ESTE BLOG COMENZÓ A PUBLICARSE EN 2008, POR LO TANTO MUCHOS DE LOS TEMAS HAN QUEDADO DESACTUALIZADOS U OBSOLETOS. LOS LECTORES QUE DESEEN UTILIZAR ALGUNO DE LOS ELEMENTOS AQUI DESCRITOS DEBERÏAN ASEGURARSE DE BUSCAR LAS REFERENCIAS MAS MODERNAS DE LOS TEMAS DE SU INTERÉS. EL BUSCADOR INCLUIDO SERÄ UNA AYUDA PARA ESA BÚSQUEDA

lunes, 28 de octubre de 2013

Y van....¡cinco!



Pues si, se han cumplido ya cinco años desde que comencé este blog, y desde que comencé el proyecto de mi maqueta. La verdad es que cuando inicié este proyecto, calculaba un plazo de unos tres años, para llevarlo a cabo, pero como cualquier otro proyecto, la realidad supera ampliamente las previsiones de plazos.

Para ser realistas, ha habido dos circunstancias que han retrasado notablemente lo que hubiera sido la duración normal de la construcción de la maqueta: La primera fue el cambio de casa, que me hizo perder casi un año, entre el parón previo al traslado, y el parón posterior al traslado hasta que me pude dedicar de nuevo al tema.

Pero también se ha dado otra circunstancia a tener muy en cuenta, y es que el proyecto se ha convertido en algo mucho más ambicioso que lo previsto inicialmente. Me refiero naturalmente a todo el sistema de control que me ha llevado a la necesidad de meterme de lleno en temas de electrónica, aparte de dedicar muchas horas a la programación del programa de control.

Como comento todos los años, para mi, la temporada de trenes comienza estos días otoñales, en los que el cambio horario y el tiempo desapacible invitan a pasar largas tardes en casa. Desde antes del verano prácticamente no he tocado la maqueta, pero ahora me pondré de nuevo al trabajo, con el claro objetivo de dejar terminado en este sexto año todo el sistema de control, de manera que no quede más que hacer el paisaje y la decoración.

La verdad es que este, ha sido un año productivo, pues el año pasado por estas fechas aún no tenía claro como iba a funcionar el control de tracción y justo antes del verano lo tenía funcionando. Cuando funcionó completamente bien, al menos en una parte de la maqueta, grabé un video que con el nombre de "Adagio" publiqué aquí, y tuvo muy buena acogida.

Hoy, como celebración del cumpleaños del blog, he hecho una nueva edición de este mismo video, que viene a ser una demostración de lo logrado a lo largo del año, y en la que he insertado algunas imágenes de videos anteriores, lo que viene a dar una idea de lo conseguido y de lo hecho para conseguirlo. Es el video que podemos ver en la cabecera de este artículo.

Respecto de la acogida del blog, estamos rondando las 250.000 páginas vistas, con un ritmo de unas 6.000 mensuales, que se mantiene muy constante, incluso durante los meses de verano, en los que el blog ha estado parado.

También es un buen momento para comentar la buena acogida de la Web ¡Quiero una maqueta! que lleva ya más de 80.000 páginas vistas en sólo ocho meses de vida. Además veo que esta página se menciona y se recomienda en muchos foros, sobre todo a los principiantes.

jueves, 17 de octubre de 2013

Prácticas de electrónica



Como comentaba en el último artículo, me he construido un controlador "profi" aprovechando uno de los prototipos de PWM04 que he construido, y añadiendo una serie de elementos adicionales. Hoy he querido someter este equipo a una serie de pruebas y para ello he montado un pequeño laboratorio, incluyendo unas vías de prueba y una locomotora, y el osciloscopio para ver qué es lo que estaba generando el controlador.

Lo primero que he querido hacer es algo que llevaba mucho tiempo detrás de ello, y que ahora, tenía muy a mano. Me refiero a medir qué es exactamente lo que produce el famoso limpiavías de Gaugemaster. El problema es que este elemento produce una tensión muy alta, y tenía miedo de cargarme el osciloscopio si lo conectaba sin más. Fundamentalmente eso ha sido lo que me ha retenido hasta ahora, pero hoy me he montado lo que los electrónicos llaman un atenuador. A pesar del nombre no son mas que un par de resistencias de 10 MOhm y de 0,1 MOhm formando lo que se llama un divisor de tensión. Como una es 100 veces mayor que la otra, la tensión queda divida por cien.

