Circuitos sencillos (y IV)

En el artículo anterior, acababa con una opción para construir uno de estos circuitos de señalización de desvíos, hecho con la técnica de la placa perforada. En mi opinión cualquiera con un poco de habilidad puede construir ese circuito, sin necesidad de herramientas ni equipos especiales.

Sin embargo, existe otra posibilidad más avanzada, que consiste en crear una placa de PCB específica para este circuito.

En el artículo PCB DIY expliqué paso a paso la técnica que yo uso para construir circuitos impresos, por lo que no la voy a repetir aquí. Hay una parte de diseño del circuito, que allí se explica mediante un programa de dibujo, pero si disponemos de un programa de diseño de circuitos tal como Eagle o Proteus, esta labor se simplifica (y sobre todo se evitan errores).

Algo importante, es que un circuito impreso puede ser de una sola cara, o de dos. Los de una sola cara tienen sólo pistas de cobre por la parte inferior y los componentes se colocan en la cara superior, pasando los terminales por taladros hasta la cara inferior, donde se sueldan. Los de dos caras tienen además pistas de cobre por la cara superior. Los componentes (en general) se siguen situando solo en la parte superior y soldándose en la inferior, de manera que la parte de circuito que hay en la cara superior debe comunicarse con la inferior.

En mi opinión, la construcción casera de circuitos impresos,  solo resulta abordable para circuitos de una sola cara. En algún caso he intentado hacer circuitos a dos caras (Más difícil todavía) pero me he encontrado con dos problemas: El primero es garantizar que la impresión del circuito en ambas caras está perfectamente alineada, lo cual es delicado pero factible. El segundo problema es que en teoría CADA TALADRO de la placa debe comunicar eléctricamente las pistas de la cara superior con la inferior. Esto es muy difícil de conseguir y es una fuente de problemas. Hay que tener en cuenta que cualquier placa medianamente complicada tiene cientos de taladros.

Así que si se puede hacer un diseño de una sola cara, es fácil construirlo artesanalmente, pero los de dos caras resulta casi imposible. A mi al menos, asi me lo ha parecido cuando lo he intentado.

El problema es que diseñar un circuito de una sola cara es, en la mayoría de los casos sencillamente imposible. Así que ni el mejor programa nos va dar una solución para ello.

Tenemos sin embargo un truco para poder llegar a una solución: Hacer que el programa nos haga un circuito de una sola cara hasta donde pueda, y terminar manualmente el diseño mediante "puentes" de alambre por la cara superior. La siguiente imagen muestra esta solución aplicada al circuito que venimos utilizando:

Como vemos en la imagen, se ha dibujado en azul oscuro todo lo que sería el circuito impreso de la cara inferior de la placa, y luego manualmente he situado una serie de conexiones, representadas en rojo, que serían puentes de alambre a situar en la cara superior. Lo interesante es que ya no hay conexiones entre la cara superior y la inferior, porque los extremos de esos puentes atraviesan la placa y se sueldan a las pistas por la parte inferior, de forma similar a como lo hacíamos con las placas perforadas.

Podemos por lo tanto pedir al programa que nos imprima el fotolito y obtendremos algo como esto:

Usando esta imagen como fotolito podemos construir la placa de circuito impreso a una cara, utilizando las técnicas de  PCB DIY,  y montar el circuito sobre la placa así obtenida utilizando los puentes marcados en rojo en la figura anterior.

