Puesto de mando

 

El tema del puesto de mando, desde donde se controla la maqueta, ha tenido ya unas cuantas soluciones. Inicialmente construí un cajón que contenía los circuitos de control, y sobre cuya tapa, podía situar el ordenador para manejarlo.

Esto obligaba a estar de pié durante el manejo de la maqueta, o sentado sobre un taburete alto. Este elemento, situado sobre una cajonera con ruedas, se guardaba bajo la maqueta cuando no se usaba, pero para usarlo, y poder abrir el ordenador en su parte superior, había que sacarlo mucho de debajo de la maqueta

Luego después del traslado de vivienda, como realmente me quedaba bastante justo el espacio, decidí hacer una especie de balda desplazable, sujeta sobre carriles de cajón, de modo que el ordenador estaba en la parte delantera, y el cajón de circuitos de control detrás. De esta forma, bastaba tirar un poco hacia delante de esta balda para manejar el ordenador y totalmente hacia delante para tener acceso al cajón de circuitos. Esto, a diferencia de la primera solución obligaba prácticamente a manejarlo sentado, ya que al ponerme de pié, el ordenador quedaba demasiado bajo para poder ver la pantalla.

, Así ha estado el sistema durante algo más de un año, con el ordenador en la balda y un controlador manual PWM doble. La verdad es que no he manejado mucho los trenes en este tiempo, pero si lo suficiente para comprobar que la posición no era cómoda, porque para ver bien la pantalla tenía que acercarme bastante, con lo que perdía totalmente de vista los trenes.

Al final me di cuenta que en realidad lo que me pasaba era que la pantalla del ordenador era demasiado pequeña. Como ya comenté cuando el viejo portátil que utilicé inicialmente, petó, compré un ordenador muy pequeño, del tipo de los llamados Netbook, puesto que no necesitaba más para manejar un único programa y dedicarlo casi en exclusiva a manejar la maqueta. Al ser de pantalla pequeña (10 ") tenía que ponerme demasiado cerca para verlo bien, y además la resolución máxima de la pantalla es de 1024 x 600, con lo cual tenía que recurrir constantemente al zoom para tener una visión normal. Empecé a pensar que quizá me vendría bien hacerme con un monitor mayor.

Por cierto, esto me hace pensar en que todas las centrales que se venden para control de trenes tienen pantallas todavía más pequeñas y con menor resolución que la de mi ordenador. Supongo que este problema de tener que acercarse demasiado a la pantalla, se da en todos ellas, o bien que la información que aparece en pantalla es muy escasa.

En esas estaba cuando el otro día, haciendo la compra en el super, vi que anunciaban una oferta de monitores. La verdad es que los precios me parecieron muy buenos, así que sin pensarlo demasiado eché uno al carro entre las lechugas  y los plátanos. Cuando llegué a casa estaba un poco arrepentido de la compra impulsiva y no tenía ni siquiera claro cómo lo iba a colocar. Más o menos la idea era instalarlo colgado en la pared que está situada tras la maqueta, como quien cuelga un cuadro, y verlo con la maqueta por delante. Mi obsesión era no querer mirar la pantalla tan de cerca, y con esta solución, que por otra parte he visto en algunas maquetas de aficionados, podría mirar la pantalla desde lejos. Sin embargo, cuando probé, me di cuenta que no era una buena idea, porque suponía estar viendo la pantalla desde una distancia de 1,50 metros, con lo cual no llegaba a apreciar todos los detalles de la imagen, por ejemplo los rótulos, salvo que hiciese zoom. En definitiva una solución muy similar a mirar mi pequeño ordenador desde unos 30 cm.

Entonces me di cuenta de que si lo colocaba más o menos donde estaba el pequeño, es decir en el borde delantero de la balda desplazable, me quedaba una impresionante pantalla de 23" con una resolución de 1920 x 1080 pixels a una distancia bastante cercana de los ojos, pero suficiente para una visión cómoda. Por otra parte la resolución de 1920x1080 me permite incluir en la pantalla el gráfico completo del trazado y unas cuantas cabinas de conducción simultáneamente. La imagen siguiente muestra como se pueden ver cómodamente y al mismo tiempo, el gráfico del trazado, cuatro cabinas de conducción y una ventana de selección de locomotoras. Haciendo click en la imagen debería verse a tamaño completo, aunque parece que Blogger no permite reproducir una imagen tan grande.

El ver esta imagen tan grande, tan nítida y tan cercana, fue una verdadera revelación, después de haber penado tanto por no ver bien la pantalla, así que me quedé encantado de mi compra.

Sorprende un poco que el pequeño ordenador pueda manejar sin dificultad un monitor de esas dimensiones y de tanta resolución, pero es así.

