Más sobre servos (y II)

 

En el artículo anterior, hemos llegado a un circuito que puede controlar un servo, llevándolo de un extremo a otro, mediante un conmutador de dos posiciones, y pudiéndose ajustar el ángulo de recorrido y la velocidad del giro mediante dos potenciómetros de ajuste. 

Pero tenemos dos temas más, que corresponden más bien a la tecnología del modelismo ferroviario que al del movimiento del servo en si: el primero es sencillamente que todo este circuito funciona a 5 V porque los servos funcionan a esta tensión. Sin embargo 5 V es una tensión no habitual en sistemas de trenes, que según las escalas Z, N o H0 usan tensiones de 10 V 12 V o 16 V para mover los accesorios, como los desvíos. Bueno, la solución a esto es incluir en el controlador de servos un circuito regulador de tensión , un 7805 que nos da una salida a 5 V para que funcione todo nuestro circuito, a partir de cualquiera de esas tensiones usuales en las maquetas de trenes.

La segunda cuestión es un poco más rebuscada. Hemos creado un sistema que maneja los servos, y por lo tanto los desvíos con un conmutador de dos posiciones, de manera que moviéndolo a una u otra posición manejamos el correspondiente desvío, y la propia posición del conmutador nos informa de la posición del desvío en todo momento. Esto está muy bien y de hecho muchos aficionados desean algo así de sencillo incluso para desvíos manejados por los habituales motores de desvío de dos bobinas. 

Pero el problema es que no es lo standard en la tecnología del modelismo ferroviario. Lo que se usa en cambio, cuando tenemos desvíos con motores de bobinas, es que para moverlos se envía a estas bobinas un único pulso, que mueve el desvío en una u otra dirección, según el pulso se haga llegar a una u otra bobina. Estos pulsos se producen mediante pulsadores momentáneos en las habituales botoneras que proporcionan las marcas, o con pulsadores de electrónica, o también mediante conmutadores, pero que este caso son de tres posiciones y quedan en posición central cuando han movido el desvío, por lo que no queda una indicación de cómo está el desvío. El problema de salirse del standard estriba en que los desvíos no solamente pueden ser manejados manualmente sino mediante sensores de paso, por ejemplo sensores Reed o Hall, vías de contacto, etc, y todos estos elementos producen un pulso de corta duración cuando una locomotora pasa sobre ellos. 

Y ,¿no podemos convertir esos pulsos en una conmutación que quede permanentemente en una u otra posición? Si podemos, y por ejemplo se usa este sistema cuando queremos poner leds de señalización a un desvío de bobinas. Si con el pulso actuamos sobre un circuito de los llamados de enclavamiento, el circuito se "enclava " en una posición y permanece así hasta que recibe otro impulso que lo enclava en la posición contraria. Es exactamente lo mismo que un relé de enclavamiento (o biestable) pero funcionando electrónicamente. Los chips que hacen esto se denominan "latch" (cerrojo en ingles) y fueron discutidos aquí largamente en el artículo  Circuitos sencillos y siguientes

Entonces lo que he hecho es poner un circuito integrado adicional de tipo latch, concretamente un  CD4044 y conectar las entradas de las señales (que vienen de los pulsadores o de los sensores Reed, etc) a las entradas de este circuito y a la salida de este circuito se conecta el terminal U/D del integrado.  Realmente un circuito 4044 tiene cuatro canales y aquí solo necesitamos uno para conseguir controlar el servo, así que este circuito queda bastante desaprovechado. Lo que he hecho, por no dejarlo así es utilizar las salidas sobrantes para poner salidas que enciendan leds de señalización.

En el esquema adjunto vemos este circuito 4044 conectado a las entradas J6 y J7  y produciendo en sus salidas la señal I/O que es la que activa el potenciómetro digital, y las señales SIGNAL y BEAM. La primera va a las bornas de salida para conectar los leds de señalización, que irán en el cuadro de control

La señal BEAM es una salida adicional  que lleva un chip de intermitencia M34-2L  para conectar uno o más  leds que sirven para iluminar las balizas de aviso en los pasos a nivel. Realmente hay leds que ya de por si son intermitentes, pero son difíciles de encontrar y creo que no los hay en SMD. Si este fuera el caso este circuito proporcionaría la señal intermitente.

Con todo esto, construí el prototipo del circuito DRVSERVO que se veía en el correspondiente artículo de este blog. 

Como suelo hacer con los últimos desarrollos, ofrecí a mi "socio" la posibilidad de distribuir este producto para que él decidiera si le resultaba interesante ponerlo a la venta. Después de una "investigación de mercado" me confirmó que efectivamente los potenciales clientes los veían interesantes, como alternativa a la "solución Arduino" pero casi todos preguntaban que cuántos servos podía manejar el circuito. Seguramente esto es una reminiscencia de Arduino, al que efectivamente se pueden conectar varios servos, pero en este caso, no tiene mucho sentido, porque para manejar otro servo lo que habría que hacer es reproducir otro circuito igual y así cuántos queramos poner en una sola placa. pero no hay ninguna ventaja respecto de tener tantos cuántos de estos drivers para un solo servo como se quiera.