Así que esta es otra opción para el que quiera construir este circuito. El fotolito reproducido arriba es perfectamente válido para crear el PCB

Este tipo de construcción presenta una serie de ventajas respecto del sistema de la placa de pistas perforadas. La primera es que una vez obtenido el fotolito pueden reproducirse todas las placas que necesitemos, con facilidad y garantía de que son todas iguales, mientras que con las placas de tiras cada una es ejemplar único, y por lo tanto sujeto a errores.  Hay también otra ventaja: Las placas de tiras obligan a que todas las uniones eléctricas ya sean tiras de cobre o puentes sean horizontales o verticales. Esto desperdicia mucho espacio, y además obliga a "dar muchos rodeos" con lo cual las placas salen grandes. En el ejemplo que vimos la placa, que en definitiva lleva solo nueve componentes más los terminale,s era de un tamaño de 73 x 73 mm.  En cambio el diseño que acabamos de ver, con circuito impreso en una cara y puentes en la superior, ocupa sólo 52 x 57 mm

Existe una última forma de hacer circuitos impresos, y que es la que podríamos llamar "industrial". Lo mejor de este sistema es que los programas de diseño de PCB's están orientados a este procedimiento, de manera que aunque el resultado es mucho más complejo, la forma de llegar a él es mucho más sencilla. En las opciones anteriores, aun contando con la ayuda de un programa como Proteus he tenido que intervenir manualmente para llegar al resultado que quería. Si el circuito fuese más complicado que el que ha servido de ejemplo, esta labor habría resultado muy pesada.

En cambio para un circuito industrial el programa me lo hace todo. Como tengo la garantía de que lo hace bién, es decir que está garantizado que el diseño responde exactamente al esquema eléctrico, y de que tengo la solución en segundos, puedo hacer alternativas y probar opciones para obtener un resultado optimo.

Veamos cuál es el proceso para realizar este mismo "driver de desvíos" con un circuito para fabricación industrial.

En primer lugar, voy a completar el circuito: Ya vimos que el diseño que vengo utilizando tenía el problema de que no puedo usar sensores Hall para activar los desvíos. La causa es que un sensor Hall siempre cierra un circuito a masa, y el ULN2804 se activa con tensión alta.  Una solución elemental sería interponer un circuito de inversores en la entrada de este circuito, de manera que se invierta la señal. Sin embargo he decidido usar otra alternativa, que me resuelve este problema y me da además una opción adicional.

El circuito que voy a construir ahora responde a este esquema:

Como se puede ver, he añadido el circuito U4  (4011) que me proporciona cuatro puertas NAND de dos entradas. Como la salida de estas puertas es inversa de la entrada, ya tengo invertida la señal, de modo que los pulsadores funcionarán ahora por contacto a masa, con lo cual son ya válidos los Hall, y por supuesto los reed y cualquier otra cosa que ponga la entrada a cero voltios. La red de resistencias RP1 es para garantizar que las entradas estarán a valor alto mientras no se activan. Como el 4011 es también un circuito de tecnología CMOS, el consumo es despreciable, de modo que la misma solución de utilizar una pila para mantener la posición sigue siendo válida.

¿Pero, porqué dos puertas para cada entrada? Los lectores de este blog habrán reconocido enseguida que esto obedece a la posibilidad de que un desvío manejado con este "driver" responda a dos mandos distintos e independientes, por ejemplo a un mando manual desde tablero, y a un mando automático por sensores de vía, manteniendo la independencia de ambos sistemas)

Otra cosa que he hecho es poner un Jumper (JP1 en el esquema) que permite alimentar la parte de control o bién desde la pila, o bién desde la alimentación general a través del 7809. He perfeccionado un poco este circuito de alimentación utilizando condensadores de mayor capacidad (680 uF) y diodos para evitar que los condensadores se descarguen "hacia atrás" cuando la alimentación baje de voltaje. Recordemos que la alimentación general puede provenir de una CDU que sufre caídas de tensión muy importantes cuando su condensador se descarga al mover un desvío.

En definitiva, que he dejado el circuito ya muy completo, y sobre todo con más funcionalidades que el inicial. Sobre esto, hay una cuestión: En definitiva, para un usuario el utilizar este circuito, tal como lo hemos venido viendo hasta ahora, no aportaba otra ventaja que la posibilidad de tener señalización por leds en un tablero de mando. Por lo que se ve en los foros, hay muchos aficionados que querían una solución para tener esta señalización, pero salvo el caso de tener desvíos con finales de carrera, esta solución no es fácil. La solución clásica a este problema es poner un relé biestable conectado en paralelo con cada desvío. Sin embargo esa solución es complicada y cara por lo que me parece interesante la solución aportada ya que es más barata, aunque sigue siendo complicada, sobre todo si tenemos en cuenta el tema de la pila para mantener la memoria de la posición de los desvíos.

