Marcha atrás

No es que haya decidido dar marcha atrás en los planes de mi maqueta. Simplemente he decidido el mecanismo para dar marcha atrás, y consecuentemente, marcha adelante a mis locomotoras.

Tenía dos direcciones por cada cantón previstas para esta función. así que lo que tenía que hacer era establecer el sistema para que un impulso en cada una de esas direcciones hiciese un cambio de polaridad en la vía, y consecuentemente el cambio de sentido de la locomotora.

Evidentemente hay que tener un circuito de cambio de polaridad en la alimentación de las vías. Esto se consigue normalmente con un conmutador de dos circuitos y dos posiciones, que en instalaciones analógicas suele ser un conmutador manual. Por ejemplo en las alimentaciones de System Jorger hay que poner uno de estos conmutadores entre la salida del regulador y la vía para conseguir la inversión del movimiento.

Este dispositivo de conmutación debe ser biestable, es decir una vez conmutado a la posición de marcha adelante o marcha atrás debe mantener esa posición hasta que reciba la instrucción de cambiar al otro sentido. Esto es lo que queremos decir cuando decimos que un dispositivo tiene enclavamiento

He estudiado tres posibilidades de lograr esto:

La primera sería un conmutador completamente electrónico que maneje directamente la corriente de tracción. Existe este tipo de circuitos, por ejemplo el MM74HC4066, que es el que he probado. Este circuito tiene en teoría cuatro interruptores comandados por cuatro señales de mando. Hay que tener en cuenta que la corriente de tracción que este circuito debe manejar es una onda cuadrada, de 9V de tensión de pico. Las especificaciones dicen la misteriosa frase: "Permite controlar señales analógicas de hasta 12 V de pico con señales digitales de control del mismo rango" ¿que quiere decir "del mismo rango"? si lo que quiere decir es que para una señal analógica de 9 v de pico tengo que controlarlo con señales digitales de 9 V, me parece una condición muy fuerte. Tendría que hacer un paso para elevar el nivel de la señal.

Por otra parte este circuito no es biestable, sino que hay que mantener las señales de control todo el tiempo que se desee que los conmutadores estén en conducción. Aún así, con bastante poco entusiasmo, hice unas pruebas que resultaron fallidas: No se porqué, cuando la corriente atravesaba este dispositivo, perdía tensión, como si el circuito presentase una elevada pérdida. Total que abandoné esta solución "completamente electrónica"

La alternativa era utilizar uno de los viejos y fiables relés. Necesito un relé de 2 circuitos y dos posiciones, el mismo esquema de contactos que un conmutador manual. Para manejar los relés necesito alimentar la bobina con una corriente de cierta intensidad, que no me puede dar el sistema digital, pero la solución a esto es ya conocida: Hay que poner un transistor darlington que alimenta la salida con la corriente que requiere la bobina del relé, y su base es pilotada por la señal de control. Es exactamente el mismo esquema que traía la placa de comunicaciones para manejar los ocho relés de salida, y que yo anulé para tomar directamente las señales de control.

Existe el circuito integrado ULN2803A que incluye en un sólo circuito ocho de estos transistores. Es el mismo que yo quité de la placa de comunicaciones.

Aún así, tengo todavía dos alternativas: Hacer que el enclavamiento lo proporcione el relé, o que lo proporcione el sistema digital. Existen relés con enclavamiento, y con dos conmutadores que es exactamente lo que necesito, fabricados por Omron con la referencia G6AK-234P. Como resulta que tengo ocho de estos relés provenientes de una serie de pruebas que hice el año pasado, no me lo he pensado más, y he decidido emplear estos relés para el cambio de sentido.

La imagen muestra un circuito de prueba para experimentar con esta solución. Vemos sobre la placa de prototipos uno de estos relés y el circuito integrado ULN2803 que lo alimenta. Las señales provienen del circuito COLA02 que vemos detrás, a través de de ese conector de tres cables que vemos en la zona superior derecha de la imagen. El resultado es perfecto.

Ahora ya puedo manejar completamente un tren desde el programa de ordenador y la verdad es que da gusto hacerlo.

Por cierto, que una de las críticas que se hacen a los programas de manejo de trenes por ordenador, es que hay que estar mirando a la pantalla, en lugar de mirar a los trenes. Teniendo en cuenta eso, me he preocupado de que mi programa minimice al máximo ese problema.

Concretamente al manejar una locomotora, el mando del regulador es un control deslizante que podemos mover arrastrando el cursor con el ratón. Esto sin embargo requiere que efectivamente miremos a la pantalla, pero además en mi programa, este mando se mueve también con la rueda del ratón. Este movimiento no depende de la posición del cursor del ratón en la pantalla, por lo que no es necesario mirar la pantalla. Asimismo, además del otro control deslizante que podemos usar para mover el cambio de marchas (adelante, atrás y neutro) este mando se mueve presionando la rueda del ratón. De esta forma, con un sólo dedo, y sin necesidad de estar mirando la pantalla, podemos controlar un tren tanto en velocidad como en sentido (algo parecido a las ruedas de control que tienen la mayoría de la Centrales Digitales)

Por cierto: al probar varias locomotoras me he dado cuenta de que el circuito de control que he realizado permite un marcha lentísima de las locomotoras, tanto como el System Jorger. Lo que ocurre es que algunas locomotoras "aguantan" mucho mejor esta marcha lenta que otras. Hoy, con la G12 prusiana he medido un tiempo de 33 segundos para avanzar 10 centímetros, y podía arrancar, parar y cambiar de sentido con esa velocidad, así como mantenerla indefinidamente ¡Una gozada!

Para conseguir este resultado es muy importante mantener un contacto excelente con la vía, y en esto los circuitos Gaugemaster resultan casi imprescindibles. ¡¡ Obsérvese que este sistema, a pesar de ser un mando de locomotoras por ordenador es perfectamente compatible con los limpiavías Gaugemaster!!

Ensayo general

La verdad es que hasta ahora, mi sistema de Control por Ordenador de Locomotoras Analógicas, solo ha hecho funcionar una o dos locomotoras a base de hacerlas patinar empujando contra un tope. Está claro que tenía ganas de verlas rodar de verdad, al menos en un pequeño circuito de prueba.

Por otra parte, los distintos elementos que componen este Control, han estado siempre dispersos por la mesa de pruebas y conectados de forma provisional. Así que lo que he decidido es comenzar a construir lo que será el cuadro electrico de la futura maqueta, e ir situando ya los elementos que estén terminados, haciendo los anclajes y las conexiones que sean definitivas.

Respecto de este cuadro eléctrico, he decidido que va a ir situado encima de un mueble que tengo en el cuarto de la maqueta. En realidad es una cajonera con cuatro cajones, donde guardo los embalajes de los trenes, y los propios trenes cuando están inactivos. Este mueble tiene ruedas, con lo cual puede guardarse debajo de la maqueta, o sacarse para tener una superficie auxiliar. Como la nueva maqueta queda bastante alta, queda un gran hueco encima de este mueble. Lo que voy a hacer es poner encima una especie de cajón, que contendrá todos los elementos eléctronicos, y luego poner encima una tapa donde situaré el ordenador. De esta forma, este mueble podrá moverse sobre sus ruedas y podrá acercarse con el ordenador a la zona que resulte más cómoda en cada momento.

