Nos habíamos quedado en que había conseguido un sistema para controlar el movimiento de los trenes (trenes analógicos!) mediante un programa de ordenador. Esto me animaba a utilizar el control por ordenador para el manejo de toda la maqueta, pero claro, eso implica muchas más cosas que controlar la marcha de los trenes: Empezando por los desvíos, continuando por las señales, desenganchadores, e incluso cosas como las rotondas, y por supuesto la activación o desactivación de tramos de vía, puesto que al tratarse de tremes analógicos, la forma de que queden estacionados es cortar la alimentación del tramo de vía en el que están.
Esto era un reto distinto al del sistema de tracción, puesto que a diferencia del control de velocidad de una locomotora que podemos querer que vaya más menos rápida, aquí se trata de órdenes simples (Si o No) pero el problema ahora es la gran cantidad de elementos a controlar. En una gran maqueta puede haber como mucho seis o siete trenes circulando, pero es fácil que haya cuarenta o cincuenta desvíos, otros tantos tramos aislados, bastantes señales etc. etc. Nos pongamos como nos pongamos, a cada desvío tienen que acabar llegando un par de cables (aparte del cable común) y lo mismo pasa con los otros accesorios, así que tiene que haber cientos de cables que lleguen a estos elementos y que activan en cada momento obedeciendo a una orden del ordenador que la emite por un único cable, la salida de USB.
Así que me pareció un camino más fácil empezar por hacer un programa para el control de todos estos accesosios lo que implicaba el propio desarrollo del programa más el desarrollo y construcción del hardware correspondiente. Después de muchas pruebas conseguí hacer funcionar una primera versión del programa, bautizado como "ControlZ" y lo vemos funcionando en pruebas en el video que encabeza este artículo, grabado en 2010. En ese video se puede ver, como, mediante el manejo del programa, a través del ratón del ordenador, se pueden manejar todos los elementos de control de la maqueta. Vemos el manejo de un desvío, y después el de una señal que cambia de aspecto respondiendo al cada click del ratón, y asimismo se aprecia que la imagen en la pantalla del elemento sobre el que se actúa cambia también para indicar el estado de ese elemento. Vemos también la forma de actuar sobre los desenganchadores y también sobre los tramos aislados, que cambian de color al hacer click en ellos, indicando si están o no activos.
Por último vemos el control de un puente de rotonda, que permite seleccionar previamente la posición a la que queremos que se mueva, y después, al hacer click, el puente comienza a girar hasta la situación pedida, acompañada por el giro de la imagen en pantalla.
Como decía, el programa genera una salida por USB, compuesta por un palabra de 8 bits cada vez que se activa un control en la pantalla. El circuito decodificador convierte esa palabra de 8 bits, en un impulso de tensión que sale por una de las 256 vias posibles un función del valor de la palabra recibida, de manera que el impulso llega al aparato conectado a la vía, y lo hace funcionar, moviendo el desvío, o lo que sea. Está claro que un elemento que tiene que tener la posibilidad de conectarse a 256 cables, no puede ser pequeño, y en efecto, la imagen siguiente nos confirma que no lo es. El conjunto de cables que sale por la derecha son parte de los posibles 256 cables para activar desvíos, señales etc. Los cables que salen por la izquierda van a las otras placas que llevan relés para conectar u aislar tramos de vía.
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| Decodificador de ControlZ |
Un tema importante es que el programa ControlZ es universal, es decir, se puede dibujar en la pantalla cualquier trazado de maqueta, definiendo todos sus elementos y asignándoles a cada uno la dirección entre 001 y 256 que lo activará.
El video siguiente muestra un video en 2012 donde vemos al programa ControlZ utilizado para manejar la maqueta III, En varios momentos se puede ver la pantalla del programa, y cómo vamos manejando los distintos elementos para hacer que los trenes se muevan por todas partes.
En algún momento vemos la mesa de control de la maqueta, que presenta un pequeño ordenador con el programa y el ratón y a su lado un controlador PWM09VD que maneja el movimiento de los trenes. Este fué uno de los primeros controladores PWM manuales que diseñé como aparato independiente con el objeto de manejar trenes en una maqueta analógica (Vease: Electrónica de diseño) y aquí empezó otra guerra: Muchos compañeros que lo vieron, me pidieron que les hiciera uno igual, y acabé por dedicar todo mi tiempo disponible a diseñar y construir controladores.
