descubrí los modelos de Archistories, he adquirido varios edificios que son más bien propios de la zona Norte.

El caso es que cuando vi, ese modelo, el año pasado por estas fechas, decidí adquirirlo, y cambiar la preciosa casita blanca que acompaña el paso a nivel de FALLER por este adefesio tan auténticamente ferroviario de Archistories.

Primera dificultad: Aunque Archistories tiene tienda, y yo he comprado bastantes cosas, este modelo no se vende en su tienda porque es un producto fabricado en exclusiva  para la tienda 1zu220 que también me resulta conocida puesto que he comprado muchas veces material de esta escala, incluso alguna locomotora, etc. Así que me fui a la citada tienda, y me puse a hacer el pedido, al precio de 34,90 Euros. Sorprendentemente, al confirmar el pedido me sale un mensaje diciendo que no pueden enviar pedidos a España. Como ya digo, yo había ya comprado en esa tienda varias cosas, así que pensé que se trata de un error de la página web. Como seguía apareciendo el error varios días, me decidí a escribirles un correo, preguntando cuál era el problema. La respuesta fue sorprendente: decían que con arreglo a las nuevas normas de la Unión Europea las ventas fuera de Alemania obligaban a que los vendedores abonasen el IVA de cada venta en el país del destinatario, y eso les suponía tal complicación que habían decidido no enviar productos fuera de Alemania.

Ya por amor propio, me comuniqué también con Archistories para preguntar cómo podía adquirir su modelo, y la respuesta fue todavía más sorprendente: Me decían que si conocía a alguien en Alemania, le pidiera el favor de que el hiciese la compra y luego me lo enviase. o si no, que en breve estaría a la venta en Estados Unidos.

Comenté esto en algún foro en los que participo, y el tema dio lugar a varios comentarios, algunos de los cuales confirmaban que esto era así, y sorprendentemente que había aparecido el "Amigo de alquiler", es decir personas o empresas que tenían una dirección en Alemania, y que tu podías dar esa dirección al comprar un producto, y ellos cuando lo recibían, te lo enviaban, naturalmente previo pago de un importe. En este foro (Plataforma-N), se puede ver la conversación a que dio lugar el tema, incluso hay algún enlace a alguno de estos "falsos amigos".

Llegados a este punto, tiré la toalla, y me resigné a que mi paso a nivel tuviera la casita de cuento que acompaña el modelo de FALLER

Sin embargo, el pasado mes de Junio, es decir varios meses después todos los sucesos anteriores, estaba un día buscando en Internet, precisamente productos de Archistories, por si había alguna novedad, y me apareció una tienda de Estados Unidos que ofrecía prácticamente toda la gama de este fabricante, cosa bastante lógica porque como sabemos la escala Z tiene bastante éxito allí, y los de Archistories, se están dedicando a crear modelos de estilo americano para aprovechar este mercado. Y oh, maravilla, allí estaba a la venta la famosa caseta que tanto tiempo venía persiguiendo, al precio de 38,99 USD. Bueno, pensé es casi el mismo precio que en Alemania, aunque naturalmente había un cargo por embalaje y envío que dejaba el precio final en 44,98 USD. Bueno, vale...

Hice el pedido, pago por PayPal, y a esperar la llegada del paquete. Bueno pues lo que llegó fue un E-mail del vendedor disculpándose porque ellos no vendían fuera de Estados Unidos y esos eran los precios para el mercado interior. Asi que me ofrecía dos opciones, aparte de la de renunciar, que sería un envío "1stClass" al precio de 17,99 USD y otra opción "Priority Mail"al módico precio de 39,99 USD

Estuve a punto de renunciar, 'pero la verdad es que estaba encaprichado con la dichosa torreta, así que le acepté el envío  "1stClass" y le aboné los 17,99 USD.

Bueno, la cosa parecía que iba bien, porque recibí un correo del transportista (una empresa desconocida para mi) con un código y podía hacer el seguimiento de por donde andaba mi paquete, que por cierto salió de California, asi que de entrada se atravesó todo Estados Unidos.

 

Al cabo de unos días se situaba ya el paquete en el aeropuerto de Barajas, y yo esperaba recibirlo en cualquier momento. Sin embargo, van pasando días y el paquetito sin llegar, hasta el punto de que me fui de vacaciones y no había ninguna novedad. Afortunadamente mi hijo vigilaba el buzón y me dijo que se había recibido un aviso de ¡¡ CORREOS !! diciendo que tengo que recoger un paquete en la oficina de Correos. Como ya me se que los de correos exigen ir con el carnet de identidad entre los dientes para recoger un paquete, me tuve que venir a Madrid, y pasarme por la oficina de Correos a recoger el famoso paquete. Por cierto, ¿quién ha metido a Correos en este tema? ¿no venía por una agencia de transportes a mi domicilio? Estoy acostumbrado a pedir a China placas de circuito impreso y me llegan puntualmente a casa en dos o tres días.

Bueno pues llego a la Oficina de Correos, con mi DNI, y el aviso recibido, y en efecto la empleada aparece por fin con el paquete (realmente un sobre acolchado) y me dice que ¡tengo que abonar las tasas de Aduana!

La verdad es que no recuerdo cuánto importe eran las famosas tasas, pero decidí cerrar los ojos, pagar y llevarme por fin a casa la famosa torre. No cabe duda que he cumplido mi capricho, pero desde luego ha sido un caro capricho.

Hoy después de la pausa veraniega, y de la construcción de la maqueta de encargo que comenté en el artículo anterior, por fin he podido montar la carísima torre junto a las barreras del paso a nivel, y para celebrarlo, he conectado provisionalmente el circuito que alimenta la luz de la torre y el movimiento de las barreras. ¡Y grabar por fin el vídeo que aparece en la cabecera!

Off topic

Seguramente, los (pacientes) seguidores de este blog, habrán pensado que "ya está otra vez Ignacio vagueando en vez de dedicarse a los trenes" a la vista que no he publicado nada en todo el mes de Octubre.

Sin embargo, esta vez, tengo una justificación, y es que, a través de un amigo, me ha llegado el encargo de hacer profesionalmente una maqueta, para una empresa que se dedica a instalación de "huertos solares". Parece ser que buscaban quién les hiciera esta maqueta, que no debía limitarse a una mera reproducción del aspecto general, como es habitual en arquitectura, sino que querían que sirviese también de demostración del funcionamiento de su sistema que controla la orientación de los paneles solares en las distintas horas del día.

Entonces este amigo, se acordó de mi, y me propuso el reto de hacer esta maqueta que debería ser funcional, sabiendo que yo era aficionado a las maquetas de trenes y que en éstas no solo los trenes se mueven, sino que hay además otros artilugios (desvíos, pasos a nivel, señales mecánicas, puertas de cocheras.... ) que también tienen incorporado movimiento.

La verdad es que me pareció un tema interesante, a pesar de que mi poca experiencia en la decoración de maquetas, podía ser un inconveniente a la hora de hacer precisamente la "parte fácil" que está formada por una estructura de perfiles de aluminio atornillados y por los propios paneles. Sin embargo, lo que pareció un grave problema a a otros posibles competidores, como es el sistema de movimiento, a mi sonó conocido, pues se trataba de conseguir un movimiento lento que abarcase solamente un cierto ángulo. A mi esto me sonó inmediatamente a las barreras de un paso a nivel, y recordé que hace poco hice un sistema para mover estas barreras con un relé de aeromodelismo, y un sistema de control de diseño propio (véanse los artículos DRVSERVO y siguientes)

Así que acepté el reto, y he pasado el último mes dedicado a tiempo completo a este tema. Tal como me temía lo más difícil ha sido realizar esta reproducción de la estructura, y para ello he empleado perfiles de PVC y de Estireno, y unas cuantas toneladas de pegamento de cianoacrilato, Hice pruebas con pegamentos más específicos para plástico, pero no me dieron tan buen resultado, y sobre todo el Super Glue, al secar casi instantáneamente, permite ir más deprisa en el montaje.