La imagen muestra el estado actual de este cuadro. Lo que vemos en primer plano son las fuentes de alimentación. Hay una de 5 V para los sistemas electrónicos, una segunda de 9 V para la alimentación de los trenes, y una tercera de 12 V para los motores de desvíos. Cada una con el correspondiente transformador. Además un transformador adicional de 16 V para alimentar los limpiavías Gaugemaster. Parece un poco excesivo poner tanto transformador, pero esta es una forma de aislar completamente los circuitos de las distintas tensiones. Pude comprobar, por ejemplo que si unimos el polo negativo de la corriente de 5V con el de la corriente de 9V prododucimos un bonito transistor a la plancha.

Detrás, de derecha a izquierda, está la placa de comunicaciones con el conector del puerto serie del ordenador, el circuito COLA 02, más a la izquierda el COLA 01 conectado al Gaugemaster. De aquí sale la conexión hacia las vías.

Y ¿todo esto funciona? Pues la vedad es que funciona perfectamente. El regulador ajusta la velocidad de la locomotora con toda suavidad, y mantiene muy bién las velocidades más bajas, aunque en esto no niego que el regulador de Joeger lo hace mejor. Creo que sé la causa: me parece que a velocidades muy bajas, el regulador de Jorger produce unos pulsos muy cortos pero de una tensión elevada. Al ir aumentando la velocidad, los pulsos son más largos pero su tensión de pico va disminuyendo. Por el contrario, en el mío los pulsos son siempre de la misma tensión de pico.

Estuve tratando de ajustar la curva de respuesta, para que las locomotoras se muevan de verdad a la velocidad a escala que indica el regulador del programa. El sistema de ajuste funciona perfectamente, pero me encontré con algo que me esperaba pero no hasta ese punto: A no ser que me equivoque en mis cálculos, el óvalo mide exactamente 2545 mm lo que traducido a la escala 1/220 es 560 metros. Una locomotora 60 Km/hora debe tardar más de 33 segundos en dar la vuelta, y eso, resulta una velocidad aparentemente lentísima. Si esto es así, tengo que bajar tanto el ajuste que desperdicio más de la mitad de los 64 pasos de velocidad que puedo ajustar ya que en el paso 30 o 32 ya va a lo que serían más de 120 Km/hora. Si confirmo esto, quizá ponga una resistencia fija por la parte superior del potenciómetro digital, para limitar la velocidad sin perder tantos pasos de velocidad.

Y, a todo esto, ¿que hace el circuito COLA 02, que quedé en aclarar en el artículo anterior? En la imagen le vemos situado entre la placa de comunicaciones y el COLA 01 que regula la velocidad del motor. Pues bien este circuito es un descodificador, que convierte la señal recibida del ordenador, formada por "palabras" de 8 bits en señales inpendientes. La clave es el circuito integrado 74HC4514 que descodifica cuatro bits en sus 16 posibles significados.

En esta placa, vemos entrar por abajo a la derecha un cable plano de colores que trae la señal de los cuatro bits de orden más bajo de la placa de comunicaciones. Por la zona superior izquierda, hay un conector que permite extraer las 16 señales distintas procedentes de la descodificación de esos cuatro bits. A este conector, de momento, no hay nada conectado.

Justo debajo, vemos otro conector, al que hay conectado un par de cables (amarillo y verde) que van al COLA 01 llevando las dos señales (aumentar velocidad y disminuir velocidad). Estas dos señales son invertidas respecto de las generadas por la placa de comunicaciones, porque ésto era una exigencia del potenciómetro digital. Por eso, en estas placas hay un segundo circuito integrado, el 74HC240 que se encarga de esta inversión de señales, y sus salidas inversas corresponden al conector inferior

El circuito tiene previstas cuatro señales por cada regulador de locomotora: Aumentar velocidad, disminuir velocidad, marchar hacia delante y marchar hacia atrás. Por lo tanto, con las 16 señales producidas por la placa COLA02 podemos manejar cuatro circuitos controladores de locomotora. Voy a necesitar por tanto dos placas COLA02 para manejar hasta ocho controladores.

Como en conjunto, el COLA02 me proporciona dos señales invertidas y dos directas para cuatro controladores, lo suyo será hacer placas de controladores de de locomotora con cuatro controladores. Pero para eso, tengo antes que decidir cómo hago la inversión de sentido.

Fabricación de PCB

En el último artículo, prometía explicar el proceso de fabricación de placas de circuito impreso. Aunque esta técnica, no es estrictamente necesaria para el aficionado a los trenes en miniatura, si es conveniente conocerla si uno pretende, como es mi caso, meterse en honduras electrónicas para el manejo de los trenes. Por otra parte, mi intención es publicar aquí los esquemas de circuitos impresos de los distintos elementos que voy a ir construyendo, de manera que si algún lector quiere reproducirlos, lo pueda hacer. En ese caso, necesitará conocer esta técnica que le permitirá crear sus propias tarjetas de circuito impreso o PCB (Printed Circuit Board).

Quiero aclarar que yo voy a explicar el proceso empleando una "insoladora". Este aparato es relativamente caro, pero a mi me parece completamente imprescindible si se quiere obtener un resultado correcto. Además, con un poco de habilidad es posible construir una insoladora artesanal.

Circulan por Internet varias páginas en las que se explican otros procedimientos para fabricar PCB's. Uno de los más extendidos consiste en emplear una impresora laser para hacer una impresión del circuito, y después transferirlo a la placa de cobre con una plancha de ropa. No dudo que sea eficaz, pero yo he probado a hacerlo y no he conseguido resultados aceptables. Pienso que depende mucho del tipo de papel sobre el que se imprima, y en algún caso se habla de cargar la impresora laser con papel para imprimir fotografías en impresoras de chorro de tinta. Supongo que se trata de que el toner agarre muy mal sobre el papel, para que luego sea fácil de desprender y transferir al cobre. Mis pruebas las hice con papel normal, y por eso seguramente salió mal, pero la impresora no era mía, y no quería arriesgarme a meter un papel que pudiera producir algún problema.

Otro procedimiento es dibujar a mano el circuito sobre la placa de cobre con un rotulador de tinta permanente (Por ejemplo EDDING 2000). Este procedimiento si funciona bien, pero yo quiero ver quién es capaz de dibujar a mano las pistas y los contactos para un circuito integrado. Por otra parte, si hay que repetir el circuito, hay que volver a dibujar a mano, lo cual ya es horrible. Sólo recomiendo este sistema para una pequeña prueba.

En todo caso lo primero que hay que tener es un dibujo exacto a tamaño real del circuito que queremos fabricar. Como ya he comentado, yo utilizo el programa PaintShopPro, que es un software para dibujo y fotografía, pero no está pensado para el diseño de circuitos. Sin embargo yo me apaño muy bien con él, y acabo antes que tratando de entender el funcionamiento de alguno de los programas específicos para esta función. En la imagen de la derecha podemos ver el dibujo del circuito que voy a construir en esta ocasión. Los bordes externos de la placa tienen exactamente 10 x 10 cm, que es una medida normal para placas. Como se ve, a diferencia del circuito del artículo anterior, este circuito tiene "mucho negro". En realidad el negro corresponde a lo que quedará como pistas de cobre, de manera que lo que se pretende al hacer un diseño así, es que la mayor parte del cobre quede en la placa. Luego veremos la razón.

Este diseño se imprime con una impresora de chorro de tinta sobre un soporte para transparencias, tal como veíamos en el artículo anterior. Es importante que la impresión quede lo más densa posible, para lo cual conviene experimentar con las distintas opciones de tipos de papel. Concretamente, en mi impresora EPSON 880 la mayor densidad la he conseguido ajustando la impresión como "Glosy Film" en lugar de "Transparency" que parece que sería lo apropiado.

