jueves, 11 de abril de 2019

Solución forzada

VELAN-2 Montado en un panel

Como los lectores de este blog saben, hace ya bastantes meses (Mayo de 2017) hice un desarrollo para conseguir un "velocímetro", que pudiera situarse en el panel de control y visualizase en todo momento la velocidad de una locomotora que estuviera siendo controlada por uno de los controladores con simulación de inercia. O sea, actualmente PWM73SI, PWM74VO y PWM75VO. No incluyo el reciente PWM76ASFA, porque éste ya lleva incorporado su propio velocímetro.

La solución que se dió en su momento, fue utilizar un "voltímetro de panel" de la marca Velleman y hacer un circuito que permitiera alimentar este dispositivo y hacer un divisor de tensión ajustable para conseguir que se pudiera conseguir que la lectura del voltímetro reflejara aproximadamente la velocidad en Km/h de la locomotora correspondiente. Desde entonces todos los controladores llevan prevista la conexión para este velocímetro que acabó recibiendo el nombre de VELAN. y que fué presentado aquí en este artículo: "Como hongos"

VELAN
Aunque nació casi como un gadget, a los aficionados les ha resultado muy atractivo, pues no había nada parecido en el mercado para sistemas analógicos. Desde luego, el que no hubiese nada parecido se debe a que para lograrlo es necesario un control de velocidad por PWM ya que la velocidad a la que se mueve una locomotora es aproximadamente proporcional a la potencia que recibe, y en los controladores PWM, esta potencia es linealmente proporcional a la anchura de pulso de la señal generada, y como esa anchura es justamente el factor que manejan los controladores PWM, es relativamente sencillo derivar de ahí una señal analógica que sea linealmente proporcional a la velocidad. En todos los controladores mencionados antes, se obtiene una señal analógica que varía entre 0 y 5 voltios y es linealmente proporcional a la velocidad. Está marcada como "W" en todos ellos.

Como decía, el montaje se basa en un voltímetro de panel de la Marca Velleman, al que se adiciona un circuito capaz de convertir esa tensión variable entre 0 y 5 voltios en una indicación de velocidad en Km/h. Aquí viene la dificultad, porque claro, si se mostrase directamente la tensión que genera el controlador, se mostrarían valores entre cero y cinco voltios, por ejemplo a mitad de la velocidad máxina se vería en el visor "2.50"  y eso no tiene nada que ver con la velocidad de la locomotora.

Se puede eliminar el punto decimal de la visualización de manera que entonces se vería 250 que se interpretaría como 250 Km/h pero que sigue sin reflejar la velocidad de la locomotora. Lo que se hace entonces es incluir en el circuito un divisor de tensión ajustable, de manera que moviendo ese ajuste se consigue reducir la tensión que llega al medidor en un factor fijo. Por ejemplo si hemos cronometrado la velocidad de una locomotora y hemos visto que a máxima velocidad circula a 170 Km/h a la mitad de velocidad máxima deberá circular a 85  Km/h,  ajustamos el reductor de tensión para que reduzca los 5 Voltios a 0,17 voltios (factor de reducción 0.034) Por lo tanto a media velocidad los 2,5 Voltios se reducirán a 0.085 V y en el visor se verá "85" que es exactamente la velocidad correspondiente a la mitad de la velocidad máxima.

Realmente no se hace ningún cálculo; simplemente se actúa con un destornillador sobre el potenciómetro de ajuste hasta conseguir que se visualice "85" o lo que corresponda.

Se puede pensar que se podría hacer un división con factor 0.34 pero es que estos voltímetros solo pueden llegar a medir hasta 2 Voltios, o sea que solo podrían indicar hasta 200 Km/h Y esto parece muy justo para las velocidades actuales de los trenes.

De manera que cuando vemos una indicación de por ejemplo 85 Km/h en realidad el voltímetro está leyendo sólo 85 milivoltios. Se necesita por lo tanto un voltímetro capaz de leer con suficiente precisión en un rango de milivoltios, y además que admita que le suprimamos la visualización de puntos decimales. La imagen anterior que muestra el VELAN indicando 165, en realidad corresponde a una tensión de 16,5 milivoltios.

