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| PWM75VO |
Llevo ya unos cuantos meses tratando de dar por finalizados los desarrollos de nuevos controladores, pero los seguidores de este blog habrán visto que siempre aparece alguna nueva idea que me hace darle alguna vuelta de tuerca más al tema. El problema de esto, es que si me dedico a la electrónica, abandono la construcción de la maqueta, pero por otro lado me resulta imposible no desarrollar una nueva idea sobre electrónica cuando veo la posibilidad de una mejora. Por otra parte, todos los desarrollos en electrónica va a acabar siendo utilizados en mi maqueta, así que mientras no tenga claro qué elementos voy a utilizar, me resulta complicado continuar la construcción de la misma.
Eso mismo me ha ocurrido en las últimas semanas. Tenía la idea de cómo hacer un controlador con el sistema de "velocidad objetivo". Si podía hacer eso, tenía muy claro que quería usarlo en la maqueta, poniendo uno para cantón, pero eso suponía cambiar la idea de utilizar controladores PWM71 que ya se han visto en fotografías y videos del cuadro de control. Eso suponía prácticamente rehacer todo el panel central del cuadro de control, así que había que tomar una decisión rápidamente.
Bueno, pues el controlador con velocidad objetivo lo he desarrollado y hasta le he puesto nombre: PWM75VO. y es el que vemos en la imagen de la cabecera. La verdad es que la idea de cómo hacerlo era buena, y relativamente sencilla. De hecho las simulaciones de ordenador funcionan perfectamente. Sin embargo la realización práctica se ha complicado mucho, entre otras cosas porque es un sistema "muy analógico", es decir que las variaciones de tensión son importantes, y eso hace que el sistema sea demasiado inestable y que los circuitos que manejan este tipo de señales resulten un tanto caprichosos.
Por otra parte, ¡como siempre!, me he pasado de ambicioso, ya que ese circuito, además de controlar la velocidad debía detectar el paso de la locomotora por cada señal, de manera que al pasar por una señal verde se encendiese el led y pulsador verde y automáticamente la locomotora comenzase a acelerar hasta su velocidad objetivo, al pasar ante una señal amarilla se encendiese el led y pulsador amarillo y la locomotora empezase a frenar, y al pasar por una señal roja, se encendiese el led y pulsador rojo y la locomotora se parase automáticamente. Este funcionamiento recuerda mucho al sistema ASFA (Anuncio de Señales y Frenado Automático) empleado en el ferrocarril español durante muchos años. La verdad es que todo eso ha funcionado, pero de manera bastante inestable sin que haya conseguido corregirlo
Así que después de un par de tandas de circuitos impresos fabricadas en China, y multitud de horas dedicadas al desarrollo diseño y montaje de ese prototipo de la imagen de la cabecera, he decidido dejar de invertir tiempo y dinero en ese proyecto, y quedarme con los dos controladores con simulación de inercia que ya se han visto por aquí: PWM73SI y PWM74TM y abandonar el proyecto de un simulador por velocidad objetivo, y por lo tanto no modificar el cuadro de control previsto para mi maqueta.
Así que al final y como resumen de este tema que me ha ocupado los dos últimos años, tendremos ( y estarán en la tienda) dos controladores con simulador de inercia:
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| PWM73SI |
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| PWM74TM |
La diferencia del PWM74TM es que incorpora un temporizador que permite que la aceleración y la frenada se puedan hacer de manera automática, y no sea necesario mantener pulsado el botón de aceleración o de freno durante todo el tiempo que queremos que dure esa aceleración o frenada. Con el PWM74TM esta aceleración o frenada se mantiene automáticamente durante un tiempo ajustable entre 3 y 40 segundos. Esto permite iniciar una frenada progresiva por ejemplo cuando el tren se acerca a una señal roja, de forma automática, o realizar una arrancada progresiva, cuando la reñal pasa a verde, también de forma automática.
En los siguientes videos, podemos ver el funcionamiento de ambos controladores. En ambos casos se ve el funcionamiento del control de inercia, que es prácticamente idéntico en ambos y también la posibilidad que tienen ambos de incorporar el velocímetro VELAN para indicar la velocidad del tren que están manejando. También en ambos casos vemos la posibilidad de manejo con un joystick, posibilidad que resulta muy interesante en estos controladores que tienen simulación de inercia.
En el video del PWM74TM vemos, además de lo que es común con su compañero. el manejo del temporizador, y sobre todo, al final del video, una demostración de cómo funciona el sistema de parada automática. Se han puesto en el circuito dos "señales" (unos leds montados en una placa) que mediante un BLKS03 y pulsadores se pueden encender y apagar. En el video vemos como cuando las señales están en verde, el tren circula normalmente, pero cuando la señal principal pasa a rojo y la señal avanzada pasa a amarillo (que sería "anuncio de parada") al pasar el tren por esa señal, inicia automáticamente una frenada progresiva que le lleva a pararse delante de la señal principal en rojo.