Una vez obtenida esta transparencia, que denominamos fotolito, comienza el "proceso químico" Como se utilizan varios líquidos yo lo hago en la cocina, donde dispongo de agua corriente y superficies fácilmente limpiables. En la imagen adjunta vemos los elementos necesarios: El fotolito, y a su derecha la placa sensibilizada que vamos a utilizar. Más a la derecha tenemos tres recipientes, que de izquierda a derecha son: revelador, disolvente y flux. Estos recipientes son muy prácticos ya que están perfectamente cerrados, y en la parte superior llevan una esponja, de forma muy parecida a algunos limpiadores de calzado. Son de la marca "SENO" y se pueden comprar en tiendas de electrónica.

Arriba vemos dos cubetas (son dos fiambreras corrientes de plástico) unas pinzas de plástico, guantes desechables, y un frasco con disolución de cloruro férrico.

A la derecha vemos la insoladora abierta. Conviene encenderla durante unos cinco minutos para que los tubos alcancen la temperatura de trabajo y tengamos siempre resultados comparables.

La primera operación es colocar el fotolito sobre el cristal de la impresora, (con la cara de componentes hacia arriba), es decir tal como normalmente lo dibujamos. Luego quitamos la lámina adhesiva que protege la placa y la colocamos encima del fotolito, ajustando exactamente la posición. Para esto, conviene que el fotolito tenga marcas de alineación.

En la imagen adjunta vemos el momento de colocar la placa sobre el fotolito, naturalmente con la cara sensible hacia abajo.

Cerramos la tapa de la insoladora y ajustamos el tiempo de exposición. El tiempo depende de varios factores, sobre todo del tipo de emulsión que tenga la placa que estamos usando. Conviene utilizar siempre la misma marca para evitar sorpresas. Yo obtengo buenos resultados con una exposición de dos minutos.

A continuación viene el revelado. Utilizando los aplicadores de SENO, lo que hay que hacer es presionar la esponjilla contra la placa para que salga un poco de líquido, y a continuación extender este liquido por toda la placa. Se continúa frotando la placa con la esponja hasta que aparezca toda la imagen.

Lo que ocurre en el revelado es que la parte de emulsión que recibió la luz ultravioleta, se disuelve en el revelador, mientras que la parte que no recibió luz por estar protegida por el dibujo del fotolito, queda sobre el cobre, formando una máscara que protegerá estas zonas no expuestas, del atacado químico que haremos a continuación. Por lo tanto la parte que fue iluminada queda con el cobre a la vista, y la parte que fue protegida queda con una máscara de gelatina no disuelta.

Conviene cortar el revelado introduciendo la placa en la cubeta de agua, en cuanto la imagen sea clara y completa, Si insistimos demasiado tiempo, se debilitará la capa de protección. A continuación se enjuaga la placa bajo el chorro de agua.

El siguiente paso es el mas delicado. Se le suele llamar "atacado" y consiste en sumergir la placa en una disolución de cloruro férrico en agua (500 g de cloruro por litro de agua). El cloruro reacciona con el cobre disolviéndolo, pero respetando las zonas que están cubiertas por la máscara que hemos creado en el paso anterior .

El cloruro es una sustancia un tanto conflictiva, así que hay que tener cuidado con él. Por supuesto no hay que ingerirlo, y hay que evitar salpicaduras en los ojos. Si cae sobre la piel produce manchas amarillas que son bastante difíciles de quitar. Sobre la ropa, también produce manchas amarillas.

Conviene que la solución de cloruro esté un poco caliente (unos 40º) para que el proceso sea más rápido. Yo lo que hago, como se ve en la fotografía, es poner la cubeta en el fregadero, y abrir el grifo del agua caliente, sin que caiga agua sobre la cubeta. Así el agua calienta el fondo de la cubeta mientras se produce el proceso. Hay que agitar continuamente la cubeta durante todo el proceso. Con ayuda de las pinzas levantamos de vez en cuando la placa para observar el proceso que dura unos diez minutos.

Una vez que desaparezca todo el cobre no protegido, sacamos la placa y la enjuagamos en abundante agua corriente. La solución de cloruro se devuelve al frasco y puede usarse varias veces. En realidad el "desgaste" de la solución de cloruro depende de cuánto cobre "se ha comido". Por eso, conviene hacer los fotolitos "con mucho negro" ya que así habrá mucho menos cobre para disolver y el cloruro durará más. Además las áreas muy extensas de cobre tardan más en disolverse, lo que podría dar lugar a que el atacado resulte irregular.

El siguiente paso es eliminar la máscara, que protege las pistas para dejar el cobre a la vista. El juego de productos SENO incluye un disolvente para esta operación, que se hace de forma similar al revelado.

Después de esta operación y tras un nuevo lavado, tenemos ya la placa limpia, con sus pistas de cobre.

Conviene hacer una inspección para ver si se notan pistas que han sido atacadas o cualquier otro defecto. Normalmente, si las pistas han sido atacadas, puede deberse a dos causas: Si la exposición fue corta, seguramente tuvimos que insistir mucho en el revelado y debilitamos demasiado las máscaras de protección. Por el contrario, si la exposición fue demasiado larga, es posible que la luz haya atravesado las zonas oscuras del fotolito, y por lo tanto hayan quedado algo expuestas las zonas que había que proteger. Por eso es importante que el fotolito tenga un negro muy denso.

En la siguiente imagen vemos como queda una placa correctamente procesada. El cobre debe quedas liso y pulido, sin síntomas de atacado, y la parte sin cobre debe ser traslúcida y sin restos de cobre.

Después viene un proceso que requiere un poco de paciencia. Se trata de taladrar los agujeros para los rabillos de los componentes. La herramienta ideal para esto es un minitaladro, tipo Dremel, con una broca de 1 mm. Situando la placa sobre una madera, se van perforando todos los taladros. Hay algunos componentes que requieren taladros un poco más gruesos, de 1,5 mm, y normalmente se necesita hacer algunos taladros de 3 mm para los tornillos de montaje.

Aparentemente hay que tener un pulso extraordinario para hacer esto bien, pero en realidad no es tanto. Yo utilizo un truco muy sencillo: El dibujo de los ojales que yo hago, lleva en el centro la zona blanca que correspondería al agujero. Como consecuencia, las pistas de cobre quedan con ojales que tienen en el centro una zona sin cobre donde se debe taladrar. Curiosamente el cobre queda con un ligero resalte sobre la base de la placa, de modo que el lugar que hay que perforar queda con un "reborde" de cobre que guía la broca, con lo que casi se va sola al centro exacto del ojal.

Por supuesto conviene que la broca esté bien afilada para no producir rebabas.

En el siguiente paso, si es necesario, recortamos la placa al tamaño requerido. Se suele recomendar que esto se haga con una sierra, pero yo he descubierto que unas tijeras de hojalatero también permiten realizar un corte limpio y es mucho más rápido. Los bordes se repasan frotándolos contra un papel de lija puesto sobre una superficie plana

Una vez terminado el "mecanizado", hay que limpiar muy bien todo el polvillo que queda sobre la placa, y entonces le aplicamos el tercero de los productos de SENO. Es una especie de barniz llamado "flux" que protege el cobre de la oxidación, y además facilita la soldadura. Si ponemos el flux antes de hacer los taladros, se forma un barrillo entre el flux y el polvo de los taladros.

Conviene dejar secar bien el flux, porque si no resulta pegajoso.

El siguiente paso es situar y soldar los componentes. Es sólo cuestión de paciencia y cuidado, y utilizar un buen soldador de punta fina y alambre de estaño de 0,5 mm.