Conectando este atenuador a la salida del limpiavías y la sonda del osciloscopio al atenuador, aparece la bonita imagen que recoge la fotografía de la cabecera. Bueno, la salida es exactamente la línea amarilla (canal 2 del osciloscopio) ya que la roja es la entrada de corriente alterna que alimenta el limpiavías y que he conectado al canal 1 como referencia.

Interpretando esa imagen vemos que en las semiondas negativas de la corriente de alimentación, el circuito no produce salida alguna. Por el contrario en las semiondas positivas produce una onda simétrica que en realidad es una onda de 60 kHz (véase la indicación de "Frec" en la pantalla del osciloscopio) modulada de forma simétrica por las semiondas positivas de la tensión de red, que como sabemos es de 50 ciclos. O sea que cada una de esas manchas amarillas de la imagen recoge más de 1000 oscilaciones de la frecuencia de 60 kHz.

Aumentando la frecuencia de barrido del osciloscopio, vemos perfectamente esta onda de 60 kHz aunque la imagen resulta un poco inestable porque su amplitud es variable. En la imagen pequeña vemos la imagen obtenida con este nuevo ajuste del osciloscopio.

Volviendo a la imagen grande, podemos leer en la esquina inferior derecha, que la tensión pico a pico (Vpp) de la señal de salida es de 4 voltios, pero recordando que tengo conectado un atenuador de 100X hay que interpretar que en realidad el circuito está produciendo una tensión de salida de 400 voltios de pico a pico. (Unos 140 voltios eficaces)

La medida de la tensión puede ser engañosa porque realmente tenemos conectado el atenuador, que supone una resistencia de 10 MOhm. Aunque es una resistencia muy alta, como la resistencia interna del circuito debe ser también muy alta, seguramente se produce una caída de tensión apreciable. De hecho la lamparita de neón se apaga, lo cual indica que el circuito está detectando los 10 MOhm como una carga apreciable,

En resumen que este chisme produce una tensión de por lo menos 140 voltios, y seguramente bastante más en vacío, y con una frecuencia de 60 kHz. La extraña forma de la onda modulada, seguramente se debe al circuito que emplean para generar la frecuencia de 60 kHz a partir de la alterna de 50 Hz, Pero probablemente valdría cualquier otra forma de onda.

En la imagen siguiente, vemos el nuevo controlador con la tapa abierta, y se pueden ver los distintos elementos que lo componen



Como se ve, el circuito PWM04 está en la tapa, donde también vemos el amperímetro, Dentro de la caja, a la derecha está la fuente conmutada, y a la izquierda el transformador que alimenta el circuito limpiavías con corriente alterna. En el centro arriba se ve la placa del limpiavías, y debajo el circuito azul es el que produce tensiones de 9 Voltios y de 5 Voltios (para los trenes de escala Z y para el amperímetro) A la izquierda vemos la alimentación y el shunt del amperímetro.

Por fin en la siguiente imagen vemos el montaje para las pruebas con el controlador, el osciloscopio y las vías de prueba.


La prueba ha resultado muy interesante, porque he podido ver, por un lado lo bien que funciona el controlador PWM04, y por otro lado he obtenido unas tomas de vídeo bastante espectaculares de la locomotora que he usado para las pruebas: la famosa BR01 de referencia Märklin 88010.

Aquí tenemos el vídeo:



Aparte de comprobar que tanto la locomotora como el controlador funcionan de maravilla, al final del video se ve lo que ocurre cuando la frecuencia de la señal PWM la subimos hasta los 20 KHZ. El comportamiento de la locomotora varía completamente, y aunque obedece al mando de velocidad, es imposible conseguir las velocidades tan espectacularmente lentas que se consiguen con la frecuencia de 40 Hz.

Mi conclusión después de esta prueba, es que la frecuencia de la señal PWM tiene mucha más importancia de lo que yo creía hasta ahora. Los 40 Hz que vengo empleando casi por casualidad desde el principio, resulta que son perfectos, mientras que las frecuencias altas, se comportan mucho peor.

De hecho el resultado con los 20 kHz ha sido tan malo, que seguramente hay algún factor que ha actuado en contra. De hecho los decoders que se montan en las locomotoras digitales alimentan los motores con señales PWM de frecuencias altas (en algunos casos son ajustables, pero por lo que yo se, siempre en rangos de Kiloherzios) y desde luego las locomotoras digitales no se comportan tan mal como lo que vemos en el video.