Asi que yo no se si se justifica plenamente utilizar el circuito tal como lo hemos estado viendo. Al menos tenemos la certeza de que el sistema funciona aún con una CDU manejando los desvíos, así que por ese lado también se da una solución a este caso. Evidentemente hay otra ventaja, y es que la corriente que activa los desvíos ha bajado a niveles ínfimos, por lo que un sensor Reed puede mover sin problemas varios desvíos. Pero esto, claro, es interesante solo para el que pretenda usar ese tipo de sensores.

Sin embargo, en mi opinión, la última vuelta de tuerca, al añadir la posibilidad de manejo por puertas lógicas y admitir la utilización de sensores Hall ya si aporta las suficientes ventajas como para justificar la utilización de este circuito para accionar los desvíos.

Pero por otro lado, el circuito se ha vuelto más complicado, con lo cual usar el método de las placas de tiras perforadas o el del circuito impreso a una cara, resulta cada vez más problemático.  Así que como ejemplo final, he querido mostrar cómo queda este último diseño en un circuito de tipo industrial creado por Proteus. Insisto en que hacer esto es mucho más fácil que todo lo anterior, porque el programa está previsto justamente para hacer esto.

Evidentemente la primera impresión es de no se ve nada. En efecto, en esta imagen se superponen mediante transparencia todas las capas que componen el diseño, que, de abajo a arriba, serán: El plano de masa (en blanco), la capa de cobre inferior (en azul), la capa de cobre superior (en rojo), la máscara de soldadura (en verde), y la serigrafía de componentes (en azul)

En alguna ocasión, cuando he presentado algunos circuitos en este blog, me han dicho algunos lectores que porqué no ponía los fotolitos para poder construir esos circuitos.

De un diseño en Proteus como el anterior, se pueden extraer desde luego las imágenes de lo que serían las caras de cobre superior e inferior. Sale algo asi:

Pero el problema es que estos "fotolitos" están previstos para construcción industrial, es decir, como antes decía para un tipo de construcción en que TODOS los taladros son conductores y garantizan por tanto el contacto eléctrico entre las dos caras en cada punto taladrado. De hecho, cada taladro lleva un minúsculo remache que comunica eléctricamente ambas caras. Naturalmente hacer esto de forma artesanal, resulta inabordable, de manera que, insisto, estos diseños industriales, no son válidos para construir artesanalmente un circuito de doble cara.

Realmente estas imágenes que serían los fotolitos para fotograbado de las dos caras del PCB, se pueden obtener del programa, pero la verdad es que los circuitos no se fabrican industrialmente a partir de imágenes. Lo cierto es que estos programas de diseño, realmente lo que hacen es obtener unos archivos que son puramente de texto con las instrucciones que requieren las máquinas de control numérico que son las que realmente fabrican los circuitos.

Simplemente como ilustración, reproduzco a continuación el principio de uno de estos archivos (denominados archivos Gerber)

Esto es lo que generan los programas de diseño de circuitos y lo que necesita cualquier fabricante de PCB´s para fabricarnos un circuito. Naturalmente esto no tiene utilidad ninguna para alguien que quiera hacer sus propios circuitos de forma manual.

El sistema de definir un PCB mediante los archivos Gerber se ha convertido en un standard industrial. Todos los programas que diseñan circuitos impresos tienen la opción de volcar el resultado en ficheros Gerber y todos los fabricantes industriales exigen recibir la definición de los circuitos a fabricar, en este formato.