Estas exigencias eliminan de un plumazo los cientos de voltímetros chinos que inundan Internet, No he visto nunca ninguno que tenga una sensibilidad de 200 milivoltios a fondo de escala. A veces me han dicho que porqué no buscaba un voltímetro más barato, pero la razón es esta. No he localizado ninguno más barato que cumpla lo requerido.

Y ahora, después de dos años, y cuando hay una demanda creciente de estos velocímetros, nos encontramos con un problema: ¡ El voltímetro de Velleman está agotado en todas partes! Aparece en las webs de casi todos los suministradores, pero siempre "sin existencias" lo cual indica que no se trata del fallo de una u otra tienda, sino del fabricante. Y esto es un problema porque no sabemos si va seguir la producción, y cuando, y ni siquiera si va seguir.

Asi que me he visto forzado a buscar una solución, (de ahí el título de este artículo) y el resultado ha sido sorprendentemente bueno: ¡La solución es hacer yo mismo el voltímetro!.  La verdad es que me ha costado bastante investigar cómo se podía hacer esto, y al final, como ya sabía, es algo bastante complicado para ser resuelto de forma artesanal, porque incluye un proceso que es convertir una tensión analógica (los famosos 1- 5 V) que varía de forma continua en un muestreo de valores digitales que se convierten a una expresión binaria en BCD que además requiere ser visualizada en displays de 7 segmentos.

Afortunadamente no soy el primero que se ha enfrentado con este problema, así que, el tema está resuelto por la industria electrónica. Resulta que hay varios fabricantes que hacen circuitos integrados que, en un solo circuito incluyen todo lo escrito en negrita en el párrafo anterior.

Claro que es un circuito integrado grande, nada menos que de 40 terminales, pero como digo resuelve el tema por completo.En la imagen de la izquierda, se puede ver como queda este circuito montado en mi nuevo desarrollo. No hace falta decir cuál es el circuito en cuestión, que ocupa media placa él solo. Por cierto, si alguien se anima, el circuito se llama TC7107.

Además del famoso chip, la placa incluye no solo los componentes auxiliares para alimentación y demás de ese chip, sino también los elementos que se incluían en el VELAN para hacer que las cifras muestren la velocidad directamente, para ajustar la velocidad, etc. Es decir he hecho directamente un VELAN no un voltímetro.

Evidentemente ahí no está el display que muestra las lecturas,pero es que para ahorrar espacio, este display va en la otra cara de la placa, tal como se ve en la imagen de la derecha.

Y ahora viene el problema: todo esto está muy bien, pero se necesita una carcasa parecida a la del voltímetro de Velleman para poder montar este elemento en un panel y eso ha supuesto otra búsqueda por Internet para encontrar algo que me pudiera valer.

La solución es algo que en el argot se denominan "mirillas" y aunque tampoco es fácil, al final he podido localizar una que me vale para este caso.

En la imagen siguiente vemos los elementos necesarios para el montaje de este VELAN-2 en un panel.


En el panel tenemos que hacer un agujero rectangular, dos taladros en los que ponemos dos tornillos de cabeza plana, y otros dos taladros más pequeños. Todo esto se hace fácilmente con una plantilla de papel que se adjuntará.

Luego, por delante del panel se coloca la mirilla con su cristal (plástico, más bien) y se sujeta por detrás con las dos grupillas que van con la mirilla. Ésta queda asi fijada en el panel, sin haber colocado aún la placa del circuito. Entonces, por la parte de atrás colocamos el circuito, sujetándolo con los tornillos y separadores, y el VELAN-2 queda montado.

El resultado final es el que se ven la imagen de portada. Queda un montaje muy limpio, muy plano y muy estético y ocupa menos que anterior VELAN

Supongo que en poco tiempo esta nueva versión del velocímetro se podrá adquirir en la tienda.


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