Una cosa curiosa es que la estructura que se pretendía reproducir, era toda ella atornillada, y parecía que prescindir de los tornillos y pegarlo todo, le iba a quitar mucho atractivo a la maqueta, pero claro, tenían que ser tornillos (con sus correspondientes  tuercas y arandelas) muy pequeños, que no son fáciles de encontrar. Al final en Amazon encontré unos juegos de tornillos que incluyen la métrica M2, o sea de 2 mm de diámetro, que teniendo en cuenta que la escala de la maqueta es 1:10 correspondería a tornillería de métrica M20, lo cual cuadraba muy bien con el original. Se trata de auténticos tornillos metálicos y sólo estaba el inconveniente de que eran negros, mientras que en la estructura real se usa tornillería galvanizada. Me plantee incluso darles una pincelada a cada tornillo con pintura de aluminio, la misma que lleva toda la estructura, pero era un trabajo de chinos y me pareció que dejando los tornillos en negro, resaltaban más y eso le daba un cierto atractivo a la maqueta al resaltar que se trata de estructura atornillada.

La idea inicial era hacer todas las uniones pegadas, y añadir los tornillos como "decoración", pero me di cuenta que en muchos casos podían hacer realmente su función de unir las piezas sin usar pegamento, lo cual tenía la ventaja de que si era preciso podía echar marcha atrás y desmontar algo para corregir o mejorar algo.

También he utilizado la técnica, aprendida de mi experiencia en hacer cuadros de mando para las maquetas y los diversos controladores que se han visto en este blog. Como ya he explicado aquí, se crean los paneles haciendo un dibujo en ordenador, que se imprime sobre papel fotográfico autoadhesivo, el cual a continuación se plastifica (ver Otro avance) y se pega sobre una lámina de PVC espumado. Con esta técnica está hecho el propio cuadro de mandos de la maqueta y también los paneles solares.

Y, claro, por último estaba el tema del movimiento. Diseñé un sistema basado en unos hilos que tiran alternativamente hacia un lado y hacia otro para hacer girar la parte móvil de la estructura. Estos hilos se mueven gracias un cabrestante acoplado a un servo de aeromodelismo, el cual se controla con un DRVSERVO. Pero aquí tuve un fallo, ya que no es lo mismo mover un par de barreras de un paso a nivel de escala Z que dos hileras de paneles de unos 20 x 10 cm, y sobre todo por el rozamiento que introducen las rótulas sobre las que se apoyan las barras que soportan los paneles. Así que cuando probé el funcionamiento, comprobé que el pequeño servo que tenía intención de usar se quedaba muy corto de fuerzas. Al final tuve que buscar un hilo mucho más fuerte que el previsto, el cual encontré revolviendo de nuevo por Amazon hasta que encontré "hilo encerado para coser cuero" y desde luego tuve que pedir un servo mucho más potente. Al final, seguramente me pasé de tamaño con el servo, pero conseguí hace funcionar el artilugio.

Y ahí lo tenemos, en la imagen de la cabecera, demostrando que el trabajo está cumplido.

Me propongo retomar inmediatamente el trabajo en mi abandonada maqueta de trenes, aunque.... mi amigo me ha dicho algo de que si ésta les gusta, a lo mejor quieren más maquetas 😧

Tareas del verano

 

Como ya comenté, mi propósito para estos meses de verano, en los que estoy alejado de mi maqueta, era montar algunos edificios de Archistories que había adquirido hace ya algunos meses.

La imagen de cabecera corresponde a fotografías del catálogo de Archistories, de dos de los edificios que tenía previstos para el montaje, y he preferido poner estas imágenes prestadas, en lugar de fotografías tomadas de mis propios edificios montados, porque estas fotos, al incluir una parte de paisaje, resultan más favorecedoras que las que puedo hacer yo de momento.

Lo que si puede resultar interesante, es una imagen tomada durante la construcción de una de estas casas, así que la incluyo a continuación, recogiendo el ambiente de mi pequeño taller vacacional, durante el montaje de estos edificios.

Para quién no se haya hecho idea de como son estos kits de la tecnología cartón cortado con laser, puede ver en la imagen en primer término las piezas de cartulina troquelada de las que separamos las piezas individuales con que montamos la construcción, que se ve detrás en una fase intermedia. También vemos, una esquina del manual de instrucciones que nos guiará durante el montaje.

Se parece por lo tanto bastante al montaje de edificios de plástico, que es habitual en marcas como Faller, Kibry, etc, pero hay algunas diferencias importantes: La primera , y fundamental es que el material es cartulina, y por lo tanto mucho más fina que cualquier pieza de plástico inyectado. Pero incluso siendo todo de cartulina hay diferencias importantes entre una partes y otras, ya que algunas, que son más gruesas, resultan más resistentes y forman la estructura que soporta el edificio, mientras que otras son mas finas, y algunas fínísimas, forman desde el recubrimiento de fachadas, a detalles de entramados, viguería y barandillas. Las piezas de cartulina son también de colores diversos y no solo eso sino que muchas tienen impresa una textura, como ocurre con piezas de madera, o tejados de teja o pizarra. Como ya he comentado el trabajo es francamente más delicado que con los edificios de plástico, pero se obtiene una finura de detalle incomparablemente mejor que con los modelos de plástico.

Y ahora, voy a comentar un detalle que me parece fundamental, de cara a obtener un máximo realismo cuando se instalan estos edificios en una maqueta: Me refiero al tema de la iluminación interior, Es sabido que los edificios de plástico, suelen ser completamente huecos, y están previstos para colocarles en su interior un bombilla o un led que al encenderse ilumina el interior, y la luz se ve por las ventanas. En algunos casos, si el edificio tiene varios cuerpos puede ser factible colocar una luz distinta en cada zona, pero siempre iluminando todas las ventanas de la zona.

Esto resulta un poco irreal, porque normalmente en un edificio no vemos todas las ventanas encendidas a la vez, sino unas cuantas solamente, y además a lo largo del tiempo unas luces se deberían apagar y otras encenderse, de forma más o menos aleatoria, simulando que las personas que habitan la casa se mueven de unas a otras habitaciones.

Hacer esto, en los edificios clásicos de plástico, es muy complicado, porque supone iluminar cada ventana de forma independiente. Los pocos aficionados que se han decidido por esto, utilizan normalmente un LED SMD en cada ventana, pero aún así resulta poco real porque la luz es demasiado puntual. 

Bueno, pues los edificios de Archistories tienen un sistema que permite hacer esto de forma relativamente sencilla. De entrada hay que decir que al tener los edificios una estructura de cartulina negra gruesa, que incluye suelos, paredes y tejados, y que además encaja en todos los bordes con total precisión, no hay la más mínima fuga de luz, si no es por los huecos que esta estructura tiene previstos en correspondencia con las ventanas y puertas. Esto contrasta con lo que ocurre con los edificios de plástico: de entrada hay que forrar el interior con unas máscaras de papel negro para bloquear la luz, pero esas máscaras quedan separadas de las paredes, y muchas veces dejan huecos por los que se fuga la luz. 

Pero además, la gran idea de Archistories es que los edificios están divididos interiormente con piezas de cartulina, análogas a las que forman las fachadas, pero en este caso formando tabiques y forjados interiores, que independizan cada "habitación"

Véase en la imagen adjunta, cómo a cada ventana o grupo de ventanas, corresponde interiormente una habitación que puede ser iluminada con un led independientemente del resto de habitaciones. También vemos como la base está perforada con taladros correspondientes a cada habitación, para pode introducir los leds y los cables de forma independiente. 

El edificio mostrado tiene en realidad tres pisos, asi que por encima del nivel que vemos, hay otros dos pisos más con el mismo sistema de tabiques y taladros. Lo único con que hay que tener cuidado, es que en el caso de varios pisos, habrá que instalar los leds y los cables antes de cerrar las paredes y tejados, porque hacerlo luego puede ser muy complicado.

Seguro que algún lector se habrá dicho: Vale, pero si colocamos un led en cada habitación (o casi) ¿cómo  hacemos para que esos leds se enciendan y apaguen de forma aleatoria?

Bueno, en primer lugar hay que decir que yo ya diseñé un circuito para hacer esto, en mis primeros tiempos de desarrollos de circuitos electrónicos (ver Otro más de Febrero de 2014 ) y además existe algún producto comercial que también lo hace, pero naturalmente, a estas alturas de mi afición, he querido diseñar un nuevo circuito, lo más simple posible, para conseguir esto.

Realmente la idea es muy simple: Yo puedo hacer un circuito que encienda y apague un led de forma intermitente, simplemente utilizando un circuito integrado NE555 El circuito es tan sencillo como esto:

Si alimentamos este circuito con 12 V , la salida OUT se enciende y se apaga de forma intermitente de manera que conectando ahí un led (con su correspondiente resistencia)  ya tenemos una luz intermitente. 

