viernes, 12 de diciembre de 2014

Lógica negativa


Hace unos meses, en un  foro de trenes, comenté que un determinado circuito funcionaba con lógica negativa. Esta expresión le debió resultar curiosa a un contertulio que hizo un chiste basado en la célebre frase de aquél entrenador de Barcelona, cuando dijo aquello de "tu siemprrre negatiffvvo".

Bromas aparte, se llama en electrónica, lógica negativa, a utilizar el valor de tensión 0 como valor activo o significativo, mientras que el valor alto de tensión normalmente 5 Voltios es la situación de reposo o inactividad. También se usa, refiriéndonos ya a una señal concreta la expresión "Active Low" para indicar que cuando esta señal se activa su valor cae a cero. Esto, al principio, resulta un poco chocante, pero tiene su explicación. Sin entrar en detalles, el nivel de tensión cero es la masa común de cualquier montaje, de manera que si conectamos un dispositivo con otro, las masas estarán conectadas. Entonces si un dispositivo tiene que emitir una señal hacia otro, con lógica positiva, tendría que saber qué tensión espera recibir el receptor y enviar ese nivel de tensión. Por el contrario si funcionamos con lógica negativa, el receptor mantiene su entrada a la tensión que quiera, sin que el emisor tenga ni que conocerla. Entonces cuando el emisor quiere enviar la señal, "cortocircuita" la línea de comunicación a masa con lo cual su tensión cae a cero y el receptor se entera de que le han mandado una señal. Es decir, el mismo emisor sirve para distintos receptores que trabajen incluso a tensiones distintas, y un receptor no necesita que el emisor le mande una determinada tensión, ya que él es que fija la tensión de la línea cuando está inactiva.

Obsérvese que si la función del emisor es cortocircuitar a masa una linea, puede ser un elemento tan simple como un pulsador o un interruptor, y no necesita siquiera una alimentación de energía, puesto que no envía tensión alguna por la linea.

Hace unos meses, publiqué unos artículos sobre un controlador que había diseñado, con simulación de inercia (PWM5I (I)  ,   PWM5I (II)  y  Split  ) que para mi, son de los más interesantes que he publicado sobre estos temas controladores electrónicos. En el último, se veía que había tomado la decisión de hacer este tipo de controlador en dos partes, por un lado un teclado, y por otro la placa de circuito, destinada a situarse debajo del tablero o del cuadro. Ambos elementos van unidos por un cable, y por tanto se trata de dos elementos que se comunican mediante señales eléctricas, que van del teclado al circuito. Como no pensaba que pudiera haber otra comunicación del circuito distinta de la del teclado utilicé, más que nada por no pensarlo bien, la lógica positiva, es decir que cuando pulsamos una tecla en el teclado, mandamos 5 voltios por uno de los hilos del cable.

Sin embargo ahora, con el tema de las puertas lógicas, he utilizado naturalmente la lógica negativa, En primer lugar por facilidad de intercomunicación de unos elementos con otros, y también porque los elementos más sencillos, que actúan como emisores, es decir un pulsador, un interruptor reed, o un interruptor Hall en realidad lo que hacen es cerrar un circuito que si lo hacemos que sea un cierre a masa genera una señal de tipo "Active Low" En particular los sensores Hall no pueden funcionar de otra forma.

Pero me di cuenta de que el controlador con simulación de inercia, era un elemento ideal para incorporarlo a este sistema, ya que todo lo que recibe son señales procedentes de pulsadores (las teclas del teclado) Me faltaba modificar el controlador para hacerlo actuar con lógica negativa. Pero claro, si lo incorporo al standard del funcionamiento mediante puertas, lo lógico es incorporarle varias puertas, lo mismo que los demás elementos.

Así que con un par de vueltas de tuerca más, ha surgido el controlador PWM05.3G  El "3G" indica que tiene tres puertas, pero claro, aquí no hay solo dos señales como con los desvíos, sino seis, una por cada tecla del teclado. Por eso, en la imagen de la cabecera, vemos que este circuito tiene tres conectores, cada uno de ellos con ocho vías (las seis señales mas la masa y la alimentación)

Lo demás es prácticamente idéntico al anterior PWM05I con algunos perfeccionamientos que ya comentaré.

Desde luego, un teclado unido por un cable, se enchufa a cualquiera de los conectores y ya tenemos el controlador funcionando, y naturalmente funciona como ya se vio en los artículos referenciados.

Sin embargo, si algún curioso lector hace la comparación, comprobará que el nuevo teclado tiene una tecla más, amarilla y rotulada como "PARADA" que el anterior no tenía. El efecto de esta tecla es que presionándola un momento, el tren empieza a decelerar hasta que se para, es decir es lo mismo que mantener presionada la tecla "FRENA" hasta la parada total. Para el manejo manual con el teclado, la verdad es que no aporta mucho, y seguramente por eso ni me plantee esta función en el equipo anterior.

Pero imaginemos que ponemos un sensor (por ejemplo un Hall) en la vía, a cierta distancia de un semáforo o de una estación. Se puede activar este Hall según se desee que el tren se pare ante el semáforo (de una forma tan simple como poner su terminal de alimentación conectado al mismo punto donde colocamos el led de señalización que se enciende cuando el semáforo está cerrado) De esta forma cuando el tren pasa sobre este sensor Hall, y si el sensor está activado, es decir si la luz está roja, el sensor Hall pondrá su salida a tierra, es decir dará una señal para el controlador, simplemente uniendo el terminal OUT del sensor Hall con una de las entradas libres de este controlador, y concretamente con el terminal B de una de estas entradas. Con esto, el tren iniciará una parada progresiva y acabará por detenerse en una distancia más o menos grande que podemos ajustar con los ajustes de aceleración y frenada del controlador.

Y quien dice una parada progresiva, dice también una parada total, si en vez del terminal "B" (de Brakes) lo hacemos con el terminal "S" (de Stop) . Por ejemplo podemos hacer un control de bloqueo en que no haya que cortar carriles para establecer los tramos de parada, sino que los trenes se detienen porque pasan sobre un sensor que emite la señal de "Stop" hacia el controlador. Y claro vuelven a arrancar cuando el sensor del siguiente cantón emite la señal de "Adelante"

En definitiva, que se abren un montón de posibilidades de automatismos, ya que estamos utilizando las mismas señales tanto para mover desvíos o señales como veíamos en el capítulo anterior, como para actuar sobre la marcha de los trenes. Hasta ahora eran dos sistemas muy independientes. ahora es posible una interacción mucho mayor, y desde luego más sencilla. Obsérvese por ejemplo que un sistema de acantonamiento como el descrito, no necesitaría los famosos relés biestables.


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