Pero aquí entran dos temas que llamaríamos "comerciales": Por un lado, si los clientes lo comparan con Arduino y éste ofrece la posibilidad de conectar varios servos, hay que hacer algo para ofrecer esa misma posibilidad. Por otra parte, uno de los elementos de coste más importantes de estos productos son las placas de circuito impreso, que son fabricadas bajo pedido. Y lo que ocurre es que una placa por ejemplo donde quepan cuatro circuitos, es solo ligeramente mas cara que una donde cabe uno, de manera que comparando con cuatro placas para un circuito cada una, casi se cuadruplica el coste.

Otro tema de índole "comercial", es el tema de las bornas de conexión.  Yo siempre pongo en mis circuitos bornas de tipo clema, es decir bornas en las que simplemente se introduce el cable pelado, y se sujeta apretando un tornillo que lleva cada borna. Utilizo este tipo, porque entiendo que es un sistema que no necesita usar soldadura ni crimpadora, ni ningún otro sistema o herramienta más que un destornillador, de manera que cualquier aficionado con poca experiencia los puede conectar. Sin embargo este tipo de bornes son francamente caros, sobre todo si se utilizan de buena calidad y no los típicos chinos.

Sin embargo Arduino utiliza conectores de tipo "Tira de pines" también llamados "Conectores Dupont". Estos conectores son mucho más simples y desde luego mucho más baratos, pero obligan al usuario a colocar en el cable que quiere conectar, un terminal del mismo tipo  y que necesita una herramienta especial, la llamada crimpadora para unir cada cable a cada pin. Como decía antes, las clemas las pone cualquiera, pero los conectores de pines requieren una cierta experiencia. Sin embargo aquí hay que suponer que este producto es ya para un aficionado de un cierto nivel, que además lo compara con Arduino, y que además va a conectar un servo que lleva ya conectores de este tipo. Aunque realmente el conector de lo servos es hembra, así que se necesitarían conectores macho en el circuito, pero he preferido usar conectores hembra en la placa, y dejar que para conectar el servo se use un cable macho-macho. Esto es lo que se hace con Arduino, y parece que nadie se queja. También se ve muchas veces que se utilizan estos conectores hembra para recibir los terminales de los cables que se usan para crear circuitos en las protoboards.

Otro cambio respecto del prototipo ha sido suprimir los leds que se encendían y apagaban en la propia placa del circuito para indicar la posición.   El motivo es que los servos y en consecuencia los drivers están normalmente en lugares ocultos, de manera que esos leds no se verían, Lo que si se mantiene evidentemente, es la conexión para conectar unos leds mediante cables que se llevarían normalmente a un tablero de control

La conclusión de todas estas consideraciones ha sido: Crear dos versiones del driver: Una para un servo y otra pasa cuatro servos. En la de cuatro servos se mantiene la independencia de los cuatro circuitos de cada servo, excepto por el control de la velocidad que es común para los cuatro. De esta forma, contando con este control común, aprovechando las cuatro vías de un único circuito 4044 y por supuesto una única alimentación se obtiene un driver para cuatro servos solo un poco más grande y solo algo más caro que la versión para un servo. Todas las conexiones serán mediante conectores de pines hembra, excepto la alimentación.

En la imagen de portada de este artículo se pueden ver las dos versiones del controlador, para uno y para cuatro servos.

La versión para un solo servo DRVSERVO, parece más apropiada para quien quiera motorizar un paso a nivel (no es habitual encontrar varios pasos a nivel motorizados en una maqueta) y por eso se ha mantenido con el chip de intermitencia para las balizas.

En cambio la versión de cuatro servos MULTISERVO, parece más apropiada para el manejo de desvíos, ya que lo habitual es que haya varios desvíos a mover en cada maqueta, y no lleva salidas para intermitentes

Estas diferencias no son esenciales: se puede utilizar perfectamente un DRVSERVO para mover desvíos y uno de los cuatro servos de un MULTISERVO para un paso a nivel. 

A continuación se puede ver el siguiente video, que muestra el funcionamiento de ambos controladores. Realmente se parece mucho al video DRVSERVO que incluía en el artículo DRVSERVO. Sin embargo en este nuevo vídeo aparece ya la versión definitiva del DRVSERVO y también aparece el nuevo sesarrollo MULTISERVO.

Observarán los habituales de este blog, que he roto mi costumbre de titular los videos en YouTube con la simple referencia del dispositivo que se está describiendo, lo que en este caso hubiera llevado a titularlo sencillamente "DRVSERVO".

Sin embargo, el orto día me puse a repasar YouTube para ver si encontraba algún dispositivo similar para mover los desvíos, pero lo único que obtuve fué una larga lista de videos en los cuales se empleaba casi de forma unánime Arduino.  Sin embargo, esa búsqueda me dio la idea de que si yo subía un video titulado DRVSERVO nadie lo iba a encontrar, y de hecho, todos los que me aparecían, llevaban títulos descriptivos bastante largos, y, cómo no, incluían la palabra Arduino.

Curiosamente encontré uno que se anunciaba como "sin Arduino" asi que pensé que había encontrado un competidor (o un aliado, porque esto ya parece una guerra).  La verdad es que lo que ví en ese video estaba muy verde, y no me convenció en absoluto, pero si me dio la idea de que debería nombrar mis vídeos con títulos más descriptivos, para que aparezcan con más facilidad en las búsquedas de YouTube.

Y dicho y hecho: este vídeo se llama: CONTROLADOR DE SERVOS PARA DESVIOS SIN ARDUINO

Asi que por mi que no quede: Titulo largo, descriptivo y con la inclusión de la palabra Arduino como clickbait