Los valores de R2 R3  proporcionan el tiempo de intermitencia, de manera que con los valores indicados de 500k  el tiempo de intermitencia es de unos 20 segundos pero pasando a valores superiores aumenta proporcionalmente, de modo que con 5 M son unos 20 minutos. 

La idea es hacer un dispositivo que contenga varios de estos circuitos con tiempos bastantes diversos, de manera que una vez en marcha, las diferencias de frecuencia de unos a otros consigan que se dessincronicen todos ellos y produzcan el efecto de luces que se encienden y se apagan de forma aleatoria.

Bueno, pues en ello estoy, y en cuanto pueda voy a encargar unas cuantas placas para hacer estos circuitos, y probarlos.

Plato de espagueti ?

Me apresuro a abrir este nuevo artículo, al haber recibido un par de comentarios sobre el artículo anterior (Me encanta que los planes salgan bien!) que me indican que no se ha comprendido bien el trazado de mi maqueta, seguramente por culpa mía, al no haberlo explicado ni siquiera mínimamente.

Efectivamente, la impresión que da, al mirar la fotografía donde se ven todas las vías ya colocadas, es la de un montón de vías que van y vienen por todos los lados, cosa que a mi me produce especial rechazo, y que los aficionados experimentados suelen denominar despectivamente como "Plato de espagueti" Yo siempre digo que una maqueta bien concebida debe intentar imitar el aspecto de una instalación ferroviaria real, y cada elemento que se representa debe tener una función evidente que reproduzca lo que sería un pequeño sector de una zona ferroviaria.  

Por eso suelo protestar de las maquetas atestadas de vías sin una función clara, y también de las maquetas en que resulta evidente que los trenes no hacen más que dar vueltas en círculos, en contra de lo que ocurre en una instalación real, en la cual los trenes llegan y se van sin que los volvamos a ver repetir su trayecto en unos pocos segundos.

Esta maqueta está hecha precisamente con esta idea, así que evidentemente os debo una explicación, y como os debo una explicación os la voy a dar, que diría Pepe Isbert.

Lo primero que hay que aclarar es que, ni mucho menos, quedan a la vista todas las vías, sino que cuando se haga la decoración, la mayoría quedarán ocultas. De hecho, todas las que están a un nivel inferior a la estación principal quedan ocultas por el terreno , que estará más o menos a ese nivel, En la imagen de la cabecera de este artículo, se repite la misma imagen que en artículo anterior, pero aquí se han borrado todas las vías que quedarán ocultas. Además en la parte derecha, habrá un promontorio, en cuya cima irá la maqueta del castillo de  Neuschwanstein. Este promontorio, ocultará el bucle que tiene la vía en esa zona, por lo que tampoco se verá esta zona de la vía.

Entonces ¿qué es lo que se ve? Pues si nos fijamos en la imagen, lo que el espectador ve es una estación, con siete vías de andén, y una zona de servicios, con puente giratorio, rotonda talleres, aguada, carboneo, etc. 

La estación pertenece a una línea de vía doble, de la cual vemos solo una mínima parte en la parte superior derecha que sale de un túnel, y después de atravesar la estación, ya vemos una parte apreciable de vía que da una amplia vuelta, después recorre una zona casi recta, y de nuevo gira para pasar sobre las vías de entrada a la estación, y después de hacer una curva en S rodeando el promontorio, desaparece por la boca de un túnel introduciéndose en el citado promontorio.

En definitiva, una estación de mediano tamaño, con sus correspondientes servicios, situada en una línea de vía doble. Como antes decía algo perfectamente identificable, y absolutamente normal en cualquier instalación ferroviaria.

 La única concesión que se ha hecho, es que la vía tenga un recorrido que la hace volver a pasar sobre las vías de entrada a la estación, cuando lo normal, es que esa línea se alejase por la izquierda, pero naturalmente esto habría supuesto duplicar el tamaño de la maqueta.. Y tampoco esto es algo absolutamente insólito: Hay líneas reales en las que se producen situaciones parecidas, como la famosa espiral que recorre el Bernina expreso, que vemos en la imagen.

Queda pues claro, que la línea sale de un túnel, y acaba desapareciendo por otro, y que evidentemente, por la cota, y la orientación, no son las dos bocas de un mismo túnel. Como tantas veces he escrito, los trenes llegan de lejos por un túnel, pasan o paran en la estación y vuelven a irse lejos por otro túnel.  Eso es exactamente lo que veríamos si estuviésemos viendo desde la distancia una estación de ferrocarril en una línea real.

Entonces, ¿para qué son el resto de la multitud de vías que lleva la maqueta y que no se van a ver? Pues aunque parezca mentira, son para simular una circulación realista, es decir, para evitar el efecto de que veamos el mismo tren pasar y pasar continuamente haciendo el mismo recorrido una y otra vez.

En realidad, el esquema global de la vía, corresponde a un "hueso de perro",  cuyo esquema vemos abajo, y en este caso la estación estaría en la zona delantera, donde vemos algún desvío, y las vías visibles serían las rojas y las ocultas las azules.

Con este esquema, cuando un tren saliera de la estación por una de las vías y se metiera en una de las vías azules, inmediatamente saldría por la vía paralela, y lo veríamos llegar a la estación de la que acaba de salir, pero en sentido contrario. 

El truco está en conseguir que cuando un tren entre a la zona oculta, se pare allí, y sea sustituido por otro tren, que será el que vemos salir, de modo que al no volver a ver el mismo tren, se deshace el efecto de comprobar que hay un solo tren dando vueltas indefinidamente.

La forma de conseguir eso, es hacer lo que se llama una estación oculta automática. En mi maqueta fue casi lo primero que hice, y podemos ver su construcción en artículos como estos: Estación oculta I   Estación oculta II  o Prueba final   Como puede verse en el video que hay al final del último de esos artículos, cada vez que llega un tren, entra automáticamente a la primera de las ocho vías que esté libre, y a su vez arranca el tren que estuviera estacionado en la vía siguiente. Por lo tanto, si hay ocho vías de estacionamiento, cuando un tren se mete por el túnel, tienen que salir siete trenes distintos antes de que podamos volver a ver el que entró. 

La estación oculta está justo debajo de la estación principal, así que los trenes tienen que descender hasta ese nivel para llegar a la estación, y volver a ascender cuando vuelven a salir para llegar a la estación principal. Con objeto de tener acceso con la mano a esta estación oculta, para resolver descarrilamientos y demás problemas, la estación oculta está 15 cm por debajo de la principal, así que esa es la altura que deben bajar y volver a subir los trenes. La forma clásica de resolver estas diferencias de altura, es hacer una rampa helicoidal (también llamada rampa espiral) pero en vez de hacerla de forma circular, dado que quería una longitud muy grande para que la pendiente fuera pequeña, lo que hice es una rampa que da una sola vuelta pero siguiendo el contorno total de la maqueta 

En el esquema precedente se identifican perfectamente la estación principal, en rojo, y la vía visible en verde claro. También vemos el bucle inferior y la estación oculta en azul oscuro, y la rampa que une el nivel de la estación principal, con la estación oculta y que se representa en azul claro.

A la derecha, en color verde oscuro, está representado el bucle superior, que como decíamos está en el interior del promontorio que sirve de base al castillo. Se puede observar, que en este bucle, que debería ser de vía única como el inferior, la vía se bifurca en dos vías paralelas que vuelven a juntarse. Esto funciona como una mini-estación oculta, que permite tener un tren estacionado en una de las dos ramas paralelas, y cuando llegue otro tren dirigirlo a la rama que esté libre, parándolo allí, al mismo tiempo que arranca el que estaba parado en la otra rama. El proceso se puede repetir de forma indefinida de forma que cada vez que un tren entra en ese túnel, aparece otro tren en sentido contrario, pero el que acaba de entrar permanece parado y oculto hasta que llega un nuevo tren. 

Con esto queda justificadas cada una de las vías que incluye este proyecto, y como se puede ver se trata de que el espectador tenga una vista similar a lo que podría contemplar viendo una estación real de ferrocarril.

Bueno, una cosa adicional que ha influido en el diseño de esta maqueta es conseguir que puedan circular trenes largos. Esto ha influido en el diseño de las vías de la estación principal, así como las vías de la estación oculta y también de la mini-estación oculta. Las vías de la estación principal, tienen una longitud "entre piquetes" de alrededor de un metro, que en escala Z corresponde a 220 m, lo que permite formar trenes realistas de muchos vagones. Sin embargo estos trenes largos tienen un peligro, y es que si tienen que superar pendientes pueden hacer que las locomotoras patinen. Por ese motivo las pendientes se han calculado meticulosamente, imponiendo un tope de 15 milésimas. Este ha sido otro motivo para hacer tan larga la rampa helicoidal, 

Me encanta que los planes salgan bien!

