Jornada de puertas...abiertas

Ya he comentado en artículos anteriores, el fundamento teórico del sistema de controladores (o drivers) para dispositivos, basados en la utilización de puertas lógicas para manejar las señales que los activan.

Pero claro, hasta ahora, no se han visto más que dibujos y alguna que otra simulación por ordenador, La verdad es que el sistema es tan simple que no tenía ninguna duda de que podía funcionar perfectamente, pero siempre queda la duda hasta que no lo tenemos funcionando encima de la mesa del taller.

Asi que ayer, recibí una segunda partida de placas de PCB, y monté rápidamente los dos circuitos que había incluido en el pedido. Se trata del controlador para señales luminosas y el controlador para desvíos y señales de brazo.

Aquí seguramente algún lector que haya seguido atentamente este tema, puede encontrar´una contradicción: Inicialmente hablé de un controlador para desvíos y otro, distinto, para señales de brazo. En principio tanto los desvíos como las señales de brazo funcionan igual, es decir mediante un motor de bobinas, de manera que no se justifica hacer esta distinción. Sin embargo yo la había hecho pensando en los desvíos muy potentes, como los famosos PECO PL-10 que ya han dado que hablar en este blog (véase, David  contra Titán) por lo que había previsto un controlador para desvíos pesados como estos PL-10, basado en el método de descarga de condensador, y otro distinto para desvíos más pequeños, como los de la escala Z, y que además fuera adecuado para los semáforos de brazo.

Pero antes de hacer el controlador "heavy" decidí hacer el "light" y probar hasta dónde era capaz de llegar el modelo pequeño. Enseguida comento los resultados.

En el vídeo que encabeza este artículo se puede ver, primero la prueba del controlador de señales luminosas, que lleva la indicación SIGNAL.2G y después la prueba del controlador para desvíos, cuya denominación es DESV.2G Como se ve los nombres no son muy originales, pero aclaro que "2G" significa que lleva dos puertas lógicas por cada señal o cada desvío. Las placas de circuito impreso están hechas para dos señales o dos desvíos para optimizar la utilización de los circuitos integrados disponibles.

En el video se hace la prueba sencilla, es decir se manejan con pulsadores. Para resaltar que solamente se requieren pulsadores para accionar estos elementos, he utilizado una vetusta botonera de Märklin. Por cierto que esta botonera funciona bastante mal, y como se ve en el vídeo hay que apretar a veces con toda el alma para conseguir que funcione. Naturalmente podía haber utilizado conmutadores (on)-off-(on) o pulsadores tact-switch pero he preferido utilizar este elemento clásico para demostrar que no hay ningún truco.

Circuito SIGNAL.2G

De la prueba del SIGNAL.2G no hay mucho que decir: Se puede ver que, en efecto, mediante los pulsadores accionamos el circuito, y éste cambia las luces de las señales y además enciende y apaga unos leds, situados junto al circuito, pero que estarían en un cuadro de control.  Naturalmente, la señal permanece encendida después de pulsar el botón, y permanece indefinidamente, incluso aunque cortemos la corriente y la volvamos a conectar. El circuito lleva una batería para mantener el chip de memoria activado y que no se pierda la posición al cortar la corriente. En teoría esta batería debería durar años, pero es algo que tengo que verificar, por ejemplo analizando si la tensión de la batería va bajando.

Este circuito, como todos los demás de esta serie requiere alimentación que se tomará de lo que normalmente llamamos corriente de accesorios. Para que no haya incompatibilidades el circuito admite corriente alterna o continua (sin importar la polaridad) y con tensiones entre 9 y 16 voltios. O sea: casi cualquier cosa vale.

Como se puede ver es un circuito completamente electrónico, sin ningún relé. En las bornas de salida se puede conectar cualquier señal luminosa que conectaríamos a la corriente de accesorios con la que alimentamos el circuito.  Por supuesto hay que respetar las resistencias, y diodos que normalmente traen las señales en sus cables de conexión. Se supone que las señales construidas con leds tienen ánodo común. Si existe alguna con cátodo común, no valdría.

La imagen del vídeo resulta tan obvia que parece poco significativa, Sin embargo hay que considerar que estamos manejando una señal luminosa con pulsadores, y ésto, en general no es posible, ya que se necesita un conmutador de contacto permanente para este tipo de señales. En los foros de modelismo, se hacen muchas preguntas acerca de cuál sería la forma de conseguir que una señal cambie sus luces al mover un desvío. Con independencia de que yo no veo una situación que justifique que una señal cambie su indicación sincronizadamente con un desvío, ésta es una solución.