Pero en la época de ese video (2012) aún no había empezado con ese tema. Me limité a perfeccionar ControlZ para usarlo en la misma función que se haría con un cuadro de control analógico, lo que se llama un TCO, sin intervenir en el movimiento de los trenes nada más que con la activación y desactivación manual de tramos de parada
El siguiente paso, era incorporar al programa ControlZ la posibilidad de controlar el movimiento de los trenes, pero claro, aquí hay un grave problema: Como los trenes son analógicos la única orden que pueden recibir es la tensión que está en la vía. Si esta tensión es una PWM la locomotora se moverá a la velocidad correspondiente a la anchura de pulso de esa corriente en la vía y con el sentido dado por la polaridad de esa misma corriente. Si queremos que en la maqueta pueda haber a la vez varias locomotoras moviéndose de forma independiente, no hay más solución que seccionar la vía en sectores independientes de manera que garanticemos que en cada sector hay como mucho una locomotora, y llevar a cada sector la señal PWM que queramos utilizar para mover esa locomotora.
Entonces podemos hacer un programa que sabe en qué sector está cada locomotora y envía a cada sector la señal PWM correspondiente, y va cambiando automáticamente de sector según la locomotora cambia de uno a otro. Para hacer este seguimiento en la vía se han colocado balizas (sensores Hall) que detectan el paso de las locomotoras
Esto naturalmente es complejo, pero puede hacerse y después del correspondiente trabajo, en 2013 lo tenía funcionando. La forma de hacerlo es crear lo que se llama un "Progressive Cab Control" que responde al esquema siguiente:
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| Progressive Cab Control - Esquema teórico |
En el esquema se han representado cinco tramos de vía, A, B,C,D y E y cuatro controladores 1,2,3,y 4. Cada controlador se puede conectar a cada uno de los tramos de modo que cada tramo puede recibir alimentación de cualquiera de los controladores poniendo los conmutadores representados en la posición adecuada. Si suponemos una locomotora situada en el tramo A y que va a pasar al B habrá que comprobar que en el tramo B no hay ninguna locomotora, (como en el caso de un bloqueo automático) y si esto es así el conmutador conectado al tramo B se ajusta para que éste reciba alimentación del controlador 1. Y así sucesivamente, de modo que esa locomotora siempre recibe alimentación del controlador 1 esté en el tramo que esté. Por supuesto en otros tramos podrá haber otras locomotoras conectadas a otros controladores.
El truco es que los conmutadores no son mecánicos, sino electrónicos y son manejados por el programa de control.
En el video siguiente se pueden ver trenes funcionando en la Maqueta III con el sistema ya modificado para que el programa controlase el movimiento de los trenes. En la imagen vemos que el pequeño ordenador inicial ha sido substituido por otro que tiene una pantalla mucho más grande. La imagen del circuito ha pasado a fondo negro, y se superponen varias ventanas o "cabinas" que controlan, cada una, una locomotora. En alguna vista cercana de esas "cabinas" se puede ver, en la parte superior en què tramo está en ese momento cada locomotora. En el trazado hay 8 tramos nombrados T1 T2,...T8 y se ilumina el tramo en el que está en ese momento cada locomotora y también el siguiente, si la locomotora va a pasar a él
Además el circuito también presenta más información, ya que por ejemplo se visualizan con líneas punteadas los tramos que están ocupados por un tren, y se marca el paso de cada tren por las balizas.
El video alterna imágenes generales de la maqueta con tomas cercanas de la pantalla, mientras están funcionando varios trenes. Se observa que los trenes paran ante las señales rojas, que indican si el cantón siguiente está ocupado y arrancan cuando las señales pasan verde, haciendo paradas y arrancadas progresivas y circulando cada tren a una velocidad realista que además depende de las características de cada locomotora. Se observa que cada tren circula independientemente aunque todos los trenes son controlados desde el programa.
Se alternan algunas imágenes tomadas durante la construcción y pruebas de los circuitos electrónicos que se usan en el control. Destaca la torre formada por los ocho circuitos generadores de señales PWM (los controladores 1, 2,...del esquema anterior) ya que el sistema estaba previsto para que pudiesen circular hasta siete trenes simultáneamente.
Como lo que vemos son pruebas del programa, en algunos casos vemos superpuesta una ventana en la que van apareciendo una serie de mensajes que indican lo que el programa hace en cada momento, en una función que podíamos asimilar a una caja negra. En condiciones normales de funcionamiento, no estaría esta ventana.