Yo creo que la diferencia estriba en el hecho de que en una locomotora digital, la distancia entre el decoder que produce la corriente PWM y el motor de la locomotora es sólo de unos cuantos milímetros, mientras que aquí la señal se genera en el controlador y por lo tanto tiene que recorrer bastantes centímetros de cables, luego pasar a las vías, después a las ruedas de la locomotora, y por fin llegar al motor. Todo esto seguramente introduce una serie de capacidades parásitas que deterioran la forma de la señal. Y además en ese camino la señal atraviesa el bobinado del transformador del limpiavías, que tendrá su correspondiente inductancia. En definitiva que la señal puede deformarse completamente y llegar a la locomotora con una forma muy apartada de la que genera el controlador.

Lo que si es cierto, es que exactamente esto es lo que me está pasando con mi maqueta. No consigo una buena marcha lenta, y eso produce que las frenadas y arrancadas suaves no sean tan suaves como debieran. Ya no me cabe ninguna duda que si quiero mejorar ese tema, no tengo más remedio que ingeniármelas para tener señales PWM de baja frecuencia. Lo cual es un buen follón porque la solución basada en las placas Velleman no me vale.

Bueno, de eso se trata, porque esto era un hobby, ¿no?

Edito el 25/01/2004

Ya se cual es la causa del mal comportamiento del controlador a 20 KHZ. Se trata de que el circuito de puente H L293D que he usado como controlador de motor tiene un límite de 5 kHz en la frecuencia de conmutación, de modo que al meterle 20 kHz lo estaba volviendo loco. Todos tranquilos


miércoles, 16 de octubre de 2013

El hermano mayor


Terminaba mi comentario anterior, manifestando mi extrañeza de que no hubiese a la venta, en los canales habituales, unidades de control para maquetas de trenes con todas las posibilidades con que se pueden perfeccionar estos aparatos, y la posibilidad de hacerme uno, completamente a mi gusto para usarlo como controlador para el ajuste y mantenimiento de locomotoras.

Bueno, los que me conocen saben que cuando algo me ronda por la cabeza, no paro hasta conseguirlo, así que como encontré en el cajón de sastre (o es cajón desastre?) unos cuantos elementos que me venían bien para este tema, me decidí a comprar una caja y hacer un montaje de lo que yo creo que es una unidad de control completa.

La imagen de la cabecera es bastante explícita: a la derecha podemos reconocer el aspecto del controlador PWM04 tal como aparecía en el artículo anterior, y es que en efecto, detrás de eso hay exactamente el mismo circuito que en el modelo pequeño que presenté en el anterior artículo, ( y que por cierto, me han pedido desde Argentina, y hoy viaja para allá ). Pero a la izquierda, vemos en la parte superior un amperímetro. Como ya he comentado, al utilizar este controlador para mantenimiento es bastante importante poder conocer el consumo de las locomotoras. Además, y aunque eso no se ve en la imagen, este equipo va conectado directamente a la red, y lleva internamente su propia fuente de alimentación conmutada. La verdad es que ha llegado un punto en el que una fuente de alimentación conmutada puede valer menos que un transformador de la misma potencia, y es incomparablemente mejor, ya que no solo incorpora el resto de elementos para generar corriente continua, sino que produce una corriente estable e  incluye protecciones contra sobrecarga, calentamiento, etc.

En un recuadro más abajo vemos que aparecen los mandos de un limpiavías. Se trata de un limpiavías de Gaugemaster que he incorporado a este controlador para garantizar el perfecto contacto con la vía. Lo único que he hecho es sacar la placa del Gaugemaster de la caja en la que viene montada y ponerla en esta caja. La lamparita de neón que trae originalmente la he sustituido por otra lamparita de neón con los cables más largos y que es el piloto de color naranja que vemos en la foto. Hay un interruptor que conecta o desconecta el limpiavías para poder comprobar su efecto

Por último en el recuadro inferior he puesto también unos controles interesantes. El primero permite conmutar la frecuencia de la señal PWM del controlador entre 40 Hz y 20 kHz. Esto se hace aprovechando la posibilidad que tiene el PWM04 de utilizar una u otra frecuencia, pero la verdad es que cada vez me convenzo más de que la frecuencia de 40 Hz gana por goleada en todos los aspectos.

El segundo conmutador, permite cambiar la tensión de salida, es decir, con mayor propiedad, la tensión de pico a pico de la señal de salida. Se puede seleccionar entre 12 y 9 voltios, de manera que este mismo controlador sirve para N o para Z sin más que cambiar este conmutador.