En la figura de portada, tenemos dos imágenes: la superior ya publicada aquí (ver: Refinando el diseño de octubre de 2015) es el proyecto del trazado de mi nueva maqueta que empezaba a diseñar en aquellas fechas. La inferior, ha sido tomada hoy mismo y recoge el trazado real, tal como quedó terminado ayer al colocar el último tramo de vía.

Es pues una fecha importante, ya que todo maquetista considera una gran satisfacción el llegar a completar el circuito de vía de su maqueta. En algunos casos se llega a ese punto, tras varios intentos y rectificaciones, e incluso a veces sin ser conscientes de ese final, ya que se espera continuar más adelante con alguna ampliación. En otros casos, como es éste, se hizo previamente un detallado plano, que luego se ha utilizado como guía, para construir el circuito hasta el final....casi siete años después!. Como dato estadístico, se han colocado 56,6 m de vía, 33 desvíos, y un puente giratorio.

Se puede comprobar la coincidencia exacta del circuito terminado respecto del proyecto, teniendo en cuenta que  el dibujo es plano, pero la fotografía es de un objeto tridimensional, y la perspectiva hace que algunas vías, sobre todo las que quedan a mayor altura, parezcan desbordarse de lo que debería ser su posición exacta. También se aprecia, que los listones que forman el entramado sobre el que se asienta la maqueta, se corresponden exactamente a la cuadrícula de referencia que aparece en el dibujo.

El siguiente hito, que espero publicar también aquí, corresponderá a la primera circulación, pero eso tardará algún tiempo todavía, ya que aunque la vía está colocada, faltan mucho cableado de alimentación de los cantones y la colocación de las señales para regular la circulación con el bloqueo automático.

Mi intención ahora, es como en años anteriores, pasar el verano en la sierra, y por lo tanto alejado de mi maqueta, aunque siempre me llevo algunas tareas para vacaciones, como los niños de los colegios.

Tengo algunos edificios de Archistories, que seguramente montaré, animado por el éxito conseguido al haber terminado el trazado, y haber conseguido confirmar que los planos (y planes) concebidos hace tanto tiempo hayan funcionado con exactitud milimétrica.

Así que como decía George Peppard en el "Equipo A", y pidiendo perdón a los milenials, que seguramente no saben de qué hablo: "Me encanta que los planes salgan bien."

Una nueva adquisición

 

SVT 137-  Referencia Marklin 88871

Decía en el artículo anterior, que mi última adquisición es un VT-04 y es el que se ve rodando en último lugar en el vídeo de ese artículo. Con este tren, que supuso una verdadera revolución en la tecnología ferroviaria, al ser lanzado en 1933, hay bastantes confusiones de características y nomenclatura, porque se hicieron varias versiones, todas distintas, y además se mezcló el tema con el cambio de compañías, cuando paso de la DRG a la DR y a la DB, que cada una adoptó una nomenclatura distinta.

La versión que Märklin sacó con la referencia 88871 en 2004,corresponde a la primera serie, que la DRG denominó SVT 137 o también "tipo Hamburgo", porque se usó en primer lugar en la línea Berlín Hamburgo, donde supuso un éxito inmediato ya que cubría los 286 km en 142 minutos. Este éxito hace que se le considere el primer tren de alta velocidad de la historia, y se ganase el apodo de "Fliegender Hamburger"  ("Hamburgués volador " y no "Hamburguesa volante " como a veces se traduce).

En seguida surgieron versiones con tres coches y con cuatro coches que se asignaron a otros trayectos aunque desvirtuando un poco las características del original.

Las características originales consisten en que se trata de un tren con tracción diesel-eléctrica que lleva dos motores diesel, cada uno situado sobre uno de los dos bogies de cada extremo, y un bogie central tipo Jacobs (es decir en el que se apoyan los dos coches adyacentes) que es el que lleva los motores eléctricos de tracción, uno en cada eje. 

Rheingold y Hamburgues volador

La DRG pintó las carrocerías de estos trenes en los colores crema y violeta, que parece que se consideraban como propias de los trenes más lujosos, como el Rheingold, que vemos al lado del SVT 137 en mi maqueta. Cuando pasaron, a la DB, se pintaron de color granate y se les denominó VT 04.

Y ahora, una explicación de los motivos que me han llevado a adquirir este modelo, que como digo es de 2004, cuando ya había comentado mi intención de comprar solo locomotoras con motor con inducido de campana.

El caso es que sigo, poco a poco, avanzando en mi maqueta, y estoy a punto de terminar la instalación de la vía. Tengo pensado todo el sistema  de cableado de los circuitos de alimentación contando con que el circuito contará con cuatro cantones que podrán funcionar en modo automático, con un sistema basado en semáforos de brazo, y controladores con parada y arranque automático. Véase el artículo: Bloqueo con semáforos mecánicos.

Tengo muy claro, y de hecho está ya bien probado, el sistema para que funcione el sistema automático, basado en sensores hall situados en la vía, muchos de ellos ya están situados, y en imanes situados en las locomotoras. Sin embargo, me falta tener en cuenta, como actuar con los trenes reversibles. Todo mi planteamiento está hecho con trenes arrastrados por locomotoras en cabeza, y no se muy bien qué problemas van a surgir con trenes reversibles, que funcionen tanto en un sentido como en otro.

Podría quitarme el problema, de una forma muy simple "Bien, en esta maqueta no va a haber trenes reversibles" pero sería una triste gracia, porque lo que si que hay es que en la estación hay una vía reversible, de manera que un tren que llegue circulando por la derecha hasta esa vía, podría salir en sentido contrario e incorporarse al trazado de forma correcta, es decir circulando por su derecha. De hecho para locomotoras eléctricas y diésel, está previsto el desenganche de la cabecera del tren, y el circuito de vías que deben hacer para situarse en cabeza al otro extremo del tren, Y no solo eso, sino que para el caso de locomotoras de vapor, está previsto que en ese circuito pasen por el puente giratorio, para que sean colocadas en la dirección correcta al engancharse de nuevo al tren.

O sea que lo que no se contempla son los trenes auténticamente reversibles como este VT 04, en los que sin ninguna maniobra, el tren arranca de nuevo en sentido contrario. El problema es que, en todos los demás casos, el sistema funciona por los imanes situados en la cabecera del tren, y esto hace que cuando se detecta un tren se pueda garantizar que lo que se detecta es el principio el tren, pero en un tren reversible, si el imán está en una de las cabeceras y el tren se mueve con esa cabecera por detrás, el tren no se detectará casi hasta su final, con lo cual podrá sobrepasar un semáforo en rojo, antes de pararse, o meterse por un desvío que no esté preparado, etc, El duplicar los imanes, poniendo uno en cada cabecera, tampoco parece muy adecuado, porque esto provocaría dos detecciones del tren, y la segunda puede hacer que algo funcione mal.

Quizá se pueda hacer algo, teniendo en cuenta que puedo poner imanes con el polo norte hacia arriba o hacia abajo, y discriminar así uno y otro caso, pero es algo que hay que pensar cuidadosamente y probarlo más cuidadosamente todavía.

Por eso, tenía ganas de adquirir un tren reversible para hacer estas pruebas, pero lo venía retrasando a ver si Märklin sacaba una versión con motor de campana para alguno de los trenes reversibles.

Sin embargo, el otro día, mirando por E-Bay encontré una oferta que me pareció interesante, ya que anunciaba el modelo de 2004, que ya sabemos que tiene el motor de cinco polos, garantizando que estaba nuevo. Parece un poco raro que haya estado guardado sin usar durante ocho años, pero cuando lo recibí, no tuve duda de que así era. Incluso los plásticos que protegen el tren dentro de su estuche estaban intactos,

Y ahora una precisión. Como decía anteriormente este tren se ha visto en mi anterior artículo siendo conducido desde del controlador PWM77, que como sabemos simula los mandos de una locomotora eléctrica de época III. eso ya debería ser una pista, porque realmente el SVT 137 es de la época II. Aún así pensé que, al ser un producto de tecnología punta de esa época, se hubiese adoptado ya la forma de controles que más tarde se impondría en la mayoría de locomotoras. Pero no, después de mucha búsqueda, localice una fotografía del interior de la cabina de mando del SVT 137 que como se ve a la izquierda, tiene un manubrio en lugar de un volante para controlar la velocidad.. 