La solución evidentemente, para todo el quiera ir a este tipo solución de tipo industrial, es que se haga con alguno de los programas de diseño de PCB (los hay gratuitos) de esta manera podrá generar y encargar la fabricación de sus propios circuitos, y si quiere reproducir alguno de mis diseños, puede utilizar el esquema eléctrico que yo siempre publico para meterlo en su programa de diseño y obtener a partir de él los archivos necesarios para su fabricación.

Bueno, una cosa que si que nos dan estos programas, es una bonita imagen en 3D de cómo va a quedar el circuito, y eso es lo que se ve en la imagen de cabecera de este artículo.

Una cosa interesante de un diseño de tipo industrial como éste es que los componentes se pueden situar en mucho menos espacio. Concretamente el diseño obtenido tiene unas dimensiones de sólamente 67 x 39 mm a pesar de tener un circuito integrado y algunos componentes más que los diseños anteriores.  El ahorro de espacio es importante, no sólo por ocupar menos sitio, sino porque los PCB's se cobran por superficie, de manera que al ser más pequeños son más baratos.

Circuitos sencillos (III)

En el artículo anterior, (Circuitos sencillos (II))mostré la forma de construir el circuito para mando y señalización de desvíos, y demostrar que funciona perfectamente con cualquier tamaño de desvíos, pero la construcción estaba hecha sobre una protoboard.

El resultado es bastante caótico tal como se puede apreciar en la imagen de la izquierda. Curiosamente he visto algún comentario en los foros en los que algún contertulio proponía este sistema para construir algún circuito con destino a su maqueta, y daba como ventaja fundamental, el que no había que soldar nada.

Con todo mi respeto para todas las opiniones, cada cosa hay que usarla para lo que es, y una protoboard es muy útil para montar un circuito de prueba, ensayar alternativas, comprobar el funcionamiento, etc, pero yo no considero de ninguna forma que sirva como forma de montaje para un circuito definitivo, sobre todo si lo vamos a colocar en una maqueta donde esperamos que funcione durante años. Aparte de que los montajes hechos así, son grandes, resultan muy frágiles, puesto que todos los cables están puramente enchufados. Es muy fácil que ante la menor manipulación se suelte alguno, y si esto ocurre resulta muy complicado acordarse de qué era ese cable y a donde hay que conectarlo.

Cualquier circuito mínimamente duradero, hay que construirlo mediante soldadura, sobre todo teniendo en cuenta que prácticamente todos los componentes llevan terminales previstos para ser soldados. Y puestos a soldar, hay dos posibilidades: utilizar una placa universal, de las que llevan perforaciones y tiras de cobre, o construirse una placa de circuito impreso diseñada a propósito para el circuito que queremos hacer. Este artículo está dedicado al primero de los dos métodos.

El circuito que voy a construir, es el mismo que en el artículo anterior, pero esta vez completo, es decir utilizando por completo los dos circuitos integrados que contiene, lo que permite crear una sola placa para dos desvíos. El circuito completo a construir es este:

El circuito representado es completo, es decir incluye cuatro pulsadores P1 a P4, cuatro leds de señalización y dos desvíos. Sin embargo lo que tenemos que construir no incluye todos esos elementos. Los pulsadores estarán en el cuadro de mandos, y también estarán allí los cuatro leds de señalización. Por otra parte los dos desvíos estarán en la maqueta, asi que realmente lo único que hay que colocar en nuestra placa son los dos circuitos integrados, las cuatro resistencias y la parte de alimentación formada por el diodo D3 el regulador de mtensión U3 y el condensador C1. En total nueve componentes.

Lo que si voy a poner es terminales para que los cables que van a los pulsadores, a los leds y a los desvíos se puedan conectar a esta placa atornillándolos en los terminales correspondientes. Hay una alternativa, y es soldar cables directamente a las pistas en puntos cercanos a los componentes. Esto facilita el diseño pero el resultado final es un poco chapucero.

Asi que siguiendo el esquema anterior, he creado la placa que podemos ver en la siguiente fotografía.