Hacer esto es bastante sencillo, como puede verse en el siguiente esquema:
Por otro lado tenemos dos semáforos, el primero SA verde/amarillo que hace la función de señal avanzada, y el segundo SP verde/rojo que hace la función de señal principal. Para manejar estas señales se ha colocado un BLKS03 con dos pulsadores P1 y P2. Para tratar de reproducir el caso más habitual, se ha hecho un montaje para semáforos de ánodo común, asi que los ánodos de todos los leds van unidos directamente al positivo de la alimentación (rojo), Los cátodos con sus correspondientes resistencias de unen a las bornas S y R de la clema inferior del BLKS03. mientras que la borna central C queda unida al negativo de la alimentación.
Asi que pulsando P2 activamos la entrada S y el BLKS03 se pone en estado S conectando las bornas C de las clemas a las bornas S. Con ello el negativo de la alimentación llega a los cátodos de los leds rojo y amarillo y éstos se encienden (líneas violeta) . Pulsando P1 activamos la entrada R, pasando BLKS03 al estado R y conectando por tanto las bornas R a las bornas R con lo que el negativo de la alimentación llega a los cátodos de los leds verdes y estos se encienden (lineas marrones)
Obsérvese que con todo lo anterior lo único que hemos hecho es encender las luces verdes al pulsar P1 y encender las luces roja o amarilla de las señales al pulsar P2, pero nada que influya en absoluto en la marcha de los trenes.
El siguiente tema es que situamos un sensor, en este caso un sensor Hall un poco antes de la señal avanzada. Naturalmente cuando un tren pasa sobre ese sensor, lo activa y si su señal (linea verde) llega a la borna B del PWM74TM éste inicia una parada progresiva. Sin embargo no queremos que siempre que un tren pase sobre el sensor se active la parada, sino solamente cuando las señales están en amarillo y rojo. Para conseguir eso, el cable de señal del sensor pasa por la borna superior del BLKS03. Así que la señal sólo llega al controlador si el BLKS03 está en la posición S (luces amarilla y roja encendidas) y no llega si el BLK está en posición R (luces verdes encendidas)
Como se ve en el video, es difícil conseguir que la parada se produzca con precisión en el punto en que está la señal roja, ya que unas veces la locomotora se para demasiado pronto y otras demasiado tarde. Hay que ajustar con sumo cuidado los valores de inercia y temporización para conseguirlo. Sin embargo es muy fácil solucionar ese tema, pues basta poner un segundo sensor en el punto donde queremos que se detenga la locomotora. Este sensor activará la función S del controlador, con lo que la locomotora se parará inmediatamente. Aunque no haya llegado a ese punto con velocidad cero, irá ya muy despacio, así que el efecto será el deseado
En el video se ve también que una vez que la locomotora se para, para que vuelva a arrancar se pulsa el botón de arrancada temporizada de forma manual. Si queremos automatizar esta acción, por ejemplo para que la locomotora arranque cuando se libera el cantón siguiente, bastará que la señal que indica la apertura del cantón active la función T del controlador para que se active la arrancada progresiva.
Con todo esto queda claro que se puede montar un bloqueo automático en el cual los trenes paran y arrancan de forma progresiva "obedeciendo" a las señales principales y avanzadas, siempre y cuando hagamos que cada cantón tenga su propio controlador PWM74TM. De hecho si en el gráfico anterior, consideramos que los pulsadores P1 y P2 se sustituyen por sensores de vía situados en los puntos de cambio de cantón, esto ya es casi el esquema de un cantón del sistema de bloqueo automático. De hecho las señales no son más que un adorno, de modo que podemos prescindir de las avanzadas o incluso de ambas,
Desde hace muchos años, los aficionados a los trenes han querido montar sistemas de bloqueo automático en los que se evite el feo efecto de que el tren se pare de manera brusca ante una señal en rojo (por haber entrado a un tramo de parada quedándose sin tensión) En los sistemas digitales se usa cada vez más el sistema ABC que introduce una asimetría el la señal digital en los tramos que preceden a las señales, para que los trenes hagan una parada progresiva delante de los semáforos. Sin embargo, para el caso de trenes analógicos, los antiguos sistemas denominados "módulos de frenada" no han tenido nunca demasiado éxito, seguramente porque funcionan a base de generar una bajada progresiva de la tensión de alimentación, y ya sabemos que la respuesta de los motores de continua a las bajadas de tensión son muy irregulares.
La ventaja del PWM74TM está en que, al ser un sistema PWM, la bajada de velocidad se produce por variación del ancho de pulso, manteniendo constante la tensión de pico. Basta ver el video, para darse cuenta que este sistema es mucho más perfecto, consiguiendo frenadas y arrancadas espectacularmente progresivas.