En el recuadro del regulador de velocidad he puesto un piloto verde que indica que recibe corriente, y además un piloto rojo que debería encenderse si se sobrecarga el circuito. Digo debería, porque el montaje que lleva para conseguirlo es un fusible rearmable, del estilo que utilizaba en mis anteriores montajes. Sin embargo aquí resulta bastante inútil porque el propio circuito integrado que hace de controlador de motor L293D ya incorpora sus propias protecciones frente a calentamiento y sobrecarga, de manera que no es esperable que nunca llegue a funcionar el fusible. La verdad es que entre las protecciones que incorpora la fuente de alimentación a la entrada, y las que lleva este circuito a la salida, todo el sistema está muy bien protegido.

No he dicho nada acerca de si todo esto funciona bien o no. La verdad es que funciona estupendamente, pero de eso no me cabía ninguna duda porque el corazón del sistema es el circuito PWM04 y ya he comentado que estoy muy satisfecho de su comportamiento.






viernes, 11 de octubre de 2013

Traje nuevo


En el artículo anterior comenté que después de todas las vicisitudes, había quedado muy satisfecho del resultado obtenido con el nuevo controlador PWM04.

Naturalmente no podía dejarlo desnudo, así que le he hecho un nuevo traje a medida. Lo más característico de este nuevo diseño es que el circuito impreso, con todos sus componentes, incluido el potenciómetro y el conmutador, tiene una altura inferior a 20 mm, así que puede montarse en una caja muy plana. Busqué una que se adaptase y encontré la que vemos en la imagen de la cabecera. La verdad es que queda un diseño muy sencillo y muy compacto, nada que ver con el primer controlador que hice (Véase PWM II) aunque realmente el funcionamiento es prácticamente idéntico.

En la imagen adjunta podemos ver como se puede sujetar fácilmente en la mano, aunque no está concebido como un controlador portátil, ya que de la parte trasera salen los cables que van a las vías y también lleva ahí la conexión del alimentador de red.

A pesar de lo sencillo que resulta este montaje, me ha resultado complicado, por el mecanizado de la caja. Pensé que era de plástico, y me encontré que era de aluminio, y para mayor problema no se abre por la mitad, sino que el cuerpo es un bloque y sólo se desmontan las dos tapas extremas. Total que era imposible meter dentro el circuito impreso con su conmutador y su potenciómetro. ya soldados en sus posiciones. Estuve a punto de salir a buscar otra caja, pero al final se me ocurrió que podía cortar casi por completo la parte superior, y añadir un panel desmontable donde se sujetaría el circuito impreso.

El resultado es el que vemos en la imagen. Al final ha quedado bastante bien, pero ha llevado un trabajo excesivo, porque todo debería haber sido abrir dos taladros y en cambio lleva un montón de trabajo para cortar la caja y hacer el panel adicional, y tampoco queda del todo bien porque al final se ven cuatro tornillos en las cuatro esquinas del panel.

Bueno, esto no ha sido más que un entretenimiento por la pura satisfacción de construir algo que debería estar en el mercado, y sin embargo no es así. Ya estoy poniendo de nuevo en marcha la maqueta, y en los próximos días iré comentando los progresos.

Esa frase, construir algo que debería estar en el mercado, y sin embargo no es así, me ha dado que pensar. Ya se ha comentado aquí más de una vez lo poco agraciados que son los controladores que se venden en el mercado para los trenes de escala Z (y también para los de escala N)  Este sería un controlador de tipo sencillo, pero con la característica fundamental de ser de corriente pulsada.

También debería existir un tipo de controlador "profesional" que incluya amperímetro, y también limpiavías electrónico. Quizás me anime y construya uno. Siempre necesito tener algún controlador adicional a los electrónicos que tengo en la maqueta, para probar las locomotoras y hacerles mantenimiento. Esa es la razón por la que estoy pensando en incluir un amperímetro en ese futuro "Controlador profesional".


martes, 8 de octubre de 2013

Tonto, es el que hace tonterías


Ya se lo decía su madre a Forrest Gump: Tonto es el que hace tonterías. Bueno, pues yo me he dado cuenta de que me había empeñado en hacer algo muy complicado y que además daba lugar a un resultado incierto, cuando la solución, limpia, sencilla y elegante la tenía delante de mis ojos. En resumen, que había hecho una tontería.

El tema es que me había empeñado, como ya comentaba en el último artículo, en situar algunos componentes del controlador PWM04, por la cara del cobre, en lugar de situarlos en la misma cara que todos los demás. Y no fue una idea precipitada, sino todo lo contrario, ya que el diseño del circuito en PROTEUS fue hecho con esta idea, y cuando hice el encargo de los PCB's antes del verano, tenía ese pensamiento in mente.