Conviene inspeccionar las soldaduras con una buena lupa para asegurarse que han quedado perfectamente unidos los rabillos a las pistas de cobre

En un circuito como el que estamos fabricando que realmente no tiene mas que un par de circuitos integrados y conectores, podemos hacer una comprobación muy sencilla. Antes de poner los circuitos integrados en sus zócalos, podemos utilizar un polímetro en modo probador de continuidad, y asegurarnos de que cada pata de los zócalos se comunica con los correspondientes pines de los conectores.

Una vez efectuadas estas pruebas, se situarán los integrados en sus zócalos y el circuito quedará terminado

La última imagen muestra el circuito terminado con sus componentes colocados y los conectores que lo unirán al "mundo
exterior"

Quizá alguien se sienta un poco defraudado al ver la cantidad de "puentes" que presenta este circuito, formados por alambres sobre la superficie de la placa. Evidentemente no me he roto la cabeza para buscar recovecos por donde llevar las pistas para evitar los puentes, pero es que en un circuito como éste donde no hay más que dos integrados, sin componentes discretos que permitan "cruzar" por encima de las pistas es imposible realizar un diseño en un solo plano.

Evidentemente la solución "elegante" para resolver esto es hacer un circuito de doble cara, es decir con pistas de cobre por encima y por debajo de la placa. En este caso, todos esos puentes, serían las pistas de cobre de la parte superior.

Sin embargo, aparte de las cuestiones de elegancia, para mi, el circuito de doble capa no tiene ninguna ventaja y si varios inconvenientes: En primer lugar las placas son bastante más caras. Luego hay que hacer dos fotolitos, y además al hacer la exposición, asegurarse de que quedan perfectamente alineados. En una insoladora como la mía, hay que hacer dos exposiciones y consecuentemente dos revelados. Además la cara superior queda con muy poco cobre, con lo que se consume una importante cantidad de cloruro.

Todo eso es complicado, pero sobre todo, no hay ninguna ventaja. Se dirá que no hay que hacer puentes, pero en realidad hay que unir las pistas de una cara con las de la otra, lo cual requiere introducir unos cablecillos y hacer una soldadura por cada lado. En total se hace el doble número de soldaduras. Así que aunque en su día hice algunas placas de doble cara, he decidido que no merece la pena.

Y, a todo ésto,....¿Qué demonios es ese circuito COLA 02 que hemos construído? La solución en el próximo capitulo.

Ladies and gentlemen....: ¡ COLA01 !

Y pongan ustedes, amables lectores, el redoble de tambor. En efecto, en la imagen vemos el primer ejemplar del famoso "Control por Ordenador de Locomotoras Analógicas". La verdad es que después del trabajo que me ha dado, y sobre todo de las vueltas que que tenido que dar para llegar a esto, parece, a la vista un poco pobre. La verdad es que mejor que sea sencillo, y además ya lo iremos completando.

De hecho, a este circuito le falta por delante un descodificador de direcciones para que se puedan conectar muchos circuitos en paralelo, y por detrás le falta el sistema para el cambio de sentido de las locomotoras. Sin embargo he querido hacer ya un circuito impreso, por dos razones: La primera asegurarme que esta parte queda consolidada y funcionando, de manera que si luego añado más electrónica tengo garantizado el funcionamiento correcto de esta parte. La segunda es que mantener todo esto de forma provisional en la placa de prototipos, y seguir añadiendo cosas, produce ya una maraña de cables muy difícil de controlar. Por eso le he llamado COLA01, ya que luego vendrán el 02, el 03... hasta dejarlo completo y operativo.

El diseño del circuito impreso lo he realizado con PaintShopPro. Este programa no es un software dedicado al diseño de circuitos, como podría serlo Pad2Pad, pero para mi tiene la ventaja de que lo conozco muy bien y cualquier otro, aunque sea específico para el diseño de circuitos tendría que aprenderlo. El resultado es un dibujo multicapa, que en este caso tiene el diseño del lado de cobre en negro y el del lado de componentes en rojo.

A continuación, imprimí el diseño en una lámina para transparencias,tal como se puede ver en la imagen adjunta. Esto produce una imagen impresa sobre un soporte transparente, que es lo que técnicamente se llama un fotolito.

Con este fotolito y una placa sensibilizada hice la exposición en una insoladora, para a continuación realizar el procedimiento de revelado, hasta obtener el circuito impreso terminado. En esta ocasión no he podido obtener fotografías de este proceso, pero espero poder hacerlo en el futuro, ya que tendré que hacer unos cuantos circuitos impresos.

Una vez soldados los componentes, el resultado que se obtiene es que se muestra en la imagen de cabecera.

Evidentemente hay que probarlo, y la siguiente imagen muestra el momento de la prueba. En esta imagen vemos el circuito con todas sus conexiones: Arriba a la derecha está la alimentación digital de 5 V. También arriba, pero a la izquierda está la entrada de corriente analógica de 9 V de donde se tomará la corriente para la locomotora. El conector de tres cables que vemos en la parte superior es la entrada de datos digitales, y por último los cables azul y blanco que vemos en primer término son la salida hacia la vía.

Naturalmente el circuito funciona exactamente igual que el prototipo, que por lo tanto ya he podido desmontar. En la imagen vemos ya la placa de prototipos casi limpia, y el nuevo circuito funcionando encima de la misma. Al fondo vemos las locomotoras que uso para las pruebas, y a la derecha el programa de control funcionando. Lo único que queda en la placa es el chip que produce la inversión de la señal, y que ya comenté en su momento. Lo he dejado así porque su función deberá quedar incorporada al circuito descodificador.

En los próximos días voy a estudiar la forma de resolver el cambio del sentido de la marcha.

Basta de programar! (de momento)

Como decía en el artículo anterior, tengo ya funcionando una parte del programa que controlará la maqueta. He preferido llegar hasta un punto en que este programa sea lo suficientemente operativo como para que las pruebas de circulación de los primeros trenes sean ya realizadas bajo control por ordenador, lo cual no era desde luego mi intención inicial.

En este artículo voy a explicar un poco la filosofía de éste programa de control de locomotoras ANALOGICAS por ordenador.

En primer lugar el programa no controla directamente las locomotoras, sino que controla secciones de vía, en las que hay una única locomotora, lo cual, por definición es un cantón. Sin embargo , el programa "lleva la cuenta" de dónde está cada locomotora, basándose en la situación previa y en la activación de los sensores reed. Por lo tanto, al usuario le parece que está manejando cada locomotora en concreto, porque el programa sabe llevar las instrucciones apropiadas al control del cantón sobre el que sabe que está la locomotora.

¿Que instrucciones son esas? Una locomotora analógica solo recibe dos instrucciones: la tensión de la vía e la que está, lo que la hace ir más o menos rápido, y la polaridad, que la hace ir en un sentido o en otro.

En este caso, más que la tensión, lo que hace variar la velocidad es el ancho de pulso de la corriente que alimenta la vía por el sistema PWM, pero para el caso es lo mismo. Hay sólo dos variables: velocidad y sentido de marcha.

El circuito electrónico que alimenta cada cantón es el encargado de hacer que la locomotora se mueva a la velocidad requerida en cada momento. Esta velocidad es calculada en cada instante por el programa de control de locomotoras.

Si miramos la imagen del controlador, podemos observar que abajo, a la izquierda, hay un mando con cuatro posiciones "AUTO" "PROFI" "EASY" y "OFF" . A la izquierda hay un control deslizante vertical, que representa el freno, y a la derecha otro mando vertical que representa el regulador.

En el modo "EASY" la locomotora responde directa e instantáneamente al mando del regulador, y el mando de freno no funciona. Es decir funciona como una locomotora analógica en respuesta al botón del "transformador". Es por lo tanto una forma fácil de manejarla.

