Control digital de los cantones

En el último artículo describía el funcionamiento de un control analógico de un sistema de cantones.

En resumen el sistema de control tiene que ser capaz de realizar al menos las dos siguientes funciones:

Detectar el paso de los trenes por unos lugares determinados.

Hacer parar o arrancar los trenes en determinados momentos, en función de la situación de los demás trenes.

Adicionalmente es conveniente que se puedan manejar señales mecánicas o luminosas que coincidan con las funciones de parar o arrancar los trenes.

La detección de los trenes puede realizarse por uno de estos procedimientos:

a)Vía de contacto. Es el sistema propuesto por Märklin y según mi experiencia es fácil y fiable. Como ventaja adicional discrimina si el paso de un tren se hace en un sentido o en otro. Como desventaja sólo detecta las locomotoras y sólo produce un contacto momentáneo cuando pasan por un punto determinado

b)Relé reed. Es muy utilizado en escalas mayores pero en Z tiene algunos inconvenientes. De entrada hay que colocar un imán en las locomotoras, y eso, según me indica Angel en un comentario al artículo anterior, afecta gravemente su funcionamiento. En principio no discrimina el sentido de paso (podría hacerse con una situación asimétrica del relé en la vía, pero en Z, empieza a ser ciencia ficción). Al igual que la vía de contacto produce un contacto momentáneo. Puede localizar cualquier vagón o locomotora siempre que se equipe con el correspondiente imán.

c) Sensor infrarojo, Detecta el paso de un tren por la interrupción de un haz de luz infraroja. En su comentario Angel dice que no conocía ninguno comercializado, pero yo si he localizado uno de la marca Busch Evidentemente detecta cualquier vehículo que interrumpa el haz, lo cual seguramente puede producir muchas falsas señales.

Los tres sistemas anteriores detectan "el paso" de un vehículo por un punto. Otros sistemas detectan la existencia de un vehículo en un tramo más o menos largo de vía. Evidentemente si el tramo es muy corto ambos sistemas son equivalentes en la práctica.

d) Detección de cortocircuito. Empleado universalmente en el sistema Marklin H0 con carril central. En este sistema ambos carriles están normalmente unidos eléctricamente. Si en una sección de vía, deshacemos esa unión, dejando aislado uno de los carriles, cuando un vehículo se sitúe en ella, como los ejes no son aislados, provocan una unión eléctrica o "cortocircuito" entre ambos carriles, que puede actuar como interruptor de un sistema de detección. Es prácticamente inaplicable en sistemas de dos carriles como el de la escala Z

e) Detección de consumo. La presencia de una locomotora en marcha sobre una sección de vía, implica que se está produciendo un consumo de corriente, es decir que circula una intensidad por la vía. Un sistema electrónico puede detectar esa circunstancia y determinar que en ese tramo hay una locomotora, activando un relé que implica la ocupación del cantón. Dependiendo de lo sofisticado del sistema electrónico se puede también determinar también la presencia de una locomotora parada o la presencia de vagones. Para esto último, los ejes aislados de los vagones de los sistemas de dos carriles se pueden hacer "un poco conductores" con algunos trucos, como el colocarles una pequeña resistencia, pintura conductora, etc.

Evidentemente, los sistemas basados en la ocupación son más perfectos, ya que detectan la presencia de un tren en cualquier parte del cantón, y si éste sale del cantón, por ejemplo por un desvío cualquiera, el cantón queda automáticamente libre.

Por el contrario los sistemas basados en el paso por un punto, asumen que el cantón sigue ocupado hasta tanto no se produce el paso por la salida prevista. De modo que si el tren sale por otro sitio, o sufre un percance y lo quitamos manualmente de la vía, el sistema deja ese cantón permanentemente ocupado. Por eso estos sistemas deben tener una forma de hacer manualmente un "reset" que deje todos, o algunos de los cantones como libres.

En resumen todos los sistemas producen el cierre de un contacto, bien momentáneo o permanente que indica la ocupación de un cantón. Con un relé biestable, el contacto momentáneo se convierte en un contacto permanente.

Todo lo dicho hasta ahora es perfectamente válido tanto para un sistema digital como para uno analógico

La segunda función de un sistema de acantonamiento es controlar la marcha de los trenes. Aquí hay una clara distinción entre un sistema analógico y un sistema digital.

En un sistema analógico lo que se hace es establecer a la entrada de cada cantón, junto a la señal de entrada (si hay señal), una zona de vía aislada de forma que sólo llega alimentación cuando el relé biestable asociado a ese cantón está en la posición correspondiente a "no ocupado". Por lo tanto si un tren va a entrar en un cantón ocupado, al llegar a la zona aislada no tiene alimentación y se para. Cuando el cantón queda libre, vuelve a recibir alimentación, y arranca. El problema de esto, es que tanto la parada como el arranque son bruscos, ya que no hay una subida progresiva de la tensión de alimentación, sino un corte brusco de la misma. Existen dispositivos electrónicos que consiguen suavizar tanto la parada como el arranque.