Quedaba por resolver una cuestión práctica: al ser la pantalla mucho más ancha y mucho más alta, había que resolver la forma de situarla firmemente en su posición, y además permitir que se pudiera plegar de alguna forma y guardarla bajo la maqueta sobre su balda corredera. Esto me ha llevado a hacer una especie de atril de madera, que he pintado en negro, y que tiene dos posturas: En una queda en posición de trabajo, y en la otra se baja para deslizar la balda hacia atrás y dejar la pantalla bajo la maqueta.

El ordenador queda colocado sobre la balda detrás del monitor, por lo tanto completamente oculto. Toda la operación normal se maneja con el ratón, así que eso no es problema. Si en algún momento se necesita usar el teclado, por ejemplo para programar rutas, simplemente se quita el monitor y el atril y se maneja directamente el ordenador (también podría conectar un teclado por USB o BLUETOOTH y situarlo fuera).

Por otra parte, con el monitor en posición de trabajo, se ocupa exactamente todo el ancho de la balda (60 cm) así que por un lado me quedaba sin el más mínimo espacio para mover el ratón, y por otro lado, los mandos situados en el frente del cajón de circuitos quedaban inaccesibles.

La solución ha pasado por añadir una tablilla lateral que se puede sacar, cuando la balda está hacia fuera, y en la que se puede manejar el ratón. Para poder plegar la balda, esta tablilla se desliza debajo de la misma.

Y respecto de los mandos situados en el frente del cajón de circuitos, la verdad es que en este momento solamente tengo dos: El interruptor general y el amperímetro que indica el consumo del circuito de tracción. La solución ha sido traer estos dos elementos a una pequeña caja situada en el cerco frontal de la maqueta.

La idea de lo que había que poner en ese previsto cuadro de mandos del frente del cajón de circuitos, ha ido evolucionando. Al principio tenía los mandos para manejar los trenes (System Jorger), para manejar la rotonda, y últimamaente había colocado el amperímetro que tanto trabajo me dio para conseguir hacerlo funcionar. Pero en muchos momentos he pensado que podía poner ahí un cuadro de control del sistema de limpiavías Gaugemaster, y sobre todo, últimamente estaba casi decidido a poner un cuadro de control manual, con mandos rotatorios y pulsadores, para manejar los trenes con mandos mecánicos y no sólo con el ratón.

Sin embargo ya he dicho que la vista de como queda el nuevo monitor, ha sido una revelación, y me he dado cuenta de que con esa gran pantalla no tengo necesidad de estos mandos mecánicos. En definitiva, antes los echaba de menos porque la imagen de la pantalla era muy incómoda de ver, y poco precisa para manejarla, pero ahora con ese pantallón no tengo ningún problema para manejar todo con controles "virtuales".

La verdad es que me he dado cuenta de que incluso los dos únicos mandos que he conservado, es decir el interruptor general y el amperímetro, también podría simularlos por software. Desde luego el interruptor general no necesitaría más que un relé, uno más de los muchos que ya tiene el sistema, sólo que de potencia suficiente. Cuando me puse a pensar cómo simular un amperímetro en la pantalla del ordenador, empecé a pensar en convertidores analógico-digitales, que codifiquen una señal...pero claro se necesitan unos cuantos bits, y las entradas de las placas Velleman son de sólo 5 bits...Hasta que me di cuenta de algo elemental: ¡Cada placa Velleman tiene dos entradas analógicas, que codifican una palabra de ocho bits! La verdad es que como no les había encontrado utilidad, me había olvidado de su existencia, pero siguen estando ahí, y pueden utilizarse para crear un amperímetro por software. De hecho puedo utilizar dos entradas por placa, o sea seis en total que puedo emplear para simular instrumentos de medida por software.

Bueno, de momento, y puesto que ya tengo hecho el amperímetro digital y me funciona bien no lo voy a hacer, pero si me hubiese dado cuenta de esto antes, desde luego no habría hecho todo el tinglado que me ha costado poner el famoso amperímetro digital.

Así que, de momento, voy a conservar esos dos elementos como mandos "físicos" en esa nueva posición, pero ya no en el frontal del cajón de circuitos. Y claro, lo uno lleva a lo otro: El famoso cajón tenía su sentido al principio, porque dentro estaban los circuitos, pero formaba parte de la mesa para colocar el ordenador. Pero si ya no se va a ver porque queda totalmente oculto por el ordenador, y no lleva ningún mando ¿Para qué lo quiero? Dicho y hecho: el cajón ha desaparecido, y los circuitos, montados sobre el tablero que veíamos en el artículo anterior, están directamente sobre la balda, donde quedan ocultos pero accesibles, si hay que intervenir en ellos.

Completo.