PWM77 Nueva versión

La verdad es que yo había dado ya por definitivo el diseño del prototipo del simulador PWM77. Sin embargo, como lo he comentado en varios foros en los que participo, y por supuesto en ese mismo blog, parece que bastantes aficionados se han sorprendido favorablemente, y en algún caso han hecho algunos comentarios, sobre alguna cosa que echaban de menos, seguramente al compararlo con algunos elementos comerciales parecidos que existen en el mercado. Por ejemplo TOMIX, vende este elemento para control de locomotoras analógicas: Tomix 5521 al módico precio de 1795 dólares.

Una cosa que se ha discutido en algún foro, es la posibilidad de incorporar sonidos. Esto tiene sus partidarios y detractores, en primer lugar porque estamos hablando de sonidos que surgirían del propio controlador, no del tren que va circulando, lo cual resulta muy artificial, y en segundo lugar, porque si hacemos un simulador de la cabina de una locomotora, deberíamos incluir sonidos que el propio maquinista activa desde la cabina, y no, como ocurre por ejemplo con el de Tomix, sonidos de ambiente de estación, de rodaje, etc.  Al final he decidido poner simplemente un sistema de sonidos que reproduce los de la bocina, que si que suena a voluntad del maquinista.

La forma práctica de resolverlo ha sido incluir en el panel del controlador una serie de cuatro pulsadores, marcados como A, B, C, y D cada uno de los cuales reproduce un "toque" de bocina (pitido corto, pitido largo, pitido largo seguido de corto y serie de pitidos largos) cada uno de los cuales suena al presionar el botón correspondiente, aunque esto puede modificarse fácilmente porque esos sonidos están grabados en archivos MP3, que se pueden cargar y descargar del sistema.

Curiosamente lo más complicado ha sido instalar un altavoz que reproduzca esos sonidos. En la imagen de la cabecera, se ve, en el lateral derecho, la salida del altavoz

Otra modificación ha sido eliminar el botón de conexión general, con el piloto azul que tenía el modelo anterior en el centro del panel superior. En primer lugar era un elemento muy falso, porque ninguna locomotora se pone en marcha así, pero además la propia pieza que utilicé era absurdamente complicada y bastante cara, y para colmo no funcionaba demasiado bien. Así que he puesto un sencillo interruptor basculante en el panel trasero que permite desconectar la corriente y nada más.

El puesto en el centro del panel superior, ha pasado a ser ocupado por el conmutador de marcha adelante, paro y marcha atrás, que antes estaba a la derecha del panel. Le he cambiado la carátula a este interruptor, ya que la había hecho con unos símbolos de colores, que desentonaban con la época que se pretende reproducir, Ahora tiene unos sobrios rótulos de Adelante, Atrás y Paro.

Y a la derecha del panel ha aparecido un nuevo elemento que es el indicador de presión del sistema de frenos (también llamado manómetro). Este indicador, está universalmente presente en todas las locomotoras, ya que visualiza el estado de algo tan vital como el sistema de frenos. Sin entrar en detalle, los frenos de un tren actúan sobre la locomotora y todos los vagones, simultáneamente gracias a un tubo con aire a presión que recorre todo el tren. Pero curiosamente cuanta más presión tiene el aire en ese tubo, menos se aprietan los frenos de los vagones, de manera que con la máxima presión, los frenos están aflojados y el tren rueda libremente. Si queremos frenar rebajamos más o menos la presión de ese tubo con lo que los frenos se aprietan más o menos, hasta que con presión nula, los frenos están apretados a fondo. Si a alguien le parece extraño esta forma de actuar, se hace así, porque si el tubo se rompe o hay cualquier otra avería , el aire se escapa, y el tren queda frenado evitando que siga rodando con el sistema de frenos averiado. 

Me di cuenta que podía simular muy fácilmente un indicador de presión, simplemente mediante unas resistencias asociadas a cada posición de la palanca de freno, de manera que según los valores de las resistencias que quedaban incluidas en el circuito al mover la palanca, variaría la tensión , y por tanto, el medidor, que es un voltímetro, movería la aguja según la posición de la palanca. La única precaución es hacer que la aguja se mueva al revés, es decir con la palanca en la posición inicial, la aguja se mueva a tope a la derecha, y según movemos la palanca para ir frenando, se vaya moviendo a la izquierda.

Pero claro, no podía dejar que la escala del voltímetro indicase voltios. Tenía que indicar presiones, así que había que hacer una carátula nueva para el voltímetro con unidades de presión, lo cual no es nuevo porque el velocímetro también es un voltímetro con la carátula cambiada por otra con indicadores de velocidad.

Pero así como todo el mundo (o casi) utiliza los kilómetros por hora como unidad para medir las velocidades, en el tema de las presiones la cosa es mucho más complicada.

Después de una investigación por internet, descubrí que el rango de presiones que se utilizan en el frenado de trenes es del orden de 0,7 a 1 MP y cuando frenamos baja a entre 0,05 y 0,15 MP. Si alguno de mis lectores no lo sabe, le aclaro que MP es la abreviatura de MegaPascales y que el Pascal es la unidad de presión en el Sistema Internacional de medidas y equivale a 1 Newton/ m2. Y Mega, por supuesto es un millón.

Pero, claro, si estamos simulando una cabina de una locomotora de mediados del siglo XX, todavía no se había impuesto el Sistema Internacional de medidas. ¿qué unidades tendría un manómetro de esa época? La pregunta  es un poco difícil porque para la presión se han empleado una gran variedad de unidades, desde los kilos/cm2, a los milímetros de mercurio, a los bares, y milibares, a las atmósferas, y en muchos países las psi (pound by squared, inches). Viendo un video de internet donde un maquinista explicaba como se maneja una locomotora, observé que se refería a las indicaciones del manómetro como "kilos" y por las cifras que decía, llegue a la conclusión que se trataba de Kilos/cm2. así que he utilizado esa unidad para graduar la escala que le he puesto al indicador de frenado. De hecho la escala muestra valores de entre 0 y 9  kg/cm2 teniendo en cuenta que 9 kg/cm2 equivaldrían a 0,9 MP aproximadamente.

Como mis lectores saben soy bastante pejigueras con temas de física, así que no me resisto a aclarar que cuando se habla de kilos por centímetro cuadrado para referirse a una presión, se está cometiendo un error de concepto porque el Kilo es una unidad de masa y la presión requiere dividir una unidad de fuerza por una superficie. Así que en todo caso, habría que hablar de Kilopondios pero no Kilogramos o Kilos Pero bueno, lo damos por bueno y así está calibrada la escala del manómetro.

Así que después de incluir todas esas modificaciones, he grabado un nuevo vídeo, donde vemos a esta nueva versión del PWM77 en plena actuación.

Aquí está el vídeo:

Como se aprecia, he utilizado cuatro trenes distintos, queriendo representar con todos ellos trenes de la época III, que corresponde a las locomotoras eléctricas que llevaban esta clase de controles, basados en un "volante" que en realidad es un regulador de la potencia de los motores, y un freno de aire comprimido. En realidad no sé si estas locomotoras que he usado llevaban este tipo de mandos, pero son las que yo tengo que corresponden a esa época (y cualquier otra época, porque mis trenes son casi todos de vapor)

El último de los trenes es el famoso "Hamburgués volador" que desde luego no es eléctrico, sino que tenía tracción diesel-eléctrica. Podía haber llevado este tipo de controles, porque muchas locomotoras de tipo diesel-eléctrica los han usado pero no, me he documentado, y no llevaba este tipo de mandos. El incluirlo en el vídeo es porque ha sido mi última adquisición, a la que dedicaré un próximo artículo.

Lo interesante de esas locomotoras que he usado, es que son muy distintas,  desde el punto de vista  de  su motorización como modelo y se trataba de comprobar si el controlador las manejaba sin problemas.

Asi, la locomotora E 18 que aparece en primer lugar, es un lanzamiento de Märklin muy reciente y va equipada con motor de "inducido de campana" Su actuación en este vídeo ha sido su estreno, y como se puede ver se entiende perfectamente con el controlador PWM77 

Por el contrario, respecto de las otras dos locomotoras, la  E 14  (no E17, como aparece en el video!) y la E 194, La primera aparece ya en este blog en el artículo Por un pelo! que es Enero de 2009, y la segunda protagoniza  el artículo PWM(II) que es de Noviembre de 2011, así que llevan conmigo mucho tiempo, y todavía funcionan estupendamente.