En cambio, en el modo PROFI, se pretende que la locomotora responda como una locomotora real, de modo que abriendo el regulador se consigue una aceleración, pero no instantánea sino dependiente del peso de lo locomotora, del peso del tren y de las resistencias, tales como la inercia, el rozamiento y la resistencia aerodinámica. Asimismo, si cerramos el regulador, la locomotora no se para de forma inmediata, sino que se sigue moviendo de acuerdo con todos esos parámetros. Para pararla habrá que actuar sobre el freno, y entonces la reducción de velocidad será también progresiva.

Obsérvese que todos estos datos dan como resultado una velocidad que varía a lo largo del tiempo en función de la posición de los mandos, y de todos esos parámetros. El programa calcula entonces en cada instante una velocidad "a la que debería ir" la locomotora, y esa velocidad es la que indica la aguja que vemos en la ventana del control. Asimismo por integración de la velocidad a lo largo del tiempo se calcula el espacio recorrido y esto hace que el cuentakilómetros se vaya moviendo indicando los kilómetros que "debería haber recorrido" la locomotora. Adviértase que todo esto es un puro cálculo matemático, análogo al que realizan los programas de simulación, y no tiene nada que ver con que realmente haya una locomotora moviéndose en las vías.

El circuito electrónico lo que tiene que hacer entonces es ajustar la tensión de la vía para que, en cada momento, la locomotora se mueva a la velocidad que marca la aguja del velocímetro (a escala, naturalmente) Obsérvese que si no hay coincidencia, lo que hay que corregir es la velocidad de la locomotora, no la indicación del velocímetro.

Para conseguir este ajuste de la mejor forma posible, se define para cada locomotora una "función de transferencia" que ajusta la velocidad de la locomotora a la indicación del velócímetro. En la imagen de la cabecera se puede ver la gráfica de esta función de transferencia, que el usuario puede modificar para obtener el ajuste. Tengo previsto que este ajuste se pueda realizar de forma automática, a base de hacer rodar la locomotora, y medir los pasos por los sensores.

Naturalmente el modo "AUTO" es el que hace que sea el propio programa, el que maneje los mandos, en función de la ruta y la posición de las señales.

Por último, en el modo "OFF" lógicamente la locomotora queda parada, pero no sólo eso, sino que queda "aparcada", y si está por ejemplo en un apartadero, queda libre el resto del cantón para que circulen otras locomotoras.

Como decía he programado la parte que realiza el modo EASY, lo cual me va a permitir ya proceder a las pruebas con el control por ordenador.

El siguiente paso va a ser construir una primera versión del circuito de control PWM, ya sobre circuito impreso. Cuando tenga esto, funcionando, continuaré con el interrumpido montaje de la maqueta.

Ya funciona

Una buena noticia: ya he conseguido hacer funcionar el control de locomotoras por ordenador. Lo que me pasaba el otro día es que el famoso potenciómetro digital tiene dos modos de funcionamiento: Con uno de ellos, el tren de impulsos que hace variar la resistencia, lo enviamos a un único terminal. Entonces la resistencia sube o baja, en función de lo que haya hecho la vez anterior: si terminó subiendo empieza bajando y viceversa. Además si llega al extremo por arriba o por abajo comienza a moverse en sentido contrario. Todo esto con con pulsos dirigidos a un único terminal, esto es, usando una sola dirección digital. Ya es difícil controlar esto por un programa, pero podría hacerse. De hecho lo he probado. Sin embargo hay un problema: para interpretar que una sucesión de impulsos es distinta de la anterior, y como consecuencia cambiar el sentido del movimiento del cursor, debe haber una pausa entre un tren de impulsos y el siguiente de más de un segundo. Esto invalida completamente este modo de operación, ya que cualquier ajuste de velocidad requiere que transcurra todo un segundo (una enormidad para lo que estamos hablando) antes de poder hacer otro movimiento del cursor en la dirección contraria.

Así que he tenido que pasar al segundo modo de funcionamiento: Aquí hay dos terminales Los pulsos aplicados en uno de ellos hace subir la resistencia y aplicados en el otro la hacen bajar. Esto está perfectamente claro y es sencillo de controlar. Sin embargo tiene la pega de que se gastan dos direcciones, una para subir la resistencia y otra para bajarla. Por eso quise probar el modo anterior, pero me encontré con la pega explicada. En cambio aquí la respuesta a cualquier movimiento del mando es instantánea. El programa actualmente envía pulsos de 5 milisegundos de anchura y hace una pausa de 20 milisegundos entre cada dos órdenes, pero incluso estos valores podrían bajarse.

Pues lo que me pasaba el otro día es que el chip entra por defecto en el modo 1, y yo lo estaba manejando como si estuviese en modo 2.

Como decía, una vez superados estos problemas el control funciona perfectamente, y la locomotora responde suavemente al movimiento del cursor de la pantalla. No se si he dicho que este chip tiene 64 pasos de resistencia, lo cual quiere decir que la velocidad puede variar en 64 escalones.

Lo que queda ahora son problemas de "afinación" tengo que conseguir que llevando el regulador al mínimo la locomotora se pare, pero no antes, Esto probablemente hará que algunas de las posiciones más bajas no lleguen nunca a usarse. Otro tanto puede ocurrir por arriba, ya que la locomotora puede llegar a moverse a una velocidad irrealmente alta.

También me he dado cuenta de que el mando resulta muy sensible a velocidades bajas y a media escala ya está casi lanzada la locomotora. Necesito ajustar el programa para que la respuesta al control sea "logarítmica" como en los potenciómetros, en lugar de lineal. Pero todo esto son ajustes a realizar en el software, y no me preocupan. De hecho, He continuado un poco el desarrollo del programa, de modo que pueda tener una "ficha" de cada locomotora, en la cual se den valores a todos estos parámetros de ajuste para cada locomotora en particular. La imagen lateral muestra ya cómo el programa tiene una pantalla de "Configuración" donde se dará a cada locomotora los valores correspondientes.

Respecto de ésta imagen, y de la que encabeza este artículo, tengo que hacer una confesión: La imagen que se ve como fondo, y que representa un diagrama esquemático de las vías de mi maqueta, no está generada por este programa. Procede de otro programa que hice hace algo más de un año que era una demostración de como podía hacerse un software para definir un esquema de vías. (¡ pero el esquema que vemos, si es el de mi nueva maqueta!)

Con el tiempo, esta imagen si será una imagen generada por el programa, y no sólo eso, será funcional, en el sentido que será desde aquí desde donde se maneje manualmente todo el movimiento de desvíos. Mientras tanto, he querido anticipar con esta pantalla "de cartón piedra" (término que usamos los informáticos para referirnos a estos casos) como será más o menos el aspecto del programa funcionando.

En la imagen de cabecera vemos que hay dos "controles de locomotora", y que cada uno de ellos está manejando una locomotora distinta. En cada control, hay un panel que indica el nombre del cantón que está ocupando cada locomotora en cada momento y ese panel tiene un fondo de color (rojo y naranja en este ejemplo) que corresponde al color del tramo de trazado correspondiente en la imagen de fondo.

Probando, probando....

La cosa está bastante caliente!. En estos días me he pegado una buena panzada de programación, par conseguir desarrollar un programa lo suficientemente operativo como para poder probar si funciona como controlador de la alimentación que he construido.

Aunque la programación ha sido mi oficio real muchos años, la verdad es que el tipo de programa que hay que hacer para esto tiene muy poco que ver con lo que yo he hecho profesionalmente. Aquí se mezcla algo muy poco habitual, como son los gráficos animados, con un tema de comunicaciones muy especial, distinto de las comunicaciones habituales en la industria informática.

