Simulador de locomotoras

En mi artículo anterior, decía que una vez terminado el traslado de mi maqueta a su nueva ubicación, tocaba volver a retomar la construcción de la misma, así que supongo que todos los seguidores de este blog, esperaban una serie de artículos, mostrando avances en el montaje de la maqueta. 

El tiempo trascurrido sin ninguna noticia, ya hará sospechar que algo ha impedido ese plan, y así es en efecto, pero afortunadamente no se trata de nada malo, sino de mi eterna manía de liarme con proyectos marginales, que al final, impiden que me dedique a la maqueta.

Esta vez, lo que se ha interpuesto en el camino es un tema que tenía arrinconado desde hace varios años, aunque siempre he contado con que la final llegaría a abordarlo. De hecho, cuando hice el cuadro de mando de la maqueta que ya hemos visto en entradas anteriores (Véase A la cuarta va la vencida), ya se podía ver, en la esquina inferior derecha, un misterioso conector de tipo DIN que tenía la misión de poder conectar ahí un "controlador externo", es decir aparte de los cinco controladores que lleva el cuadro, existe la posibilidad de conectar ahí un controlador adicional que puede tomar el mando de uno o de varios (incluso todos) cantones de la maqueta. Esto permitiría por ejemplo conectar ahí cualquier controlador, por ejemplo para probarlo, o para ensayar un nuevo desarrollo.

Pero aquí también se puede conectar un controlador cuyo objetivo sea manejar los trenes de la maqueta de una manera totalmente distinta, y esto corresponde a una antigua idea, de construir un controlador que simule la forma en la que realmente se maneja una locomotora. 

Una serie de circunstancias me hizo hace unas semanas, recordar aquél antiguo proyecto así que antes de enfrascarme de nuevo con la maqueta me propuse abordar este nuevo desarrollo. La verdad es que pequé de optimista, porque lo que pensaba que me iba a llevar un par de semanas, en realidad se ha convertido en un par de meses con muchas dificultades, tantas que en un par de ocasiones he estado a punto de tirar la toalla. Precisamente por eso no he publicado aquí nada, para no gafar el proyecto, anunciando algo que al final acabase en el cubo de la basura. Al final ya tengo funcionando un prototipo, cuyo aspecto recoge la imagen de la cabecera.

El aspecto, como se puede ver, no tiene nada que ver con mis anteriores controladores, aunque la parte electrónica está derivada, y es muy similar al controlador PWM74 (Véase: Recién nacido) Este PWM74 es un controlador con simulación de inercia, pero sin ningún automatismo, es decir que hay que manejarlo de forma manual, a diferencia de los desarrollos posteriores PWM75 y PWM76 que permitían manejar sus funciones de forma automática mediante sensores situados en las vías

Este nuevo controlador, que naturalmente se identifica como PWM77, tiene la característica de presentar una imagen semejante a la que se tiene en la cabina muchas locomotoras, y reproduce el aspecto de los mandos principales de una locomotora real, concretamente de las locomotoras eléctricas y también las diesel, que funcionaron hasta la introducción de la electrónica en las locomotoras, aproximadamente desde los años 40 hasta finales del siglo pasado. 

Concretamente el controlador, que como vemos está montado en una consola, tiene a la izquierda un mando en forma de volante que es el regulador, y a la derecha una palanca con giro horizontal que simula el freno. Además, junto al regulador, vemos un velocímetro que intenta reproducir el indicador de velocidad analógico, de estas locomotoras, y también hay un mando para el cambio de sentido hacia delante y hacia atrás. Este último mando es poco realista, porque en las locomotoras reales, el cambio de sentido era una palanca coaxial con el regulador, pero hacer algo así suponía demasiada dificultad.

Pero lo importante no es que la imagen que vemos se parezca o recuerde a la disposición o el aspecto de los mandos de una locomotora, sino que la función de estos mandos se aproxima mucho a la que realizan estos mismos controles en una locomotora real.

Por ejemplo, estamos acostumbrados a que en un controlador para trenes modelo, la velocidad del tren corresponda a la posición del mando de velocidad del controlador, de manera que girando en un sentido, el tren aumenta de velocidad, y girando al revés el tren disminuye y llega a pararse. Y esto tanto en trenes analógicos como digitales, y lo más que llegamos a tener es un sistema de simulación de inercia, que hace que las variaciones de velocidad sean lentas y progresivas, pero en todo caso la forma de parar el tren es llevar a cero el mando de velocidad.