La idea, como explicaba en dicho artículo, era que este circuito pudiese ser montado en un panel de mando, simplemente haciendo dos taladros, en correspondencia con las roscas del potenciómetro y del conmutador. Al sujetar estos elementos con sus tuercas al panel quedaba asimismo sujeto el PCB, pero cuando pensé en esto quise prever la posibilidad de que alguno de los otros componentes tropezase con el panel, así que se me ocurrió la genial idea de situar unos componentes en una cara y otros en otra, de modo que los componentes que debían atravesar el panel quedasen en la cara trasera, y la cara delantera del circuito quedase hacia el otro lado.

Ya expliqué ayer los problemas que esa forma de colocar los componentes me producía, y todo ello me dejó un cierto sentimiento de frustración.

Sin embargo, de repente, me di cuenta de algo que era evidente: todos los componentes del circuito podían caber entre el panel y la placa del circuito impreso, ya que la separación que impone el conmutador es mayor que el espacio necesario para cualquier otro elemento, incluyendo las clemas y los integrados montados en sus zócalos.  Así que todos ellos podían estar en el mismo lado sin peligro de chocar con el panel.

Debo decir que esta tontería tiene una explicación: Hace ya tiempo que vengo pensando en hacer un diseño que incorpore el conmutador y el potenciómetro en la placa, para hacer el montaje mucho más sencillo. Pero esta idea es anterior a la decisión de probar el integrado controlador de motor, es decir, estaba pensada para un circuito controlador con transistor de salida, y si ese transistor va montado en un radiador, es evidente que el radiador, por pequeño que fuese interferiría con la colocación del circuito bajo el panel, así que esto forzaba a que los elementos que se atornillan al panel deberían estar en la otra cara de transistor y su radiador

Curiosamente a pesar de que todo el diseño había sido hecho con la idea de poner unos componentes en una cara y otros en otra, el PCB resultó que éste era perfectamente válido para situar todos los componentes en la cara superior. No sólo era válido, sino que quedaba mucho mejor que con la solución anterior. Basta comparar la imagen de cabecera de este artículo con la del artículo anterior.

Bueno, hay una diferencia: si sitúo el potenciómetro por delante de la placa o lo sitúo por detrás, su actuación se invierte, o sea que si en un caso se incrementa la velocidad girando el mando a derechas, en el otro caso aumentaría al girar a izquierdas. Naturalmente lo deseable es que aumente la velocidad al girar a derechas, pero yo ya sabía que esta función se invertía si cambiamos de sentido los dos diodos D1 y D2. De hecho, cuando hice el diseño, no me entretuve en calcular cual sería la forma correcta, pero el dibujo de PROTEUS marcó una dirección, ¡que era la errónea!, de modo que al invertir ahora la posición del potenciómetro los diodos hay que colocarlos con arreglo al dibujo, y queda todo perfecto. (¡a veces Murphy se queda en casa!)

Como ya no hay que soldar por debajo del conmutador, ni nada parecido todas las soldaduras han resultado correctas y el controlador funciona estupendamente. El problema de los taladros demasiado pequeños lo he resuelto limando los terminales de los componentes que no cabían (el conmutador y el potenciómetro únicamente) para adelgazarlos.

El problema es que ahora, me gusta tanto cómo ha quedado y lo bien que funciona, que voy a tener que "oficializar" también este diseño. Es decir ponerlo en "descargas", etc etc

Ya lo iré comentando




lunes, 7 de octubre de 2013

Pagando la novatada



La imagen de cabecera, recoge el nuevo circuito al que he denominado PWM04, que es una evolución del PWM03, y como el anterior es un controlador para el manejo, con corriente pulsada (PWM)  de locomotoras analógicas. La diferencia, como ya comenté en el artículo anterior es la sustitución del transistor de potencia por un circuito integrado para controlador de motores de referencia L293D. Como también comenté el circuito impreso lo encargué a una empresa de fabricación de PCB's.

Hoy he montado el circuito, y el resultado es que recoge la imagen de la cabecera. La verdad es que sorprende la sencillez del circuito, que solo lleva dos integrados tres diodos, tres condensadores y dos resistencias.

Aparentemente en ese circuito faltan tres componentes, ya que se ven, dos recuadros y un circulo, en los que no hay ningún componente a pesar de que están marcadas en la placa las correspondientes referencias, RV1 y SW1 y la tercera con un signo más.