Por fin esta tarde he podido hacer algunas pruebas que por primera vez interconectan la placa de comunicaciones por puerto serie, el prototipo de regulador de velocidad, y el programa de ordenador que estoy desarrollando. En la imagen de portada, vemos, estos tres elementos de izquierda a derecha. Al fondo, un tramo de vía con una locomotora termina de completar los elementos de la prueba.

El resultado de esta primera prueba ha sido...esperanzador. Es decir: moviendo con el ratón el cursor del mando de regulación que vemos en la pantalla, la locomotora se pone en marcha y varía su velocidad. Sin embargo, el comportamiento es como si fuese demasiado sensible, es decir, que un ligero movimiento del mando de la pantalla se traduce en una gran variación de velocidad de la locomotora. Tengo que estudiar cómo ajustar ésto.

En la imagen de la derecha, sobre todo si se amplía, se puede ver con bastante claridad el estado actual del prototipo. Una cosa que he hecho es quitar el último de los circuitos integrados de la la placa de Micropik. Este integrado es una matriz de transistores darlington que sirve para alimentar los relés que lleva esta placa.

Como no se trata de alimentar los relés sino de manejar el potenciómetro digital, he hecho una especie de conector con una tira de pines, para sacar del zócalo del circuito integrado eliminado, ocho cables con las ocho señales procedentes de la placa.

Otro problema con que me he enfrentado es que el potenciómetro digital se activa con pulsos negativos, es decir cuando los terminales se ponen a tensión cero, Como la placa de comunicaciones produce pulsos positivos, he intercalado otro circuito integrado que actúa como inversor. No me gusta mucho esta solución porque empieza a complicarse demasiado el regulador.

Nuevo oficio

En mi anterior artículo, dejé a los posibles lectores con la intriga de si sería capaz de hacer funcionar un circuito de regulación mediante el ordenador. Con la mejor técnica de los escritores de misterio, había hasta un tibre sonando para anunciar la llegada de la pieza clave.....

Bueno es hora de resolver el misterio: El mensajero me trajo dos circuitos integrados de referencias AD5220 100 y DS1669-100. Ambos son potenciómetros digitales, es decir circuitos integrados que en tres de sus terminales presentan una resistencia variable, exactamente igual a la que presenta un potenciómetro clásico, pero que "se mueve" en respuesta a impulsos digitales que recibe por otros de sus terminales.

Me costó un buén rato conseguir que funcionasen, pero al final lo pude conseguir. De los dos, me gustó mucho más el segundo, por la razón de que tiene dos terminales, uno que hace subir la resistencia y otro que la hace bajar. Por el contrario, el primero tiene un terminal que recibe los pulsos y otro que indica si esos pulsos hacen subir o bajar la resistencia. Esto me va mucho peor porque requiere dos señales simultáneas, lo cual es muy malo para mi idea de como debe funcionar.

En resumidas cuentas me quedo con el DS1669 a pesar de que es bastante más caro (6,59 €).

En resumen para variar la resistencia hay que hacer llegar pulsos a un determinado terminal, si se quiere que la resistencia suba, y a otro distinto si se quiere que la resistencia baje. Conectando los correspondientes tres terminales que emulan un potenciómetro en sustitución del potenciómetro que llevaba el circuito del regulador, se consigue controlar la velocidad de la locomotora, a base de hacer llegar al circuito los pulsos correspondientes.

Aunque el circuito es bastante tolerante a la frecuencia y duración de esos pulsos, me encontré con la dificultad de que el programa de ordenador que estoy utilizando hasta ahora (el proporcionado por Micropick con su placa) no produce pulsos, de manera que la forma de probarlo era hacer click con el ratón muchas veces seguidas en la casilla de salida. Naturalmente no hay forma de hacer una buena prueba con este sistema.

Podía haber hecho un programa especial sólo para la prueba, pero he pensado que lo que tenía que hacer era comenzar a hacer lo que será el futuro programa de control de la maqueta, y a eso me he dedicado los tres últimos días. Evidentemente, de momento, voy a hacer sólo la parte de programa que controlará las locomotoras.

Así que he vuelto a mi antiguo oficio de analista de aplicaciones informáticas y me he puesto a trabajar en el el futuro programa. Por cierto,provisionalmente he bautizado a este programa como "ControlZ"

En la imagen de cabecera, vemos un esbozo de lo que será el programa, incluyendo la presencia de cuatro ventanas de "regulador de locomotoras". Utilizando una imagen sermejante a la de otros programas usados para el control de centrales digitales, he puesto una imagen de un velocímetro que indicará en cada momento la velocidad de cada locomotora. Hay también una imagen de la locomotora que se está controlando (el nombre aparece en la cabecera de la ventana) y la indicación de en qué cantón está (en esta imagen todas aparecen en el mismo cantón, denominado "1-Rojo", lo cual es evidentemente irreal)

En cuanto a los mandos hay tres: A la derecha un botón deslizante simula manejar el regulador de la locomotora, es decir, al abrirlo, la locomotora debe avanzar cada vez más deprisa. A la izquierda un mando similar simula el freno. En la parte inferior, otro mando simula el cambio de marcha, con tres posiciones Adelante(F) Neutro(N) y Atrás(R).

Hay una cosa que me ha parecido interesante: La mayoría de los programas, para manejar el movimiento de la locomotora, utilizan un deslizante que se mueve de izquierda a derecha. De esa forma, algunas veces, si queremos que una locomotora se mueva hacia la derecha tenemos que mover este mando hacia la izquierda y viceversa. Es más "ergonómico" poner como yo he hecho un mando que se mueve de arriba a abajo. Es mucho más fácil asociar intuitivamente el movimiento hacia delante de la locomotora con un movimiento hacia arriba, y el frenado con un movimiento hacia abajo. Por este motivo he puesto todos los mandos con desplazamiento vertical.

De momento no es más que un esbozo de programa, pero espero que unos días podré tener operativa la parte que me permita controlar el regulador de velocidad por PWM.

La prueba que faltaba

En el artículo de ayer, describía las pruebas del sistema de detección de trenes. Para que el sistema esté completo falta la prueba contraria, es decir cómo hacer que desde el ordenador se emitan órdenes para actuar sobre elementos de la maqueta. En este caso he hecho las pruebas con un desvío y con un remáforo mecánico de Viessmann.

En principio simplemente he conectado los cables del desvío a los relés de salida de la placa PS6E8S igual a como los conectaría a un pupitre de mando. El cable amarillo al trafo, los cables azules a dos de las salidas, y el retorno (gris) del transformador al común de las salidas. Como realmente estamos conectando los cables de desvío y señal a relés y éstos tienen internamente un conmutador, se comportan exactamente igual a cuando son accionados manualmente desde la botonera de un pupitre.

Es curiosa la sensación de pulsar con el cursor de ratón una de las casillas de la zona de entradas del programa , y ver como responden con sus movimientos tanto el desvío como el semáforo.

Sin embargo, hay un problema similar al que teníamos con los detectores de trenes. Esta placa tiene ocho salidas solamente y además resulta que un desvío ocupa dos de esas salidas y la señal también ocupa otras dos, ya que cada uno de estos elementos tiene dos bobinas. O sea que sólo con las pruebas de un desvío y una señal he ocupado ya la mitad de las ocho salidas disponibles.

Así que hay que volver a la matemática binaria, como decía Angel en su comentario, y tratar de multiplicar ese numero de señales. Afortunadamente el fabricante puso ocho salidas lo cual nos da el impresionante número de 2 elevado a 8 combinaciones, que son 256 posibilidades.