Como vemos, la técnica de construcción es bastante sencilla. En la parte de abajo, tenemos pistas de cobre en sentido horizontal y por la cara vista colocamos los componentes y puentes de hilo rígido, uniendo unas pistas con otras.  Prácticamente se sigue la misma geometría que en el esquema electrico.

En determinados puntos hay que cortar las pistas de cobre. La forma más sencilla de hacerlo es iniciar un taladro con una broca de 3mm, pero sin llegar a perforar la placa. Esto crea un "crater" en la cara del cobre que interrumpe la pista que queremos cortar. Esta es una imagen de la placa vista por la cara inferior, donde se ven varios de éstos cráteres.

El resultado de esta operación es un circuito sólido y organizado que puede funcionar por tiempo indefinido sin temor de que sufra desperfectos.

En la imagen de la cabecera, vemos la placa conectada para hacer la prueba. Arriba a la izquierda tenemos la conexión a la CDU. Debajo están los conectores para los pulsadores. En la imagen se ve que se usa la botonera de Märklin que hemos visto en otros montajes con cables azules, y más abajo está la conexión para la batería de 9 V con su cable rojo y negro.

Por la derecha, arriba, vemos los tres cables rojo negro y verde que van a un primer desvío, y debajo vemos los conectores para los leds de señalización, Se ve que en este caso he puesto un led rojo y otro verde.

Para la prueba no he usado más que un desvío, sobre todo para no complicar demasiado el cableado, pero evidentemente tenemos los conectores para pulsadores leds y para el segundo desvío.

¿Y funciona? Claro. Funciona exactamente igual que con el montaje sobre la protoboard. Véase la muestra:



Podría dar por terminado aquí este artículo, pero sería un poco tramposo. Quizá se ha dado la idea de que hacer una de estas placas es algo sencillo, y la verdad es que no lo es tanto como parece. Situar adecuadamente cada componente, saber qué pistas hay que cortar , poner los puentes sin equivocarse, etc es un trabajo delicado y muy sujeto a errores.

Lo malo es que yo no conozco ningún sistema que nos pueda ayudar a hacer esto. No se si alguno de los programas que existen para diseño de PCB's es capaz de hacer el diseño para el caso de una placa de tiras perforadas. Yo desde luego lo desconozco y reconozco que no me ha resultado fácil hacer el diseño que se ve en éste artículo.

Una ayuda puede ser hacer un dibujo previo sobre una plantilla de puntos que representen los taladros y dibujar, preferentemente con colores cada una de las conexiones que queremos hacer. Si hacemos eso tendremos algo parecido a esto:

Como se ve, he dibujado las conexiones con colores variados, de manera que se puede seguir fácilmente cada línea de conexión. Evidentemente cada línea horizontal está constituida por la pista de cobre situada en la parte trasera, y cada linea vertical es uno de los puentes de alambre. De esta forma se puede hacer un diseño previo del circuito a realizar y utilizarlo como guía.

Mi recomendación es que se haga previamente uno de estos dibujos y se repase cuidadosamente, comparándolo con el esquema que queremos construir. Y una vez construido, y antes de conectarlo, recomiendo armarse de un multímetro en modo probador de continuidad y comprobar cuidadosamente todas las conexiones.

En resumen, con esta técnica es posible construir de forma artesanal y económicamente, circuitos electrónicos sencillos sin necesidad de equipos ni herramientas especiales.  Además se puede disponer de un circuito terminado en muy poco tiempo.

Sin embargo, tiene algunos inconvenientes: Como ya he dicho resulta laborioso y delicado hacer el diseño y construir los circuitos con esta técnica, sobre todo porque no contamos con ayuda informática para ello.

La alternativa es por supuesto el diseño de un circuito impreso específico, pero eso será objeto de un próximo artículo

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Había ya dado por terminado este artículo cuando me he quedado pensando sobre si no existiría la posibilidad de hacer el diseño para este tipo de placas utilizando el programa que habitualmente uso para diseño de PCB's. Me refiero a Proteus.