Por supuesto esto también puede usarse en un sistema digital, ya que evidentemente si dejamos una locomotora en un tramo de vía aislado, se para. Sin embargo esto va absolutamente en contra de la teoría de un sistema digital, por lo que no resulta muy operativo.

Lo suyo es que cuando una locomotora digital va a entrar en un cantón cerrado, el sistema de control envíe a esa locomotora la orden de detenerse. Esto que parece simple implica tres cosas: Que se sepa que el cantón está libre u ocupado, lo cual se podrá hacer por alguno de los sistemas anteriores. Que se detecte que una locomotora se acerca a la entrada del cantón, lo cual implica un segundo sistema de detección. Y que se sepa qué locomotora es la que va a entrar, para mandarle la orden de detención suave precisamente a esa locomotora y no a otra.

Esto último es una complicación importante. Se puede detectar el paso de una locomotora por un punto, pero saber qué locomotora es, es decir que la locomotora se identifique y envíe un código a la central digital, no está plenamente conseguido. Por lo tanto, para saber qué locomotora pasa por un punto dado, el sistema tiene que llevar la cuenta de dónde está cada locomotora. Evidentemente esto requiere toda la potencia de un ordenador para controlarlo.

Por esto, entre otras razones, las maquetas de cierta importancia están manejadas por ordenadores, mediante programas de control. Casi todo el mundo cree que esto solo puede conseguirse mediante el mando digital, y por eso se concluye que la escala Z no es apropiada para esto, o bien se hacen todos los esfuerzos posibles para digitalizar la escala Z

En realidad esto no es así. Un sistema manejado por un ordenador puede también efectuar este control sobre un circuito analógico, entendiendo por tal aquél en el cual el control de velocidad de una locomotora depende de la alimentación de la zona de vía sobre la que está rodando. Si el ordenador detecta que una locomotora va a entrar en un cantón ocupado, puede enviar la "orden de detención suave", esto es disminuir progresivamente la tensión de alimentación, a la zona de vía donde se ha detectado la locomotora. Adviértase que esto evita la complicación de saber cuál es la locomotora que hay que detener, porque la parada suave afectará a cualquier locomotora que esté en la zona de parada. Estoy pensando evidentemente en fuentes de alimentación manejadas por ordenador de acuerdo con lo que ya comenté al hablar de las alimentaciones de "System Jörger" y mi intención de controlarlas con un potenciómetro digital.

Queda todavía una cuestión: Sabemos detectar la ocupación de un cantón, y sabemos hacer que una locomotora se pare o arranque en un lugar determinado. Evidentemente cuando un cantón se ocupa, porque un tren entra en él, hay que poner roja la señal de entrada y hacer que se detenga cualquier tren que pretenda entrar antes que haya salido el que lo ocupó. Pero cuando un tren entra en un cantón, se asume que sale del cantón anterior, y por tanto hay que poner en verde la señal de entrada del cantón anterior. Cuando hay una única vía no hay duda de cuál es el cantón anterior, y esta acción de abrir la señal al tiempo que se cierra la siguiente se hace simplemente por cableado.

Sin embargo, cuando como es mi caso, se quiere tener la posibilidad de configurar los cantones en dos formas al menos, una con un circuito principal largo y otra con dos circuitos más cortos, la cosa se complica. La solución de manejar el cambio de señales por ordenador simplifica este caso, ya que el programa puede tener previstas cuantas configuraciones se desee y en cada caso abrir y cerrar las señales que correspondan a cada detección de paso de un tren. En resumen: se sustituye la lógica "cableada" en la maqueta, por la lógica de un programa que puede tpmar múltiples configuraciones

Hace un año, empecé a interesarme por estos temas y entonces adquirí una placa de control por ordenador a una empresa valenciana. Tenía este tema un poco olvidado cuando me he dado cuenta de que es exactamente lo que necesito. La placa en cuestión PS6E8S, de MICROPIK contiene exactamente seis detectores on/of que puedo conectar a las vías de detección de cada cantón y ocho salidas que son relés conmutadores, que puedo utilizar para manejar semáforos mecánicos con sus conmutadores biestables. En una primera etapa me propongo simplemente abrir y cerrar los semáforos que sean oportunos según la configuración (circuito largo / circuitos cortos) mediante un sencillo programa de ordenador. Si más adelante puedo manejar también por ordenador la corriente de tracción, podré conseguir paradas y arranques suaves.

Creo que va quedando claro por dónde pretendo progresar en cuanto al mando de la maqueta: aplicar sucesivamente un control por ordenador, en primer lugar al control de cantones, luego al control de tracción de las locomotoras y por último a los aparatos de vía. Al final tener una maqueta analógica controlada por ordenador.

Curiosamente va a ser un camino opuesto al habitual, ya que informatizar la detección de los trrenes suele ser el último paso. Sin embargo yo voy a empezar por ahí, sobre todo porque la electrónica para conseguirlo la tengo ya disponible.