Es curioso que siendo tan diferentes, apenas haya diferencias de comportamiento. Así que me quedo muy tranquilo, porque no son de esperar problemas con ninguna locomotora.

PWM77: ¿Analógico o digital?

Una vez que hemos visto el PWM77, "Simulador de locomotoras" en funcionamiento, quizá alguno de los lectores se esté preguntando cómo demonios he conseguido esa imitación del movimiento de una locomotora. Ya en el artículo "Simulador de locomotoras"  puse una fotografía del circuito electrónico que genera la corriente que alimenta las vías, y que, desde luego, al estar hablando de trenes analógicos, es justamente la que alimenta directamente el motor de la locomotora.

Seguramente muchos lectores que tengan conocimientos de electrónica, habrán pensado que para hacer eso, hay que recurrir a algún dispositivo programable, tipo Arduino o microcontrolador y seguramente hacer un complejo programa que calcule cuál debe ser la velocidad de la locomotora en cada momento, en función de cuál era en el momento anterior, de la posición de los controles, y de las características que se quiera dar al movimiento (inercia, rozamiento, etc). Esto supone programar una función que nos de la velocidad en función del tiempo, teniendo en cuenta la influencia de todas las variables que influyen, y con ello calcular la velocidad en cada instante, con la complicación de que hay unas cuantas variables como la posición del mando del regulador o de la palanca del freno, que pueden variar en cualquier momento por la acción del operador. Con ello, resolver la ecuación para cada incremento de tiempo, y obtener un valor numérico de la velocidad, que luego hay que convertir en una tensión eléctrica que se hace llegar a la locomotora para que ésta se mueva a esa velocidad. Y así continuamente.

Bueno, pues no hay nada de eso. Ya la fotografía que puse o la que acompaña estas líneas, podían ser una pista, pero para mayor  abundamiento este artículo va encabezado con el esquema real del circuito del PWM77, Seguramente más de uno se sorprenderá por lo simple que parece, pero no solamente por los pocos elementos que aparecen sino porque se trata de circuitos integrados muy elementales y nada tienen que ver con microprocesadores ni nada parecido (si no se ve bien el esquema, recuerdo que haciendo click en él se amplia la imagen) Realmente en el esquema vemos cuatro circuitos integrados pero realmente son solo tres, porque los dos de la izquierda están físicamente en un único chip, y realmente son simplemente dos multivibradores NE555 en un solo chip, o sea, probablemente el circuito integrado más conocido del mundo. Luego hay dos potenciómetros digitales DS1804 y a la derecha un comparador LM339. Total, los tres chips que se ven en la fotografía.

Por cierto, que alguno dirá ¡te pillé!, en esta fotografía se ve que hay otra placa debajo. Es cierto, pero esa segunda placa es la misma que llevan todos mis controladores, y es simplemente la etapa de potencia que convierte la señal PWM de 5 Voltios de valor de pico, que genera la placa de arriba, en una corriente más potente, de 9, 12, o 15 voltios que es la que llega a la vía. 

Entonces, ¿Dónde está el truco?. Pues simplemente en que ahora todo el mundo está acostumbrado a resolver los problemas en modo digital, es decir utilizando dispositivos que saben hacer operaciones aritméticas, y que por lo tanto requieren datos numéricos y dan los resultados también en forma numérica. Por eso decía antes que con un microprocesador vamos a obtener una sucesión de valores de la velocidad, pero que hay que convertir en una tensión variable con que alimentar el motor de nuestras locomotoras . Por supuesto, también hay que expresar en forma numérica la posición de los mandos en cada momento, para que el resultado de cada cálculo de velocidad tenga en cuenta esas posiciones.

Sin embargo, en los primeros tiempos de los ordenadores, existían los llamados ordenadores analógicos, por oposición a los ordenadores digitales que son los universalmente utilizados ahora. Un ordenador analógico no calcula, es decir, no utiliza cálculo numérico, sino que simula un fenómeno físico con un dispositivo que admite en forma física unos datos de entrada y tiene unos elementos internos que se comportan análogamente a lo que se quiere estudiar, de manera que midiendo los valores de las salidas producidas se sabe cual va ser el resultado del  sistema que se está estudiando.

De esa palabra, "análogamente" viene la expresión "analógico" que se sigue usando en contraposición a la expresión "digital"

Un ejemplo muy simple, Supongamos que yo, que soy muy tonto, tengo una tubería por la que llegan 10 litros por minuto y otra por la que llegan 5 litros por minuto, y ambas tuberías se juntan en una sola, y quiero saber su caudal. Entonces hago un dispositivo eléctrico que tiene un cable por el que sale 10 Amperios y otro cable por el que salen 5 Amperios. y junto ambos cables y mido la intensidad con un amperímetro. Me dará efectivamente 15 Amperios y entonces ya se el caudal del tercer tubo. Obsérvese que ese sistema me valdría sean cuales sean los caudales de los tubos de entrada, y si soy capaz de traducirlos a una corriente de los amperios correspondientes, la medición de los amperios de salida me dará el caudal del tubo de salida.

Esto es porque la suma de las corrientes de agua en dos tuberías se comporta análogamente a como se comportan las corrientes eléctricas que se juntan. Obsérvese que la simulación se puede hacer con elementos eléctricos o electrónicos aunque lo que se modeliza sean otro tipo de magnitudes físicas.

Simulador analógico del movimiento de la locomotora

Seguro que el que haya llegado hasta aquí, se estará preguntando, que tiene todo esto que ver con el funcionamiento del PWM77. Pues a ello vamos: En la imagen anterior, que optimistamente he titulado "simulador analógico del movimiento de la locomotora", vemos una muy pequeña parte del circuito presentado en la cabecera, pero es la más importante, ya que efectivamente aquí se simula el estado de funcionamiento de la locomotora en todo instante.

Arriba a la derecha vemos una salida rotulada VO  (de Velocidad Objetivo). Aquí queremos obtener una tensión entre 0 y 5 voltios que marca la la velocidad a la que queremos que "tienda" la locomotora. Es decir si esta velocidad objetivo es mayor que la actual, la locomotora deberá ir aumentando la velocidad, pero si es menor deberá disminuir la velocidad en ambos casos hasta alcanzar la objetivo .

En rigor nunca la alcanza exactamente la velocidad objetivo: como los incrementos y decrementos de velocidad son en 100 pasos discretos, siempre hay un punto en el no llega y el siguiente en que se pasa, con lo que la velocidad queda oscilando alrededor de esa velocidad objetivo. pero al ser los incrementos pequeños, no se aprecia ninguna "oscilación".

¿Cómo variamos esa tensión?. Veamos: por la izquierda llega un cable rotulado NVO que viene del regulador. El regulador es simplemente un potenciómetro conectado entre una tensión de 5 voltios y 0 voltios. Por lo tanto según movemos el potenciómetro obtendremos en el cursor una tensión entre 0 y 5 V que materializa la posición del regulador (va sonando a analógico ¿no?) 

En principio, si C9 está descargado la tensión NVO se transmite a través del diodo D3 y la resistencia R8 a la salida VO, por lo que si no estuviera C9, VO tendría prácticamente la misma tensión que NVO, de manera que al aumentar la tensión del regulador aumentaría la velocidad objetivo y al disminuir, la del regulador disminuye también la tensión objetivo. 

Pero aquí, al estar conectado a VO el condensador C8 se carga a la tensión VO. Si entonces subimos el regulador aumentará NVO, subirá VO y el condensador se carga a la nueva VO, por lo que la velocidad objetivo aumenta, y la locomotora acelera. Pero si el regulador baja la tensión NVO, incluso hasta 0, como el condensador esta cargado, VO permanece a esa tensión. Por eso, cuando bajamos el regulador la velocidad de la locomotora, no disminuye, porque se mantiene la misma velocidad objetivo.

Si NVO permanece mucho menor que VO, lo que ocurre es que el condensador se va descargando lentamente a través de la resistencia R9, y por eso con el regulador cerrado, la locomotora va disminuyendo muy lentamente la velocidad.

Y que pasa con el freno? Pues al bajar la palanca del freno, al primer escalón, lo que hacemos es cerrar el interruptor SW1 y por lo tanto VO se pone inmediatamente a cero voltios, (independientemente de cual sea la posición del regulador, y para eso están R8 y D3 que quedará aguantando la tensión NVO). O sea que con SW1 cerrado la velocidad objetivo es cero y por lo tanto la velocidad empieza a disminuir hasta que el tren se para.