Realmente es un poco laborioso, pero he visto que se puede hacer, y el resultado es el que se ve a continuación:

Evidentemente, en rojo se representan los puentes de alambre y en azul las pistas de cobre. La cuadrícula representada tiene un paso de 1,27 mm y por lo tanto cada dos cuadros corresponden con una perforación de la placa.

No hay que olvidar cortar las pistas cuando una pista se alinea con otra.

La verdad es que me ha resultado muy satisfactorio encontrar esta solución, porque este artículo quedaba un poco triste ya que quedaba claro que la labor de diseñar el circuito era complicada. Ahora, con esta imagen, cualquiera que quiera construir este circuito, no tiene más que seguir la última imagen  y puede construir el circuito con toda seguridad.

Advierto que esta imagen, no corresponde exactamente al circuito que yo había construido, porque al usar el programa he cambiado algunas cosas. Sin embargo puedo asegurar que funciona, porque el método para conseguir este diseño es semejante al que se emplea para diseñar un circuito impreso. es decir que el programa garantiza la coherencia entre el esquema eléctrico del circuito y el diseño de la placa.

Realmente he tenido que modificar el esquema para eliminar los elementos que quedan fuera y para incluir conectores, así que realmente el esquema usado para hacer este circuito es este

Dos cosas: Las resistencias R1 a R4 aparecen en el esquema como 10K Con eso los leds van a lucir muy poco. Si se quiere una luminosidad normal, hay que ponerlas de 1K

El U3 aparece en el esquema como 7812. Es un error: debe ser 7809

Conexiones (Véase también la imagen de la cabecera)

La CDU se conecta al conector J3. El pin 2 es el positivo y el pin 1 El negativo.

Análogamente la Pila se conecta al J4 El pin 2 al positivo y el pin 1 al negativo

La botonera o pulsadores se conectan a J1 y J2 El pin 1 de J2 es el común, los pines 2 y 1 de J1 actúan sobre el primer desvío, los pines 3 y 2 de J2 actúan sobre el segundo desvío.

Los desvios se conectan en J7 y J8. El pin 2 de cada uno es el cable común del desvío y los otros dos los de mando.

Los leds de señalización se conectan a J5 y J6. El pin 1 de J5 es el común y va los ánodos de los leds. Cada uno de los cátodos se conecta a los pines 2 y 3 de J5 para el primer desvío y 1 y 2 de  J6 para el segundo desvío,

Estaré encantado si algún lector construye este circuito y me comunica el resultado.

Circuitos sencillos (II)

Terminaba el anterior artículo ( Circuitos sencillos (I) ) con el esquema de un circuito que puede asociar el manejo de un desvío, mediante pulsadores momentáneos, con una acción permanente, que normalmente será encender leds en un cuadro para marcar la posición del desvío, aunque también puede hacerse algo muy similar.si lo que queremos es que un semáforo cambie la indicación de sus luces en función de la posición del desvío.

Como ya vimos, curiosamente, en vez de partir de un circuito para mover el desvío, y añadir algo para manejar los leds, lo que hacíamos es partir del circuito para manejar los leds y añadir lo necesario para mover un desvío. Es decir partimos de un circuito latch 4043 manejado mediante pulsadores, y que como ya vimos deja alternativamente encendidos uno de dos leds conectados a sus salidas, y le añadimos un circuito "de potencia" capaz de mandar un impulso de suficiente intensidad a un desvío.

Quedaba una cuestión que ya fué esbozada, y me refiero a la posibilidad de mantener el latch 4043 alimentado permanentemente por una pila, de modo que al apagar el sistema, no se perdiese la posición de la señalización, de modo que al volver a conectar la alimentación, los leds indicadores de la posición de los desvíos indiquen la posición que tenían cuando se apagó. El 4043 es especialmente adecuado para eso, porque al ser un CMOS su consumo es del orden de 1 microamperio. Pero claro, si esa pila mantiene encendidos los leds, éstos tienen un consumo mucho mayor, del orden de 10 mA.  (parece poco pero es 10000 veces mayor que el del CMOS) con lo que el sistema de la pila deja de ser práctico.