Aparte de la posibilidad de manejar cualquier tren o cualquier otro elemento de forma interactiva con el programa de ordenador interactuando con el ratón en la pantalla, se previó también la posibilidad de tomar el mando de un tren de forma totalmente manual, con un mando portátil. Al final del video vemos cómo ese mando se puede asignar a cualquier locomotora, y cómo al hacerlo ésta pasa a ser manejada por el mando portátil.
Y en esta situación, ocurrió lo que ya he comentado: me metí en un desarrollo de controladores para trenes basados en explotar al máximo las posibilidades de los generadores de PWM y no tardé en convencerme de que el resultado que se obtenía con ellos era mucho más perfecto que el que tenía con mi programa de ordenador. Llegué a la conclusión de que había cometido el error de confiar en los generadores de PWM que venían incorporados en las placas comerciales (de Velleman) de comunicaciones que servían para enlazar el ordenador con el resto del circuito y que cambiar eso era prácticamente volver a partir de cero. Si no hubiera sido por el desarrollo de mis propios controladores PWM seguramente hubiera estado satisfecho con lo que me daba el sistema basado en las placas Velleman, pues funcionaban bastante bien, como ya se ha visto en el video anterior. Pero era absurdo estar haciendo comtroladores PWM mucho mejores para otros y conformarme para mi maqueta con una solución peor.
A esto se unió la dificultad con el programa, cuya complejidad hacía muy difícil de mantenerlo activo ante los sucesivos caprichos de Microsoft que se sucedían en esa época. En el artículo ¡Sublime decisión! expliqué en Noviembre de 2014 mi decisión de abandonar el sistema de control por ordenador.
Por cierto, que ese artículo reconocía que si utilizaba mis controladores, iba a perder la posibilidad de paradas y arrancadas progresivas. Esta carencia me impulsó a trabajar intensamente en el campo de los controladores PWM con simulación de inercia, que ya había tanteado como se ve en el propio artículo reseñado.
Asi que sin pensarlo más, arranqué el ordenador de su espacio debajo de la maqueta y construí inmediatamente un cuadro analógico para sustituirlo
Ojo, que ese cuadro de la imagen es un cajón vacío. faltaba poner en él todos los elementos de mando y control (conmutadores y leds sobre todo) y lo más importante, disponer en el interior los dispositivos electrónicos que actuasen sobre los elementos de la maqueta, dispositivos que incluso en algún caso tendría que diseñar.
Y en esas cayó otra bomba sobre mi proyecto: ¡Me tenía que mudar de casa!.
Lo malo fue que la nueva casa era más pequeña y la única habitación donde podría acomodar una maqueta, tendría que ser compartida con mi hijo. Esto obligaba a una maqueta más pequeña y además que pudiera desaparecer de la vista mientas no trabajase en ella.
No quedó otro remedio que desmontar la maqueta III, recoger y guardar todo el material y parar el proyecto
Bueno, como yo siempre digo, esta afición es un hobby así que una pasado el tema de la mudanza y sus problemas, me puse a diseñar una nueva maqueta, ciñéndome al espacio del que podía disponer (280 x 85 cm), y teniendo en cuenta que la habitación donde iba a ir era un dormitorio, asi que había que hacer un invento para retirarla de la vista, cuando conviniese.
El diseño del trazado quedó completado en Octubre de 2015 y es el que recoge la imagen anterior.
Luego vino el hacer el mecanismo para elevar y descender la maqueta, que debía quedar por encima de una cama. El video siguiente muestra ese mecanismo, para el que se usó el sistema para las persianas motorizadas.
Y luego empezó un largo periodo de construcción que todavía continúa. Se ha retrasado mucho, por una serie de circunstancias, entre ellas mi dedicación al diseño y construcción de controladores PWM que han acabado siendo comercializados por un compañero de afición.
En realidad ese tiempo de desarrollo dedicado a controladores tenía un fin secreto: perfeccionar el tipo de controlador que quería usar en esta nueva maqueta. Al final llegué a lo que quería: un controlador con simulación de inercia y con funciones controladas por sensores en las vías, pero esto me costó varios intentos hasta que lo conseguí en abril de 2018 con el controlador PWM75VO
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| Cuadro de mando de la maqueta IV con cuatro controladores PWM75 y un PWM71 |
Curiosamente, incluso he diseñado después otro controlador más, el PWM76, que también se ha comercializado, pero sus prestaciones adicionales no me resultaban interesantes, asi que me quedé con el PWM75 complementado con velocímetros
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