Sin embargo aquí entra otro tema: ¿a que ritmo sube o baja la velocidad?. Esto depende de la frecuencia que genera el segundo de los mutivibradores NE555 y que a su vez depende del valor de un condensador, aquí identificado como C6  Con el valor de 10 uF la frecuencia es de unos 2   pulsos por segundo, lo cual quiere decir que para pasar de velocidad 0 a la máxima, en 100 escalones tiene que recibir 100 pulsos y por lo tanto tardará unos 50 segundos en pasar de cero a la velocidad máxima o de la velocidad máxima a cero. Esto es lo que ocurre con el primer punto de frenado: la velocidad baja al mismo ritmo con que sube al al subir el regulador. Pero luego hay dos puntos de frenado más, que lo que hacen es sustituir el condensador de 10 uF por otro de 5 uF y por otro de 1uF con lo cual la velocidad del frenado se dobla en el primer escalón y se multiplica por 10 en el segundo.

O sea que en realidad, el valor de este condensador que va cambiándose materializa la potencia del freno en las distintas posiciones, y por ejemplo la resistencia R9 materializa las resistencias dinámicas que hacen que la velocidad disminuya  con el regulador cerrado.

Creo que con esto queda cumplido el objetivo de este artículo. Se trataba de demostrar que con un sistema analógico tremendamente sencillo, como es el incluido en la última figura, en la que hay tres condensadores un diodo y dos resistencias, se puede modelizar cómo queremos que se comporte una locomotora, reconocer la posición de los elementos de control, y generar una salida que directamente nos da un valor de tensión variable en el tiempo que sirve para controlar el movimiento de la locomotora.

Evidentemente los sistemas analógicos tienen un fallo: solo sirven para un caso específico, mientras que un sistema programable, tipo Arduino, admite que se pueda programar casi cualquier cosa, aunque también el programa será específico para cada caso. 

PWM77

Bueno, pues como lo prometido es deuda, aquí dejo el video que he grabado, mostrando las primeras pruebas del famoso "Simulador de locomotoras".

De hecho está grabado la primera vez que ha funcionado completamente bien, porque fiel a su historia ha seguido dando problemas hasta el final, pero bueno, ha merecido la pena.

Yo creo que con la explicación del artículo precedente, y los rótulos que se insertan en el video, no hay mucho más que decir sobre su funcionamiento.

Aclaro una cosa que no se ve en el video: La conexión de este controlador es igual que todos los demás, es decir tiene simplemente una toma coaxial para enchufar uno de los clásicos alimentadores, que se conectan a la red y proporcionan salidas de 9, 12, o 15 V, según sea la escala Z, N o H0. Y naturalmente dos cables de salida que van a la vía. Nada más.

Si algún susceptible me dice que en las imágenes se ven unos cuantos cables más, que salen de la parte trasera, le diré que es cierto, pero es que como he dicho ésta ha sido la primera prueba que ha salido bien, y los cables que se ven, corresponden a tomas hechas provisionalmente para monitorizar distintos parámetros, durante la prueba. De hecho, si nos fijamos en las imágenes, se ven, detrás del tablero por donde circulan los trenes, dos elementos de control que son los que están conectados a esos cables provisionales: A la izquierda vemos un polímetro que está leyendo una tensión que varía entre 0 y 5 voltios y que representa el valor de la tensión de control, que ya mencionaba en el artículo anterior, y que es la que se puede llevar a un velocímetro VELAN para que nos de una indicación precisa de la velocidad, mucho más precisa, desde luego, que el velocímetro analógico que lleva este PWM77.

El otro instrumento, situado también detrás del tablero. a la derecha, es el osciloscopio. Desafortunadamente no se ve muy bien la pantalla, ya que había mucha luz ambiental, pero con un poco de atención, se puede ver que está representado la forma de la señal PWM que estamos enviando a la vía.

Me queda todavía algo muy importante: Para hacer este prototipo, hice un diseño en Proteus, en el cual la simulación funcionaba perfectamente, y a partir de ese diseño, encargué un juego de placas de circuito impreso. Sin embargo, cuando monté el circuito en esas placas fue cuando empezaron los problemas. Esto que parece raro, tiene su explicación: Las simulaciones que hace Proteus sirven para ver si el concepto del circuito que queremos hacer es correcto, pero la simulación se hace en condiciones ideales, es decir todos los componentes son perfectos, no interfieren unos con otros y no hay elementos que perturben el funcionamiento de los circuitos. 

La realidad es que en los circuitos se producen "transitorios" "acoplamientos" "interferencias" etc, que hacen que muchas veces haya problemas. Algunos son clásicos y ya cuento con ellos, como los famosos condensadores de desacoplo que aparentemente no hacen nada, pero que como no los pongas puedes acabar desesperado. De hecho, en la simulación no solamente no hace falta ponerlos para que funcione, sino que ni siquiera hay lugar para incluirlos en el esquema 

Lo que ocurre aquí es que hay muchos elementos mecánicos que intervienen en los circuitos, como los dos conmutadores rotatorios que llevan el regulador y el freno. y los elementos mecánicos son muy peligrosos porque cuando los contactos se abren y se cierran hacen como un rebote, que abre y cierra el circuito varias veces hasta que se cierra (o se abre) el contacto. No hace falta decir que un sistema como éste, que está funcionando con impulsos para crear los PWM, se lleva muy mal con esas vacilaciones, Realmente es también un clásico poner condensadores en todos estos elementos mecánicos como conmutadores, interruptores, pulsadores, etc. Se suelen llamar condensadores anti-rebote. Buenos pues al final, he tenido que repartir un puñado de condensadores por todas partes y así es como por fin se han solucionado los problemas.

Pero todo esto es a base de chapucear en la placa de circuito impreso, así que lo que ahora me falta, es rediseñar las placas para incluir todos esos condensadores, y de paso el circuito que eleva la tensión de control  desde el rango 0-5 V al rango 0-15 V para activar el voltímetro que hace de velocímetro, como ya conté en el artículo anterior. Total: a encargar nuevas placas.

Podía dejarlo como está, ya que como se ve funciona perfectamente, pero quiero dejarlo fino y sobre todo preparado por si mi socio está dispuesto a comercializar esto

Y... Una "Fe de erratas":Al principio del video aparece un rótulo que dice "Freno de Vacío" al mostrar la palanca del freno. En realidad debería decir "Freno de aire comprimido"  que era el sistema habitual en esa época, y que todavía lo es. El freno de vacío era un sistema más primitivo que llevaban sobre todo las locomotoras de vapor

Editado 13/05/2022

Un lector me ha hecho llegar la fotografía adjunta que no me resisto a incluir aquí. Se trata de una imagen tomada en Polonia, donde parece que en algo así como un museo de ferrocarril, existe un simulador de locomotoras profesional, es decir de los empleados para la enseñanza de los maquinistas, pero que aquí lo tienen para enseñar a los niños cómo se conduce una locomotora.

Es enternecedora la imagen de la niña, mirando atentamente la vía por la que supuestamente circula su tren, mientras con un postura correctísima, sujeta la palanca del freno, con su mano derecha y el volante del regulador con su mano izquierda.

Como dice mi comunicante, ¡hasta el color lo has "clavao"!

Simulador de locomotoras

En mi artículo anterior, decía que una vez terminado el traslado de mi maqueta a su nueva ubicación, tocaba volver a retomar la construcción de la misma, así que supongo que todos los seguidores de este blog, esperaban una serie de artículos, mostrando avances en el montaje de la maqueta. 

El tiempo trascurrido sin ninguna noticia, ya hará sospechar que algo ha impedido ese plan, y así es en efecto, pero afortunadamente no se trata de nada malo, sino de mi eterna manía de liarme con proyectos marginales, que al final, impiden que me dedique a la maqueta.

Esta vez, lo que se ha interpuesto en el camino es un tema que tenía arrinconado desde hace varios años, aunque siempre he contado con que la final llegaría a abordarlo. De hecho, cuando hice el cuadro de mando de la maqueta que ya hemos visto en entradas anteriores (Véase A la cuarta va la vencida), ya se podía ver, en la esquina inferior derecha, un misterioso conector de tipo DIN que tenía la misión de poder conectar ahí un "controlador externo", es decir aparte de los cinco controladores que lleva el cuadro, existe la posibilidad de conectar ahí un controlador adicional que puede tomar el mando de uno o de varios (incluso todos) cantones de la maqueta. Esto permitiría por ejemplo conectar ahí cualquier controlador, por ejemplo para probarlo, o para ensayar un nuevo desarrollo.