Por otra parte, he publicado recientemente otro artículo (CDU) en el que se habla de las ventajas de mover los desvíos con descargas generadas por un gran condensador.  En el vídeo de ese artículo se veía una pareja de desvíos con motores PECO PL-10 que funcionaban perfectamente con esta CDU que allí se describía. El tema es que al analizar como funciona esa CDU, veíamos que se producen fuertes intensidades de corriente, aunque de muy corta duración. La pregunta es: Si yo hago un circuito para mover desvíos y para tener señalización mediante leds,  ¿lo podré utilizar con una CDU, o esos fuertes impulsos quemarán el circuito de potencia que mueve los desvíos? Yo sospechaba que si, porque en unas pruebas anteriores lo había hecho funcionar sin problemas, pero el circuito de control era distinto. Al fin y al cabo, casi todos los elementos electrónicos se estropean por calentamiento, y esto requiere una sobrecarga de una determinada duración. Un impulso muy fuerte pero de décimas de segundo es mucho mejor soportado que una intensidad menor prolongada en el tiempo. Y claro como la CDU dá precisamente un impulso muy corto, no llega a producirse el calentamiento peligroso. O sea que la CDU no solo protege al desvío frente al calentamiento, sino también, por la misma causa protege al circuito de mando.

Puesto todo esto junto, me ha llevado a hacer una prueba que me ha parecido muy interesante. He diseñado un circuito según el esquema siguiente:

Como podemos ver el 4043 está conectado a los dos pulsadores P1 y P2 de la forma que ya vimos en Circuitos sencillos I ya que cada pulsador activa un canal y desactiva el otro. En consecuencia se encienden y apagan los dos leds. D1 y D2.

El ULN2804 es el circuito "de potencia" que nos va a permitir manejar el desvío. Ya comenté que cada canal de este circuito soporta 500 mA. Aquí he cogido los dos primeros para la primera bobina del desvío y los dos segundos para la segunda bobina. La teoría es que de esta forma puedo llevar 1 A a cada bobina, pero eso es por tiempo indefinido. Como aquí se trata de desvíos y además lo vamos a alimentar todo con una CDU se trata de ver si con esta disposición nos vale para cualquier desvío.

Como decía la alimentación procede de una CDU, en este caso la anteriormente reseñada. Los puntos marcados como CDU van a la salida positiva de la CDU (aquí si hay que tener en cuenta cuál es el positivo) Por supuesto la salida negativa de la CDU se une a la masa de este circuito.

A la izquierda vemos indicada la pila de 9 V indicada como BAT1. Su terminal negativo va a la tierra y el positivo a los pulsadores, al "Enable" (pin 5) del 4043 y al terminal de alimentación (pin 16) de 4043

Con esto, el 4043 funciona permanentemente mientras la pila mantenga tensión suficiente. He medido el consumo en estas condiciones y ha resultado ser de casi exactamente un microamperio.

Para los leds necesito una alimentación de 9V, igual que la pila ya que las salidas Q0 y Q1 van a oscilar entre 0 Voltios y el valor de la alimentación del circuito, o sea el valor de la pila. Pero si los conecto a la pila ésta se descargaría bastante rápidamente. Asi que lo que he hecho es tomar la tensión de la CDU y llevarla a través de un diodo D3 al regulador de tensión 7809 (U3) que me saca los 9 Voltios que necesito.

Asi que para los leds estoy tomando tensión de la CDU, pero he puesto el diodo y el condensador C1 para estabilizar un poco la corriente, tratando de evitar que los leds fluctúen con las cargas y descargas de la CDU. Para evitar totalmente las fluctuaciones C1 debería ser mucho mayor (2200 uF) pero eso encarece y complica mucho el montaje.

Una cosa: las resistencias R1 y R2 las he puesto de 10 K. Esto es mucho, lo adecuado sería 1 K, pero he querido que los leds den muy poca luz. Se trata de una señalización, no de iluminar el cuadro de control.