Como cada desvío gasta dos de esas señales, podré poner 128 desvíos, o un total de 128 entre desvíos, señales y cualquier otro dispositivo que utilice dos codigos. Por ejemplo las vías de estacionamiento pueden ser manejadas por relés biestables para tener la posibilidad de unirlas o separarlas del circuito de alimentación. También podría manejar así desenganchadores, aunque en este caso sólo necesito una señal para cada uno de ellos.

¿Son suficientes? En principio parece que si. La maqueta tiene unos cuarenta desvíos, y un número parecido de vías de estacionamiento. Contando con algunos desenganchadores y unas cuantas señales (en principio una por cada uno de los cantones) parece que hay suficientes combinaciones para manejar todos estos dispositivos.

Obsérvese que si los semáforos son del tipo mostrado en la figura, es decir semáforos mecánicos que tienen su propio conmutador para manejar la corriente de tracción de la vía, con este sistema puedo ya montar una maqueta cuya circulación está completamente manejada por ordenador, ya que las señales de detección llegan al ordenador, y el correspondiente programa, en función de estas señales puede emitir las órdenes para que se abran y se cierren los semáforos, y como consecuencia para que los trenes se paren o se muevan, y así mismo el programa puede manejar los desvíos para llevar los trenes por diferentes rutas, todo ello de acuerdo a una lógica que no "está cableada" en la maqueta sino que está programada en el ordenador y por lo tanto puede ser todo lo complicada y todo lo variable que queramos.

Para conseguir esto me hace falta construir un "decodificador" que sea capaz de identificar las posibles 256 señales que se derivan de las ocho salidas. Esto es perfecamente posible aunque laborioso. ¡Cualquier cosa que dé como resultado la posibilidad de conectar 256 cables es compleja!

Evidentemente la otra cosa necesaria es un programa de ordenador hecho a la medida. Afortunadamente esto es lo que menos me preocupa. Me he pasado los últimos cuarenta años programando ordenadores.

Obsérvese que en el esquema descrito el ordenador tiene sólo influencia en la marcha de los trenes mediante los semáforos que pueden cortar o no la corriente de tracción de un sector de la vía, tal como ocurre con un clásico circuito analógico. Esto requiere que cada regulador de alimentación tenga un mando manual para variar la velocidad de las locomotoras, y también un conmutador para cambiar de sentido.

Sin embargo, si consigo que los reguladores de velocidad sean también manejados desde el ordenador, ya no necesito ningún mando manual, y todas las funciones serían manejadas desde el programa de ordenador. Por eso mi empeño en crear un circuito de alimentación controlado desde el ordenador.

Esto no sólo evita los controles manuales, sino que permite que los trenes se paren o arranquen, no porque un semáforo mecánico corte la alimentación de la vía, sino porque el regulador que lo controla recibe la orden de parar o arrancar. Las señales quedan entonces sólo como elemento decorativo. Lo importante de ésto es que tanto la parada como el arranque pueden ser suaves.

Según estaba escribiendo este artículo, han llamado a mi puerta y un mensajero ha traido dos "potenciometros electrónicos" así que ya tengo elementos para probar cómo podría hacer que el

ordenador varíe la velocidad de las locomotoras.

¡No se pierda usted el próximo capítulo! (Continuará)

Detección de trenes

Tenía muchas ganas de realizar esta prueba, ya que toda mi idea del manejo de la maqueta por ordenador se basa en esta posibilidad. Se trata de conseguir que un programa de ordenador pueda detectar el paso de trenes por determinados puntos de la maqueta.

Esta función consta de tres fases diferentes: un sistema que detecte físicamente el paso de un tren por un lugar. Un sistema que transmita esa información al ordenador, y un programa de ordenador capaz de recibir e interpretar esas señales.

Creo que ya he comentado que hace tiempo compré una placa PS6E8S a la empresa Micropick. Esta placa dispone de seis entradas optoacopladas y ocho salidas por relé y se conecta al puerto serie de un ordenador. Esta empresa, junto con la placa, suministra unos programas de ordenador en Visual Basic que sirven como muestra de la utilización de la placa.

En la imagen vemos el aspecto de esta placa. En la parte superior está el conector de puerto serie y la alimentación. A la derecha están las seis entradas y a la izquierda los seis relés de salida. Cada una de las seis entradas consiste en un opto-acoplador que se conecta a lo que sería un interruptor. El interruptor abierto se interpreta como valor cero y el interruptor cerrado como valor uno.

La idea es que estos interruptores sean reles reed situados en la vía, y accionados por imanes situados en las locomotoras. Inicialmente había pensado utilizar vías de contacto de Marklin, pero me he convencido de que el sistema de relés reed es mucho más eficiente, y de paso más barato.

En la imagen vemos el aspecto de uno de estos contactos situado en la vía. Las dos imágenes siguientes muestran detalles del propio relé y del minúsculo imán, situado sobre la cabeza del tornillo en la panza de la locomotora









Hasta aquí, todo es sencillo: basta conectar el puerto paralelo del ordenador a la placa, conectar los dos hilos del detector reed a una de las puertas de entrada de la placa y ejecutar el programa. Al ejecutar el programa vemos una pequeña ventana que contiene seis casillas que identifican el estado de cada entrada. Cuando el interruptor esta abierto, la casilla correspondiente muestra el valor cero. Si pasa una locomotora por encima del detector, el contacto se cierra, y automáticamente la ventana del programa muestra el valor uno en la casilla correspondiente.

Cuando la locomotora termina de pasar y el detector se abre, la casilla vuelve a mostrar el valor cero: Excelente, pero....

Aparentemente si tenemos seis puertas podemos conectar seis detectores. Esto resulta insuficiente ya que al menos se necesita un detector por cada cantón, y la maqueta tendrá al menos siete cantones. Además sería bueno disponer de la posibilidad de más detectores para poder establecer por ejemplo puntos de deceleración y de parada.

Sin embargo hay una solución muy sencilla, ya que las seis entradas no tienen porqué ser independientes, sino que pueden ser combinadas. Por ejemplo un determinado sensor puede activar simultáneamente las entradas 1, 2, 4, 5 y 6 y el programa podrá interpretar esa combinación como una señal independiente de cualquier otra. Lo que hay que hacer es tener un sistema que permita que a cada sensor se le asigne una combinación distinta de las seis entradas.
Y.. ¿Cuántas configuraciones distintas pueden adoptar esas seis señales? Pues sencillamente 2 elevado a 6, o sea 64 señales distintas. Puedo tener entonces hasta 64 detectores en la maqueta, lo cual es ya mucho más que suficiente.

Hay una forma muy sencilla de que cada detector genere una de esas 64 posibles combinaciones. Si conecto el cable que viene del detector a un "pianillo" con seis interruptores, y conecto cada interruptor a cada una de las entradas, la activación del sensor se transmitirá a las entradas que tengan el interruptor del pianillo cerrado y no a las que lo tengan abierto.

En la imagen vemos como cada una de las seis entradas se conecta a uno de los interruptores del pianillo. Éste se ha colocada en la misma placa de prototipos en que está montado el regulador PWM, pero no tiene ninguna conexión con él. Una vista más cercana del pianillo nos muestra que están cerrados los interruptores 1,2,4,5 y 6. El 3 está abierto y el 7 y 8 no tienen efecto.

Cuando se cierre el sensor conectado así será como activar las entradas 1,2,4,5 y 6

Efectivamente la imagen de la pantalla del ordenador muestra como al pasar la locomotora por encima de este sensor, se activan las casillas correspondientes a la posición del pianillo.