La verdad es que estos elementos están por detrás de la placa, como podemos ver en la imagen siguiente:

El motivo de esto es el siguiente: Quería probar en este ensayo la posibilidad de incluir en la propia placa del circuito impreso, el potenciómetro de mando y el conmutador de inversión de sentido y desconexión. La idea es que este circuito se monte en un panel, haciendo solamente dos taladros, los correspondientes a la rosca del potenciómetro y a la rosca del conmutador. De esta forma el montaje resulta muy simple y se evita el cableado al aire de estos elementos, tal como venía haciendo en los controladores anteriores.

La idea ha resultado, pero me he encontrado con un problema inesperado en los circuitos impresos que me han fabricado, y es que algunos taladros han quedado demasiado finos y no caben los terminales de los componentes por ellos. Hasta ahora, en los circuitos fabricados por mi, si algún terminal no cabía por un taladro, simplemente agrandaba el agujero metiendo una broca de mayor diámetro, así que,  acostumbrado a eso, no presté la debida atención a este detalle.  Sin embargo estos son circuitos de doble cara y los taladros, que son metalizados, aseguran la conexión entre las dos caras del circuito, así que al meter una broca para agrandarlos se estropea el metalizado y se pierde la conexión entre ambas caras. Resultado: no funciona. He pagado la novatada. Ya se que la próxima vez que encargue un circuito, tendré que tener mucho cuidado con este detalle.

Afortunadamente, había hecho también el mismo dispositivo, pero a mi estilo, esto es, con un circuito de una sola cara, y con algunos puentes en la cara superior. Aunque aquí también había algunos taladros demasiado pequeños, no tuve ninguna dificultad en agrandarlos sin que eso estropee nada, así que pude montar el mismo circuito, tal como vemos a  continuación:

 
Y resulta que, efectivamente este circuito si que funciona correctamente. Bueno funciona después de haber  corregido algún problema de soldadura, porque me he dado cuenta que tanto en circuitos de una cara como de dos, el soldar componentes por la cara del cobre es un tema delicado.  Tan delicado, que así como he enviado placas del circuito PWM03 a personas que me lo han pedido, no lo haría nunca con una placa como ésta, porque seguro que iban a presentarse muchos problemas. Lo dejamos pues como un experimento con resultado solamente mediano.
 
En la imagen pequeña vemos la cara del cobre de este segundo circuito, con los mismos componentes que en el caso anterior, el potenciómetro y el conmutador. Se puede observar en particular que el conmutador resulta muy difícil de soldar porque las soldaduras quedan por debajo del cuerpo del conmutador.
Tanto en el caso anterior como en este, el led azul que se ilumina cuando el circuito está activo, está también en la cara trasera, con objeto de que se pueda enfrentar a un tercer taladro en el panel, y sea por lo tanto visible desde el exterior.
 
Bien, como decía, este segundo circuito ha funcionado, así que me he dedicado a experimentar un poco con él. He podido comprobar que el circuito integrado L293D se calienta un poco, pero no es alarmante. Curiosamente he visto que parece calentarse más cuando la locomotora está parada que cuando se mueve.
 
Pero lo que me interesaba más de esta prueba, es que este circuito tiene un jumper (en la parte superior izquierda) que permite modificar la frecuencia de la señal PWM generada Con el jumper en una posición, la frecuencia es de 40 Herzios mientras que con la otra posición la frecuencia es de 20 KiloHercios . Nótese que son dos frecuencias muy distintas, la primera por debajo de la gama audible, y la segunda por encima, ya que en ambos casos se trata de evitar que una posible resonancia del motor de la locomotora se perciba como un sonido audible.  
 
Por primera vez he podido comparar experimentalmente cual es la influencia de la frecuencia de la señal PWM, con el resto de condiciones iguales y con posibilidad de cambiar de una a otra situación en unos segundos.
 
Y... ¿cual ha sido el resultado?  Pues debo decir que es claramente favorable a la frecuencia de 40 Hz, ya que con ella se consigue una marcha lenta más lenta y más estable que con la frecuencia alta, y sin embargo no hay ninguna diferencia apreciable a velocidades altas. Así que la primera conclusión es que no hay ninguna justificación a mantener la posibilidad de escoger entre dos frecuencias distintas. Basta con usar la frecuencia de 40 HZ para todos los casos.  La verdad es que cuando hace ya mucho tiempo seleccioné al azar un circuito PWM que generaba una frecuencia de 40 Hz para mis primeros experimentos, tuve una gran suerte, porque de otro modo estaría ahora con frecuencias altas y me estaría perdiendo las marchas superlentas que permite la frecuencia de 40 HZ.
 