En ocasiones precedentes, ya he presentado aquí imágenes del sistema de control de mi maqueta, que siempre resultan bastante espectaculares por la extraordinaria concentración de cables y circuitos. Sin embargo, hasta ahora el conjunto estaba incompleto, ya que hasta ahora no he incorporado el sistema de tracción que acabo de completar.

Desde luego el sistema es complejo, pero tengamos en cuenta que desde aquí se controlan los cuarenta desvíos más los cuarenta sectores aislados que tiene la maqueta, así como todas las señales, todos los detectores de paso, los desenganchadores, la rotonda, y por supuesto la tracción de todos los trenes que pueden circular simultáneamente. Dado que es una maqueta analógica dividida en ocho sectores eléctricos, si hubiese empleado el método tradicional, tendría que tener ocho unidades de control. Sólo eso ya, al menos en cuanto a volumen, es bastante más que lo que vemos en mi sistema. Por otro lado todo aquél que haya cableado un cuadro de mando que le permita manejar cuarenta desvíos y cuarenta sectores aislados, habrá podido comprobar que aunque se trata de hacer lo mismo muchas veces, la cantidad de cables que se manejan resulta impresionante. Asimismo quién haya cableado un acantonamiento para ocho cantones con sus relés, sus detectores y sus semáforos habrá podido comprobar también la complicación de cables y elementos de control que necesita. La particularidad de mi maqueta es que todos los sistemas de control están concentrados en este punto, y por ello no es de extrañar que aquí se concentre un conjunto impresionante de cables y circuitos, pero hay que tener en cuenta que aquí está todo el sistema de control, de manera que desde este punto sólo salen cables que van directamente a cada desvío, a cada semáforo, etc.

Ahora ya puedo decir, que el sistema está completo, y se puede ver en la imagen de cabecera, cómo ha quedado colocado en su lugar previsto la torre de ocho placas CABCON01, que se distinguen claramente por su color azul.

También se ven, en el ángulo inferior derecho, las tres placas Velleman colocadas también en columna, y que por primera vez son necesarias, para disponer de las seis señales PWM que se utilizarán para manejar la velocidad de hasta seis trenes simultáneamente.

Llama la atención la extraordinaria optimización del espacio, pues todo el conjunto está colocado en un tablero que parece haber sido diseñado con sumo cuidado para alojar todos esos elementos de la forma más compacta posible. Teniendo en cuenta que ese tablero es el mismo que aparece en el artículo Ensayo General, en Marzo de 2009, sería una proeza haber sido capaz de diseñar un tablero exactamente a la medida con cuatro años de anticipación. La verdad es que no ha habido tal alarde de previsión, entre otras cosas porque de los primeros elementos que coloqué en ese tablero, ya no quedan en la situación actual, ninguno de ellos, como puede comprobarse comparando las fotografías de ese artículo con la imagen de cabecera de este artículo.

La verdad es que el sistema ha ido evolucionando desde lo mostrado en ese artículo del año 2009 en el que utilizaba las placas de comunicaciones por puerto RS232, hasta la situación actual con las placas Velleman y el desarrollo del conmutador CABCON. La verdad es que en aquél momento no tenía las cosas demasiado claras, pero por otra parte, los fundamentos del sistema no han variado, y desde entonces hasta ahora, siempre se ha basado en diseñar un elemento electrónico capaz de generar una corriente de tracción, que fuera una corriente pulsada de anchura variable (PWM) y que este elemento pudiera variar la anchura de los pulsos mediante el control de un programa de ordenador.

Por eso traigo aquí una imagen de aquella época, la del circuito que llamé COLA01, nombre que corresponde a Control por Ordenador de Locomotoras Analógicas:

Da un poco de risa comparar esta imagen con la que encabeza el artículo, pero como digo, este pequeño elemento ya funcionaba de acuerdo al mismo principio. Curiosamente los herederos más directos de este primer desarrollo, son precisamente los controladores manuales tipo PWM3A 

Casi, casi, se pueden reconocer los mismos componentes, y desde luego en ambos casos se utiliza el chip LM555 para generar la señal PWM. Estos pequeños controladores han sido todo un éxito de diseño, y la prueba es que muchos aficionados los han reproducido, y me han hecho llegar sus buenas impresiones.

El nuevo sistema, basado en las placas Velleman, utiliza la señal PWM que generan estas placas para modular la corriente de las fuentes de alimentación, por lo que ya no utilizo el LM555. Así que aunque se llega al mismo resultado el camino es distinto. Esto me ha llevado a denominar COLA02 al nuevo sistema. Ya anunciaba cuando escribí el artículo antes referido que el utilizar el nombre de COLA01 era pensando en que habría un COLA02..etc. La verdad es que no ha habido más que un COLA02 que es como llamo al pequeño monstruo que aparece en la foto de cabecera.