Si alguien piensa que no le importa que se pierda la posición al apagar la maqueta, puede suprimir la pila y conectar el terminal BATT al pin 3 del 7809, Con eso el circuito entero funciona a 9 V alimentado desde la CDU a traves del regulador 7809

Creo que queda claro que la pila de 9 V utilizada sería única para todos los circuitos de desvíos que tengamos, y por supuesto la CDU también es única, de manera que el sistema resulta bastante más económico que por ejemplo un relé biestable que es la alternativa para conseguir señalización por leds con cualquier tipo de desvío. Hay que tener en cuenta que, tal como se ve en el esquema los dos circuitos integrados están usados sólo en la mitad de sus pines, o sea que con esos dos circuitos tenemos para dos desvíos. En cuanto al regulador de tensión es también válido para los dos desvíos.

Concretamente un 4011 vale 0,35 €, un ULN2804 vale 0,76 € y un 7809 vale 0,36 € es decir 1,47€ en total, lo que da 0,73 € por desvío frente los aproximadamente 3 € que vale un relé biestable, Claro que se necesitan más elementos, como una placa de montaje, conectores, leds, etc pero eso tanto con circuitos como con el relé, asi que esta opción es claramente más barata

Bueno, pues el paso siguiente ha sido montar este circuito en una protoboard. La imagen de la cabecera de este artículo muestra el aspecto del circuito montado.

Aparte de la placa con el circuito, vemos a la izquierda, la pila de 9 Voltios, en la parte superior la CDU que construí en un artículo anterior, y al derecha la placa de desvíos con los motores PECO PL-10 que ya he utilizado en otras ocasiones.

Una pequeña prueba grabada en video:



La prueba no es muy espectacular, porque lo único que vemos es moverse el desvío y cambiar las luces. Sin embargo lo interesante es comprobar que este circuito funciona perfectamente con una CDU. Por supuesto el movimiento de los desvíos sigue siendo rápido, potente y silencioso, y por otro lado el ULN2809 soporta los repetidos impulsos de corriente que vemos en el vídeo sin inmutarse.

A mi me parece que esta solución es muy interesante porque tenemos todas las ventajas de la CDU, con su movimiento potente, y por otro lado obtenemos directamente la señalización mediante leds, y además, algo importante, los pulsadores están manejando corriente de microamperios con lo que pueden se sustituídos por interruptores Reed sin ningún problema, y de hecho, un único Reed puede accionar varios circuitos en paralelo para mover varios desvíos. Sin embargo si queremos usar sensores Hall no podemos usar este circuito, pero para ese caso veremos pronto una solución.

Otro tema interesante es que como se ve en el vídeo, en un momento dado se pasa de manejar un desvío PECO PL-10 a un desvío Märklin de escala Z Es decir, probablemente el motor más potente y el menos potente que nos podemos encontrar entre ambas escalas.  Lo sorprendente del caso es que para pasar de uno a otro, simplemente he desconectado un desvío y he conectado el otro, sin cambiar nada. El otro día me decía un amable comunicante que se había sorprendido de que yo dijese que se podía conectar un desvío de escala Z a una CDU que da más de 20 Voltios, cuando la nominal de los desvíos de escala Z son 10 Voltios. La prueba la tenemos en el video: Funciona perfectamente, con un movimiento más potente que el habitual, pero tampoco exageradamente fuerte que pudiera hacer pensar que se puede averiar por esfuerzos mecánicos superiores a los previstos. De hecho, para ser sinceros, habría que decir que estos desvíos de escala Z parece que necesitan todavía más corriente.

En definitiva, en mi opinión, este circuito puede manejar cualquier desvío de escala N o Z con potencia y seguridad, proporcionando al mismo tiempo leds de señalización y permitiendo el mando con muy bajas intensidades.

En un próximo atículo, tengo la intención de mostrar cómo se puede construir de forma artesanal este circuito.