En consecuencia, el PWM03 sigue siendo un controlador excelente y lo voy a mantener como standard de la casa. Y por supuesto con su transistor de salida, ya que no hay calentamiento ninguno incluso con dobles tracciones, con locomotoras de escala N, etc.
 
Y ahora tengo un problema:
 
Ya comenté, en el artículo "Esto está encarrilado" que no acababan de gustarme las velocidades lentas. Ésta era mi queja:
  • Lo que menos me ha gustado es el comportamiento a velocidades bajas. No se obtiene el movimiento superlento que consigo con mis controladores PWM manuales, Estoy casi seguro que esto se debe a que la frecuencia de las señales PWM de este sistema es de unos 20 KHz frente a los 40 Hz que utilizo en mis fuentes manuales. No puedo cambiar esa frecuencia porque viene impuesta por las placas Velleman que utilizo. Si algún día las sustituyo por un Arduino o algo parecido podré cambiar esta frecuencia.

Efectivamente, las velocidades lentas que obtengo en mi maqueta, son poco estables, y eso me disgusta por un doble motivo: Evidentemente porque no puedo hacer que las locomotoras se muevan muy lentamente, por ejemplo haciendo maniobras, pero además las arrancadas y frenadas progresivas no son todo lo progresivas que debieran ser, por el mismo motivo.

De momento, voy a dejarlo como está, porque como se ha podido ver en los videos publicados, en muchos casos las locomotoras se mueven con una marcha lenta muy buena y hay paradas y arrancadas progresivas, pero está claro que se podría mejorar este tema de una forma notable, si pudiera conseguir unas frecuencias de PWM más bajas. Tengo que pensar alguna alternativa.


martes, 1 de octubre de 2013

Decíamos ayer.....



Lejos de mi compararme con Fray Luis de León, que reanudó así sus clases en la Universidad de Salamanca. De entrada él venía de una cárcel de la Inquisición, y yo retomo este blog después de un agradable veraneo, excepcionalmente alargado, sobre todo por la bonanza del tiempo.

Bueno, pues el pasado 6 de Julio, escribía un artículo comentando las posibles ventajas y desventajas de construir un nuevo tipo de controlador, pero basado en un circuito L293 en sustitución del transistor de salida que había utilizado en montajes anteriores. Como ya decía en aquél artículo, no acababa de ver las ventajas de esta sustitución, que aunque es mucho más elegante técnicamente no me aportaba ninguna ventaja práctica, y si una complicación adicional para incorporar una posición de parada en el conmutador.

Evidentemente hay una solución elemental, que es la recogida en el esquema que encabeza este artículo, y que consiste en incorporar un conmutador de tres posiciones a la salida del L293. El cambio de sentido está entonces encomendado a este conmutador con posición central desconectada mientras que el L293 siempre funciona "en el mismo sentido" porque las conexiones de sus terminales de control son fijas. Hacer esto, quita cada vez más sentido al hecho de utilizar el L293, pero no cabe duda de que en el aspecto práctico funciona. Lo que si he hecho es poner un jumper (JP1 en el esquema) para poder conmutar entre dos condensadores C1 y C3 de capacidades distintas para poder tener dos frecuencias de funcionamiento distintas.

Como digo estaba a punto de abandonar esta línea, cuando decidí que era un ejemplo muy bueno para experimentar con lo que podíamos llamar la segunda etapa del programa Proteus. Y es que Proteus es en realidad una suite de programas. El que hasta ahora he comentado aquí es el denominado ISIS que es el encargado de generar esos esquemas de circuito que he publicado últimamente. Pero hay un segundo programa de la suite, denominado ARES que es el que permite diseñar el circuito impreso para construir la placa de circuito impreso.

Ya he comentado anteriormente que hasta ahora, para dibujar el gráfico de los circuitos impresos, me ayudaba de un programa de dibujo denominado PaintShopPro, muy potente en cuanto a dibujo, pero que no sabe si lo que estamos dibujando es una vaca o un transistor.

Sin embargo, ARES es capaz de tomar los elementos del circuito creado con ISIS identificar sus componentes con una librería de "formas" en las que hay infinidad de elementos con su geometría definida (tamaño, situación de terminales, identificación de cada terminal, etc) y a partir de una y otra cosa generar un gráfico del circuito impreso necesario. Realmente no es tan automático como sería deseable pero "se deja ayudar" por el usuario de manera que tras un proceso de prueba y error se llega con más o menos rapidez, según la experiencia del usuario, a un circuito aceptable. Hay dos cosas muy válidas que aporta, y que son la seguridad de que el circuito coincide con el esquema eléctrico, y que garantiza que no hay interferencias entre componentes y entre pistas del circuito.