Pero aquí también se puede conectar un controlador cuyo objetivo sea manejar los trenes de la maqueta de una manera totalmente distinta, y esto corresponde a una antigua idea, de construir un controlador que simule la forma en la que realmente se maneja una locomotora. 

Una serie de circunstancias me hizo hace unas semanas, recordar aquél antiguo proyecto así que antes de enfrascarme de nuevo con la maqueta me propuse abordar este nuevo desarrollo. La verdad es que pequé de optimista, porque lo que pensaba que me iba a llevar un par de semanas, en realidad se ha convertido en un par de meses con muchas dificultades, tantas que en un par de ocasiones he estado a punto de tirar la toalla. Precisamente por eso no he publicado aquí nada, para no gafar el proyecto, anunciando algo que al final acabase en el cubo de la basura. Al final ya tengo funcionando un prototipo, cuyo aspecto recoge la imagen de la cabecera.

El aspecto, como se puede ver, no tiene nada que ver con mis anteriores controladores, aunque la parte electrónica está derivada, y es muy similar al controlador PWM74 (Véase: Recién nacido) Este PWM74 es un controlador con simulación de inercia, pero sin ningún automatismo, es decir que hay que manejarlo de forma manual, a diferencia de los desarrollos posteriores PWM75 y PWM76 que permitían manejar sus funciones de forma automática mediante sensores situados en las vías

Este nuevo controlador, que naturalmente se identifica como PWM77, tiene la característica de presentar una imagen semejante a la que se tiene en la cabina muchas locomotoras, y reproduce el aspecto de los mandos principales de una locomotora real, concretamente de las locomotoras eléctricas y también las diesel, que funcionaron hasta la introducción de la electrónica en las locomotoras, aproximadamente desde los años 40 hasta finales del siglo pasado. 

Concretamente el controlador, que como vemos está montado en una consola, tiene a la izquierda un mando en forma de volante que es el regulador, y a la derecha una palanca con giro horizontal que simula el freno. Además, junto al regulador, vemos un velocímetro que intenta reproducir el indicador de velocidad analógico, de estas locomotoras, y también hay un mando para el cambio de sentido hacia delante y hacia atrás. Este último mando es poco realista, porque en las locomotoras reales, el cambio de sentido era una palanca coaxial con el regulador, pero hacer algo así suponía demasiada dificultad.

Pero lo importante no es que la imagen que vemos se parezca o recuerde a la disposición o el aspecto de los mandos de una locomotora, sino que la función de estos mandos se aproxima mucho a la que realizan estos mismos controles en una locomotora real.

Por ejemplo, estamos acostumbrados a que en un controlador para trenes modelo, la velocidad del tren corresponda a la posición del mando de velocidad del controlador, de manera que girando en un sentido, el tren aumenta de velocidad, y girando al revés el tren disminuye y llega a pararse. Y esto tanto en trenes analógicos como digitales, y lo más que llegamos a tener es un sistema de simulación de inercia, que hace que las variaciones de velocidad sean lentas y progresivas, pero en todo caso la forma de parar el tren es llevar a cero el mando de velocidad.

Pero esto no es realista: en una locomotora real, si movemos el regulador hacia arriba, el tren irá acelerando más o menos rápidamente, pero si a una cierta velocidad, volvemos el regulador a cero, la locomotora no se para, sino que por inercia sigue rodando y solo muy lentamente va perdiendo algo de velocidad debido a los rozamientos. Esto es exactamente lo que hace el controlador PWM77. De entrada el movimiento del mando no es continuo sino por puntos (como en las locomotoras reales) , y en este caso tiene diez escalones, cada uno de ellos correspondiente a una determinada velocidad, pero que no se alcanza de inmediato, sino que la aceleración es progresiva simulando la inercia del tren hasta que se alcanza la velocidad correspondiente al escalón seleccionado en el regulador. Pero si a partir de ese punto, bajamos el regulador, la velocidad no disminuye de forma inmediata, sino muy lentamente, y cada vez más lentamente según la velocidad es cada vez menor.

La forma de hacer que la velocidad disminuya de forma efectiva es, naturalmente aplicar los frenos. En el controlador PWM77 tenemos una palanca de freno que se activa girando a izquierdas y tiene cuatro posiciones. En la primera, la locomotora está totalmente desfrenada, y el comportamiento es como hemos descrito antes. En el primer punto de frenado se hace disminuir la velocidad pero con bastante lentitud. De hecho disminuye la velocidad con el mismo ritmo con que aumenta cuando subimos escalones con el regulador. Esto hace que la forma de que la locomotora baje de velocidad, es disminuir unos pocos escalones del regulador y luego frenar con este primer punto de frenado.

Los otros dos puntos de frenado, producen ya una disminución de la velocidad de forma clara,  y especialmente el último detiene la locomotora muy rápidamente, aunque tampoco de forma instantánea.

Los maquinistas de los trenes que contaban con frenos de este tipo, normalmente ajustaban la frenada moviendo la palanca de un punto a otro, para ir frenando al ritmo que se requería en cada momento. Lo mismo puede hacerse en el PWM77.

Como decíamos no solo el aspecto, sino la forma de uso y el funcionamiento de las locomotoras se aproxima grandemente a lo que ocurre en una locomotora real, así que por eso, en vez de hablar de un nuevo controlador, yo le llamo "Simulador de locomotoras"

Como decía la electrónica es relativamente sencilla, y está derivada del PWM74. La imagen a la izquierda muestra la placa del primer prototipo, y podría comprobarse que es del mismo tamaño e incluso usa los mismos circuitos integrados del PWM74. Sin embargo este primer prototipo tuvo que ser modificado por algún pequeño error, y sobre todo por un problema con el que no contaba:

Como sabemos el PWM74 proporciona la salida para conectar un velocímetro VELAN. (Véase "Solución forzada") Era elemental mantener esto en este nuevo desarrollo, pero como sabemos el VELAN presenta la indicación de la velocidad, en una pantalla con cifras digitales. El tema es que VELAN necesita que el controlador entregue una salida que es una tensión continua que varía entre 0 y 5 voltios. Calibrando el VELAN se consigue que las cifras de la pantalla muestren la velocidad en Km/h a la que se mueve nuestro modelo a escala.  Sin embargo como quería representar el cuadro de control de una locomotora relativamente antigua, un velocímetro digital estaba fuera de lugar, pero pensé que no tenía nada más que conectar un voltímetro analógico, a la salida de entre 0 y 5 voltios para que la aguja se moviera y diera una indicación de la velocidad.

Pero claro, necesitaba un voltímetro analógico de corriente continua con cinco voltios a fondo de escala. Me costó, pero encontré uno (en Amazon). El problema era que ¡ no funcionó ! Se movía la aguja pero muy lentamente al principio y muy rápidamente al final, con lo cual la indicación era absurda.

Desesperado, me puse a buscar otros voltímetros analógicos de corriente continua con rango de 0 a 5 voltios, ¡y no encontré ninguno más! En todas las tiendas de electrónica que busqué, los voltímetros de corriente continua de menor valor eran del rango 0-15 Voltios, con lo cual, con mi salida de 0 a 5 V la indicación a velocidad máxima quedaría a un tercio de la escala.

Asi que decidí comprar otro voltímetro, esta vez de rango 0 - 15V y ver cómo convertía los cinco voltios en quince. Me vi no se cuantos circuitos de dobladores y triplicadores de tensión, pero la mayoría son para alterna y si son para continua son capaces de convertir un tensión de 5 V en 15 V pero NO de convertir una tensión variable en el rango de 0 a 5 voltios en otra tensión proporcional en el rango de 0 a 15 voltios. Al final conseguí diseñar un circuito para hacer eso, que me ha funcionado bastante bien, aunque empieza porque lleva un convertidor DC/DC de 5 a 15 V.

Entre tantas pruebas y ensayos, se justifica el largo tiempo que me ha llevado este proyecto, y también el coste que me ha supuesto, porque como se ve, los componentes empleados son piezas de tipo industrial, muy acordes con la imagen que se pretendía, pero que son bastante más caros que las empleadas en electrónica.

Espero poder publicar en los próximos días un vídeo donde veamos un tren funcionando bajo las órdenes de este nuevo Simulador de Locomotora