No tengo previsto ampliar más este sistema, así que como digo, lo considero completo en este momento. Espero no encontrar problemas que me hagan tener que rehacer o modificar nada más en el futuro. Anteriormente he mencionado la posibilidad de construir una consola de mandos manuales para manejar los trenes con mayor comodidad que lo que se consigue con la pequeña pantalla del ordenador que utilizo. Esta consola requeriría seguramente algún sistema de comunicación con las placas Velleman, parecido a lo producen los detectores Hall. Sin embargo en los últimos días se ha dado otra circunstancia que me ha hecho variar esa idea. Pero como esto es otro tema, lo dejaremos para un próximo artículo.

El que el sistema de control haya quedado completo no quiere decir que ya esté todo terminado y la maqueta funcione de acuerdo con lo previsto. Falta completar el software, lo cual me puede llevar mucho tiempo, porque naturalmente es un tema complicado, pero que no requiere más que horas dedicadas al desarrollo y a las pruebas. Era imprescindible disponer del sistema de hardware completo para poder realizar esas pruebas.

Producción en serie

A primera vista, parece un edificio de apartamentos, pero la fotografía de la cabecera es realmente el conjunto de las ocho placas CABCON01 montadas sobre la CABCON00, para formar en su conjunto el conmutador electrónico capaz de conectar la alimentación de cada uno de los ocho cantones de la maqueta a cualquiera de los seis controladores PWM.

Ya he comentado que he empleado el tipo de conectores que se usan para unir los Arduinos con sus accesorios, de manera que basta apilar una placa sobre otra para tener asegurada la conexión eléctrica y además el ajuste mecánico entre todas las placas, de manera que ahorro todo el tema de tornillos y separadores que he usado hasta ahora.

La verdad es que yo siempre había buscado un sistema de conectores que me permitiera apilar circuitos impresos de esta forma, pero nunca fui capaz de encontrarlos. Ahora me he convencido de que no los encontraba, porque no existían, y no ha sido hasta la llegada de Arduino cuando han empezado a venderse, pero sólo en tiendas especializadas en accesorios para Arduino. Supongo que acabarán por generalizarse porque suponen una solución perfecta.

En la imagen, si nos fijamos en la placa superior, vemos que hay tres filas de ocho conectores, y están situadas paralelas a tres de los cuatro bordes, con lo cual la estabilidad de la unión es total.

Entre estas placas de color azul, y el sistema de conectores, seguro más de uno pensará que este sistema tiene mucho que ver con el sistema Arduino. Ya comenté en su momento que hubo un instante de duda entre seguir con mi sistema, tal como lo había concebido inicialmente, o pasarme a un sistema basado en utilizar Arduino. Sin embargo la solución final fue continuar con las placas Velleman, así que este sistema no tiene mucho más que ver con los Arduinos que el aspecto.

Sin embargo, realmente este sistema podría conectarse sin mucho problema a un microcontrolador Arduino. Las entradas a este sistema son ocho señales PWM que el Arduino puede generar y la conexión digital con una línea de ocho bits que igualmente puede provenir de ocho salidas digitales de un Arduino.

Bien pues como la fotografía atestigua, me he dado la panzada de construir las siete placas que me faltaban, y verdaderamente no ha sido precisamente algo trivial, considerando que aparte del tema de fotograbado, cada placa lleva unos 180 taladros, y por supuesto el mismo número de soldaduras, o sea en total del orden de 1200 taladros y soldaduras. ¡Toda una producción en serie!

Menos mal que la última tanda de placas que hice, me convenció de que debía equiparme un poco mejor para este tipo de trabajos, y me había hecho con dos útiles que me han facilitado la labor. Uno es un soporte para la Dremel, y el otro un curioso artefacto que soporta las placas de circuito impreso, y permite mantenerlas sujetas y voltearlas para colocar los componente y para soldarlos.

En este vídeo se pueden ver ambos elementos en plena faena de construcción de estas placas:



El soporte para soldadura, la verdad es que resulta muy práctico, como se puede apreciar en el vídeo, porque sujeta perfectamente las placas en cualquier posición, con lo que se trabaja cómodamente, lo que quiere decir con seguridad y rapidez. Por si alguien quiere buscarlo, es de la marca Weller.

Bueno, pues gracias estos utensilios, y a unas cuantas horas de trabajo, está todo dispuesto para hacer unas últimas pruebas, y si todo va bien proceder por fin a poner en marcha el control eléctrónico de tracción en mi maqueta. Realmente si no hay problemas, con esto estará terminado todo el hardware del sistema, con lo que lo último que va a quedar es terminar el software. Se que no va a ser fácil, pero todo será cuestión de dedicarle tiempo al asunto.