Así que, con un cierto escepticismo, me decidí a probar la parte de diseño de circuitos impresos. Aquí hay una cuestión importante, porque como ya he comentado, los circuitos impresos que yo fabrico artesanalmente son de una cara, con puentes de unión en la parte superior, mientras que la práctica industrial habitual son los circuitos de doble cara. ¿Sería posible realizar un circuito de una sola cara con Proteus? la respuesta es desde luego afirmativa.

La imagen siguiente es el resultado de ese primer intento.



Como se puede comprobar el programa ha generado un esquema de pistas, representado en azul para una sola cara, y las conexiones que resultan imposibles se han realizado mediante puentes (cuatro en total). Inicialmente estos puentes se representan en rojo pero en el dibujo quedan tapados por el dibujo de líneas para la serigrafía.

Conclusión: SI es posible diseñar un circuito de una cara con Proteus y utilizar este dibujo para fabricar un circuito impreso con la técnica habitual para mi.

De hecho, he fabricado esta placa y el resultado es el que vemos a continuación:

 
Esta es la parte superior, y como vemos la calcomanía se ha obtenido directamente de la imagen de serigrafía generada por Proteus. En cuanto a la parte inferior también la obtuve directamente de la imagen que para la cara de cobre genera Proteus. El resultado es este:
 
 
Como se puede comprobar es un diseño con un estilo distinto a los que yo normalmente creo de forma manual, pero por supuesto perfectamente válido. Al terminar el proceso de la forma habitual, es decir generando el fotolito para el fotograbado etc, puedo intervenir en cualquier fase de este proceso, y aquí, se ve que he incluido el logotipo y el nombre del circuito en la cara de cobre, cosa que en Proteus no había hecho.
 
Bien pues cuando hice esto quedé muy contento, porque tenía un nuevo método para generar circuitos impresos con mayor facilidad seguridad y rapidez que el procedimiento manual que venía empleando.
 
Pero aquí surgió otra idea: Proteus no sólo es capaz de hacer el diseño del circuito e imprimirlo para hacer un fotolito, sino que también es capaz de generar una serie de ficheros con el formato que se utiliza en la industria para fabricar estos circuitos impresos (es lo que se suele llamar ficheros Gerber).
 
Puede parecer que esto sería útil solamente para la producción en serie de grandes cantidades de circuitos idénticos, pero en realidad no es así. Existen empresas que funcionan a través de Internet, a las cuales podemos enviar nuestros archivos Gerber y nos devuelven el circuito impreso fabricado. Lo bueno es que los precios son asequibles incluso para uno solo o para unos pocos circuitos.
 
Como lo tenía tan a mano, decidí hacer la prueba, pero lo que quería ahora era un circuito totalmente profesional, así que lo que hice fue generar un segundo diseño del circuito con Proteus, pero ahora a doble cara.
 
El resultado del diseño fue este:
 
 
Como se puede observar, no he movido para nada los componentes, pero le he pedido al programa un circuito a doble cara, y eso es lo que se ha generado: La cara azul es la inferior y la cara roja la superior. Evidentemente ya no hay ningún puente. Una vez obtenido este diseño, generé los archivos Gerber y localicé una empresa que se dedica a esta función de fabricar circuitos impresos. En unos días recibí por correo las placas con el aspecto que vemos en la siguiente imagen:
 
 
Como no podía menos de ocurrir, el aspecto de esta placa es totalmente profesional. En la vista de la cara superior se ha impreso la correspondiente serigrafía (la calidad de esa impresión no es nada buena) y como corresponde todos los taladros pasantes están metalizados para comunicar las dos caras.
 
En cuanto a la cara inferior, éste es el aspecto:
 
 
Como se puede ver, casi toda la cara inferior está ocupada por un "plano de masa" y tenemos la correspondiente máscara de soldadura de color verde en ambas caras. Precisamente esta máscara de soldadura, junto con los taladros metalizados, son elementos muy difíciles de reproducir de forma artesanal.
 
Bueno, pues ahora resulta que tengo dos placas de circuito impreso distintas para el mismo elemento: el nuevo controlador PWM04.
 
Todavía no he montado ninguno, pero evidentemente lo voy a hacer y veremos que resultado da. Desde luego el aspecto de este controlador montado en esas placas industriales va a ser de lo más profesional. Ya iré comentando el resultado.