Es tan sencillo, que ni siquiera se necesita ningún componente electrónico. únicamente hay que poner uno de estos pianillos por cada sensor que coloquemos en la vía, y poner en cada uno de ellos una disposición diferente de los interruptores.
Aunque si queremos darle un poco más de importancia al asunto, podemos decir que a casa sensor hay que asignarle una dirección de 6 bits, y que esa dirección la establecemos configurando el pianillo con la correspondiente combinación de sus micro-interruptores.

O sea, que finalmente, con este sistema tenemos la posibilidad de situar hasta 64 detectores en cualquier punto de la maqueta, y el programa será capaz de detectar el paso de trenes por cada uno de esos puntos y actuar de la forma que convenga, por ejemplo cerrando o abriendo señales, moviendo desvíos, etc. Cada sensor lleva un único cable de señal y otro común a todos ellos

Nótese que para hacer esto mismo, con un sistema digital de los que se utilizan normalmente habría que situar codificadores de señal S88 y conectar a ellos los detectores reed. Todos los S88 se deberán conectar con sus complicados cables a una central digital, y ésta a su vez a un ordenador cargado con un programa capaz de manejar esta información. No cabe duda que ésta solución es muccho más sencilla y barata.

Con dos locomotoras

Jaime, un seguidor de este Blog, advertía de que si la máxima corriente que era capaz de mantener el circuito PWM que he construido, era de 300 mA como dicen las especificaciones, podría llegar a tener problemas con algunas composiciones con dos motores y con las dobles tracciones. De hecho parece que ha adquirido algún regulador de System Joeger y ha tenido problemas por esa causa.

El regulador de Herr Joeger, como está muy bien hecho, cuando detecta una sobrecarga se corta automáticamente y enciende un indicador de sobrecarga. A mi me ha pasado incluso con una única locomotora. Esto está muy bien, salvo que la locomotora no arranca y no hay nada que se pueda hacer. En realidad pasado el momento del arranque, la locomotora pasaría a consumir menos, y por lo tanto podría funcionar indefinidamente, pero el control del regulador impide arrancar.

Evidentemente el circuito artesanal aquí presentado no es tan perfecto, de modo que intentará proporcionar toda la intensidad que se le pida hasta que se torrefacte el transistor de salida. Así que nunca se dará el caso de que una locomotora no arranque por esta causa.

Se trataba por lo tanto de probar si este regulador es capaz, no ya de arrancar, sino de mantener indefinidamente dos locomotoras funcionando. Esta mañana he realizado la prueba tal como muestra la fotografía de cabecera.

He conectado un polímetro para medir la corriente que consumen las dos locomotoras, y he ajustado las dos locomotoras al punto en que se produce el consumo máximo, que curiosamente no es a la velocidad máxima. El consumo lo mido a la salida de la fuente de alimentación, donde tengo corriente continua pura. Si lo midiese en la corriente que alimenta la vía, la medida podría no ser fiable debido a la forma de onda de la corriente.

Con las dos locomotoras funcionando a velocidad constante, el consumo medido ha sido un poco más de 400 mA, lo cual es menos de lo que yo esperaba. Debo decir que las locomotoras no están descargadas, sino que están patinando y empujando contra un tope.

He mantenido esta situación durante un lapso de una media hora. La temperatura del transistor efectivamente se ha elevado, pero parece que el calentamiento ha sido perfectamente soportable. Yo diría que 500 mA debe ser un tope razonable para este transistor, con lo que parece que la hoja de datos que mencionaba ayer no es muy correcta.

En conclusión: En mi opinión este regulador es "justito" para ser utilizado con dos motores. En mi opinión si se quiere tener más garantías lo que habría que hacer es buscar un transistor de características similares pero con mayor poder de disipación, y no hacer todo el montaje que propone el autor del artículo. Yo, de momento, lo voy a dejar como está.

Y, a propósito, he tratado de medir la frecuencia de la onda generada por este circuito. Es del orden de 150 Hz. lo cual me parece muy bien pues es lo suficientemente baja para que no haya problemas derivados de una alta frecuencia (interferencias, deterioro de la señal, etc)

Cambio de Oficio

Como ya he comentado, estoy a la espera de recibir más vías, así que mientras llega he comenzado a trabajar en el tema de la electrónica.

Lo primero que he hecho es comprar una fuente de alimentación de 9 V estabilizada y con una capacidad de 2 Amperios. Esta fuente es necesaria en todo caso para suministrar la corriente continua para alimentar los reguladores de System Jorger o los que sean. 2 A es un poco justo, ya que en teoría cada locomotora puede llegar a consumir del orden de 500 mA con lo que esta fuente podría suministrar corriente a cuatro locomotoras simultáneamente. Sin embargo como en condiciones normales las locomotoras gastan menos, espero que sea suficiente. En todo caso, si luego noto caídas de tensión o calentamiento excesivo, podré poner otra fuente adicional.

Luego he analizado el tema de los reguladores. En estas páginas, he hecho grandes elogios de los reguladores de System Joeger, y verdaderamente son excelentes. Sin embargo, también he explicado que tengo la intención de manejar la corriente de tracción mediante un programa de ordenador, por lo que el potenciómetro manual, debe ser sustituído por un potenciómetro digital.
Empezar a toquetear de esta manera un dispositivo comprado me parece peligroso porque puedo fácilmente estropearlo, y no son tan baratos. Por otra parte, estos dispositivos son tan buenos que incorporan una arrancada y frenado suave. Muy bien para manejarlo manualmente, pero si los va a manejar un ordenador, es mejor que esta operativa la realice el programa de ordenador y no el regulador, que deberá, en cada instante, generar la velocidad que le indique el ordenador.

Así que he querido hacer una prueba, con un circuito de regulación artesanal. Para ello he buscado en internet "PWM" (Modulación por ancho de pulsos) para buscar circuitos que puedan realizar esta labor.

El resultado que más me ha gustado está en este enlace:

Control de Motores de CC por PWM
Se trata de un circuito muy simple pero que promete realizar la tarea pedida. Se basa en la utilización de un Circuito integrado NE555 utilizado como multivibrador astable y un transistor Darlington MPSA 13 que pilota el motor.

Así que dicho y hecho, aprovechando mi visita a la tienda de electrónica he adquirido este circuito integrado (0,60 €) el transistor, (0,12 €) y el resto de componentes (un condensador tres diodos y dos resistencias) En total alrededor de un euro.

Para probar el funcionamiento he hecho el montaje que se puede ver en las fotografías en una placa de prototipos, y después de encomendarme a todos los santos, he conectado el circuito. Resultado: ¡FUNCIONA!

Es decir hace exactamente lo que tiene que hacer: Genera una corriente en forma de pulsos de anchura variable. Moviendo el potenciómetro, los pulsos son cada vez más anchos, y como consecuencia el motor se mueve más o menos rápido. Conectando un osciloscopio se pueden ver estos pulsos de anchura variable perfectamente definidos (¡mucho más definidos que con el regulador de Joerger!)
En la práctica, una de mis locomotoras se ha movido con perfecta suavidad y con una regulación de velocidad excelente
Como consecuencia de esto: Puedo fabricar reguladores a un precio mucho más barato que cualquiera de los comerciales y con un funcionamiento tal como yo lo quiero, es decir con regulación por PWM pero sin aceleración y frenado suave. Aunque fuera a manejarlos a mano esta sería ya una muy buena solución, pero sobre todo me va a permitir seguir experimentando sobre el control por ordenador sin peligro de estropear un disposivo comercial mucho más caro y que hay que pedir a Alemania.

Quizá los dos Joeger que tengo acaben en la maqueta como dispositivos auxiliares para manejar algunos trenes de forma manual, por ejemplo para hacer maniobras.