Pero esto no es realista: en una locomotora real, si movemos el regulador hacia arriba, el tren irá acelerando más o menos rápidamente, pero si a una cierta velocidad, volvemos el regulador a cero, la locomotora no se para, sino que por inercia sigue rodando y solo muy lentamente va perdiendo algo de velocidad debido a los rozamientos. Esto es exactamente lo que hace el controlador PWM77. De entrada el movimiento del mando no es continuo sino por puntos (como en las locomotoras reales) , y en este caso tiene diez escalones, cada uno de ellos correspondiente a una determinada velocidad, pero que no se alcanza de inmediato, sino que la aceleración es progresiva simulando la inercia del tren hasta que se alcanza la velocidad correspondiente al escalón seleccionado en el regulador. Pero si a partir de ese punto, bajamos el regulador, la velocidad no disminuye de forma inmediata, sino muy lentamente, y cada vez más lentamente según la velocidad es cada vez menor.

La forma de hacer que la velocidad disminuya de forma efectiva es, naturalmente aplicar los frenos. En el controlador PWM77 tenemos una palanca de freno que se activa girando a izquierdas y tiene cuatro posiciones. En la primera, la locomotora está totalmente desfrenada, y el comportamiento es como hemos descrito antes. En el primer punto de frenado se hace disminuir la velocidad pero con bastante lentitud. De hecho disminuye la velocidad con el mismo ritmo con que aumenta cuando subimos escalones con el regulador. Esto hace que la forma de que la locomotora baje de velocidad, es disminuir unos pocos escalones del regulador y luego frenar con este primer punto de frenado.

Los otros dos puntos de frenado, producen ya una disminución de la velocidad de forma clara,  y especialmente el último detiene la locomotora muy rápidamente, aunque tampoco de forma instantánea.

Los maquinistas de los trenes que contaban con frenos de este tipo, normalmente ajustaban la frenada moviendo la palanca de un punto a otro, para ir frenando al ritmo que se requería en cada momento. Lo mismo puede hacerse en el PWM77.

Como decíamos no solo el aspecto, sino la forma de uso y el funcionamiento de las locomotoras se aproxima grandemente a lo que ocurre en una locomotora real, así que por eso, en vez de hablar de un nuevo controlador, yo le llamo "Simulador de locomotoras"

Como decía la electrónica es relativamente sencilla, y está derivada del PWM74. La imagen a la izquierda muestra la placa del primer prototipo, y podría comprobarse que es del mismo tamaño e incluso usa los mismos circuitos integrados del PWM74. Sin embargo este primer prototipo tuvo que ser modificado por algún pequeño error, y sobre todo por un problema con el que no contaba:

Como sabemos el PWM74 proporciona la salida para conectar un velocímetro VELAN. (Véase "Solución forzada") Era elemental mantener esto en este nuevo desarrollo, pero como sabemos el VELAN presenta la indicación de la velocidad, en una pantalla con cifras digitales. El tema es que VELAN necesita que el controlador entregue una salida que es una tensión continua que varía entre 0 y 5 voltios. Calibrando el VELAN se consigue que las cifras de la pantalla muestren la velocidad en Km/h a la que se mueve nuestro modelo a escala.  Sin embargo como quería representar el cuadro de control de una locomotora relativamente antigua, un velocímetro digital estaba fuera de lugar, pero pensé que no tenía nada más que conectar un voltímetro analógico, a la salida de entre 0 y 5 voltios para que la aguja se moviera y diera una indicación de la velocidad.

Pero claro, necesitaba un voltímetro analógico de corriente continua con cinco voltios a fondo de escala. Me costó, pero encontré uno (en Amazon). El problema era que ¡ no funcionó ! Se movía la aguja pero muy lentamente al principio y muy rápidamente al final, con lo cual la indicación era absurda.

Desesperado, me puse a buscar otros voltímetros analógicos de corriente continua con rango de 0 a 5 voltios, ¡y no encontré ninguno más! En todas las tiendas de electrónica que busqué, los voltímetros de corriente continua de menor valor eran del rango 0-15 Voltios, con lo cual, con mi salida de 0 a 5 V la indicación a velocidad máxima quedaría a un tercio de la escala.

Asi que decidí comprar otro voltímetro, esta vez de rango 0 - 15V y ver cómo convertía los cinco voltios en quince. Me vi no se cuantos circuitos de dobladores y triplicadores de tensión, pero la mayoría son para alterna y si son para continua son capaces de convertir un tensión de 5 V en 15 V pero NO de convertir una tensión variable en el rango de 0 a 5 voltios en otra tensión proporcional en el rango de 0 a 15 voltios. Al final conseguí diseñar un circuito para hacer eso, que me ha funcionado bastante bien, aunque empieza porque lleva un convertidor DC/DC de 5 a 15 V.

Entre tantas pruebas y ensayos, se justifica el largo tiempo que me ha llevado este proyecto, y también el coste que me ha supuesto, porque como se ve, los componentes empleados son piezas de tipo industrial, muy acordes con la imagen que se pretendía, pero que son bastante más caros que las empleadas en electrónica.

Espero poder publicar en los próximos días un vídeo donde veamos un tren funcionando bajo las órdenes de este nuevo Simulador de Locomotora