Circuito DESV.2G

A continuación empiezan las pruebas con DESV.2G. Vemos en el video, a a derecha, una tabla con varios desvíos de escala Z, de los cuales están conectados los dos centrales, cada uno a una de las dos zonas del controlador. En efecto, pulsando uno y y otro botón de la botonera de Marklin los desvíos cambian de posición y simultáneamente vemos como cambian y permanecen cambiados los leds que señalizan la situación de los desvíos.

¡Eureka!, tanto tiempo dando vueltas a cómo tener una forma de señalizar en un cuadro de control la posición de un desvío mediante leds (sin necesidad de que el desvío tenga finales de carrera y sin usar relés) y aquí está la solución. Y lo mismo que antes, una batería se encarga de mantener la memoria de la posición del desvío incluso con la alimentación desconectada. Naturalmente al tener dos puertas lógicas cada desvío se pueden  utilizar dos sistemas de órdenes distintos para manejar el desvío, por ejemplo uno manual desde un cuadro de control, y otro automático, por ejemplo mediante detectores de trenes. Como ya comenté hacer esto simplemente para obtener la señalización, me ha parecido siempre excesivo, paro ahora, al añadir la posibilidad de control mediante puertas lógicas ya se justifica plenamente el tema.

Entonces quise hacer la prueba de qué es lo que pasaba cuando conectamos a este circuito una pareja de desvíos con motores PL-10, que tienen fama de ser los más glotones en Amperios. La verdad es que no me hubiese sorprendido la clásica nubecilla de humo saliendo de uno de los integrados, pero no, no fue  así. El circuito funcionó perfectamente con los dos motores PL-10 conectados a corriente continua de 16 Voltios, sin dar la más mínima muestra de calentamiento. Incluso se ve en el vídeo como la fuente de alimentación indica que mientras se pulsa el botón, la corriente sube por encima de los dos Amperios, pero el circuito lo aguanta perfectamente. La verdad es que no lo esperaba.

Puestos a intentar romperlo, conecté los dos motores PL-10 en paralelo, y volví a hacer la prueba. La teoría dice que la intensidad debería ser el doble, es decir más de 4 Amperios. pero aquí ocurrió algo distinto: la fuente de alimentación de laboratorio que estaba utilizando es de 3 Amperios, así que, como se ve perfectamente en el vídeo, se enciende la luz de sobrecarga, y la corriente no pasa de unos 3,2 Amperios. Bueno, pues aún así, los desvíos funcionaban, y el circuito se mantuvo imperturbable sin dar la menor señal de calentamiento.

Al decir que los desvíos están conectados en paralelo, debo aclarar que están conectadas en paralelo las entradas de las dos secciones del circuito, de manera que el pulsador actúa sobre las dos entradas, pero luego cada desvío se conecta por separado a su sección correspondiente. O sea que es como si en el caso anterior pulsase dos pulsadores simultáneamente, pero cada desvío está conectado a una sección distinta. Bueno, es que eso precisamente es lo bueno: si quiero mover varios desvíos en paralelo, lo que debo hacer con este sistema es conectarle un controlador a cada desvío , y conectar en paralelo las entradas. De esta forma todo el sistema va individualizado por desvío y sólo la parte de alimentación desde la fuente es común.

Si recordamos que la señal que circula por los pulsadores de control es de sólo unos miliamperios, vemos que se llega a la bonita conclusión de que por ejemplo un único sensor de efecto Hall cuya intensidad no puede pasar de 25 mA es capaz de controlar varios desvíos con motores PECO PL-10.

Bueno, estaba dispuesto a llegar hasta el final. así que desconecté la fuente de laboratorio y alimenté el circuito desde una fuente de alimentación para desvíos que lleva una CDU (Unidad de descarga de condensador) de 33000 microfaradios. Este chisme es capaz de soltar ocho o diez amperios (eso si, durante décimas de segundo) si el conjunto de desvíos que conectamos a él lo demanda.  Pues ni así: En el vídeo vemos que todo sigue funcionando perfectamente, y lo único que se aprecia es una leve caída de luminosidad de los leds, después de cada movimiento, que se recupera apenas en un segundo. Esto se debe a que el condensador se descarga parcialmente y tarda un pequeño tiempo en recuperar la carga.

Así que si en vez de dos PL-10 tuviéramos más, no habría ningún problema, porque como el circuito está hecho para dos desvíos, si ponemos más desvíos hay que poner más controladores, uno para cada dos desvíos, así que ninguno se va sobrecargar más que lo que se ha sobrecargado en esta prueba. Naturalmente la alimentación, en este caso la CDU tiene que ser todo lo potente que sea necesario, pero los drivers DESV.2G aguantan sin problemas.

Como consecuencia de todo esto hay una conclusión muy clara: No necesito para nada un driver para desvíos potentes basado en el método de descarga de condensador.

Y también se ha demostrado que el sistema de control basado en puertas lógicas es perfectamente factible y tiene las ventajas que esperaba. Las puertas han quedado abiertas.