domingo, 29 de marzo de 2015

CDU



Siguiendo la línea del anterior artículo, acerca de sencillos circuitos que cualquiera puede construir, voy a dedicar éste a la forma de hacer un circuito de CDU (Capacitor Discarge Unit). Como ya quedó claro en el artículo David contra ..Titán  una CDU crea impulsos de corriente muy fuertes pero de muy corta duración, lo que hace que los desvíos se muevan con mucha seguridad, y al mismo tiempo queden protegidos contra la posibilidad de que se quemen sus bobinas.

 La alternativa, que sería utilizar un transformador de gran potencia, tiene el inconveniente de que produce alta corriente durante un tiempo ilimitado, lo que puede quemar el motor de un desvío que por la razón que sea se queda conectado durante demasiado tiempo. Por otra parte un transformador grande es caro, mientras que con una CDU se puede utilizar un pequeño transformador, mucho más barato.

El circuito de una CDU es muy sencillo. En la imagen de cabecera de este artículo vemos el esquema, que consta de cuatro diodos (1N4007) y un condensador.  La entrada del circuito (conector J3) se conecta a un transformador que nos proporcione una tensión de unos 15 Voltios y preferentemente de una intensidad limitada, por ejemplo 200 o 300 mA . Un transformador de estas características  como el de la derecha, vale unos 10 € en una tienda de electrónica.

Los cuatro diodos forman lo que se llama un puente rectificador, de manera que la corriente que llega al condensador está rectificada, El condensador se carga entonces a la tensión de pico que para los 15 voltios de la entrada resulta ser 15 x 1,41 = 21,15 Voltios. El condensador deberá ser entonces de una gran capacidad y capaz de aguantar los 21,15 voltios. Yo he usado uno de 33000 uF y 25 V.

Seguramente lo más complicado de este circuito es encontrar un condensador de estas características.  Lo podemos localizar por ejemplo aquí, y como vemos a un precio de unos 6 €.

Por lo tanto, este circuito recibe corriente alterna de 15 V, y produce en la salida corriente continua de 21 Voltios. En los bornes de salida, J4, conectaremos toda la instalación de desvios, exactamente igual a como lo haríamos a partir de la salida de accesorios de un transformador clásico.  En el esquema, se ha marcado cual es el borne positivo y cuál el negativo, pero para mover desvíos esto no tiene importancia. Como digo la corriente producida es continua, y como ya vimos en un artículo anterior, (Tangana electromagnética) esto es incluso mejor que la corriente alterna para manejar los desvíos. Si utilizamos algún tipo de circuito de señalización como los presentados en el capítulo anterior (Circuitos sencillos) si que habrá que tener en cuenta cual es el polo positivo y cual el negativo.

Para un circuito como éste, resulta muy apropiado utilizar una placa perforada de montaje. Estas placas son realmente un circuito impreso que viene perforado con taladros situados a la distancia standard de los pines de los componentes (una décima de pulgada) y que lleva pistas de cobre paralelas. Estas placas, como digo son prácticas para montajes sencillos, ya que permiten colocar y soldar los componentes y crear el circuito necesario a base de hacer puentes de alambre que unan unas pistas con otras y a base de cortar las pistas en el punto que interese.


La única precaución a tomar es no confundir la polaridad de ninguno de los componentes, y situarlos todos en el sentido correcto.

Hecho esto, vamos a probarlo. Para ello he usado el montaje de dos desvíos Fleishmann de escala N colocados con dos motores bajotablero de PECO (PECO PL-10). Para manejarlos he usado una botonera de Märklin. El hecho de usar una botonera es para enfatizar que el método de manejo de los desvíos es el clásico, es decir dos pulsadores. Por supuesto puede usarse cualquier sistema que permita hacer un contacto momentáneo para alimentar una u otra bobina, asi que pueden usarse pulsadores de electrónica, conmutadores (on)-off-(on), o determinados circuitos electrónicos.

En el video siguiente, puede verse la prueba y se comprueba que con el circuito de CDU y el pequeño transformador de solo 300 mA es posible mover estos motores de PECO que tienen fama de ses muy glotones.  De hecho, como se ve en el video, inicialmente cada desvío está conectado a una pareja de pulsadores, con lo que movemos cada desvío independientemente, pero al final se conectan los dos desvíos en paralelo, y vemos que incluso entonces ambos desvíos se mueven al unísono y con una gran potencia.



Es una lástima que en el video no se aprecie con claridad la forma en que se mueven los desvíos, pero es espectacular la rapidez con que lo hacen, con un golpe seco y sin los zumbidos característicos de los desvíos movidos por corriente alterna.

Desde mi punto de vista, merece la pena la pequeña complicación que supone el incluir una CDU como sistema de alimentación para los desvíos, por la seguridad que aporta al manejo de los mismos.

Aunque aquí la hemos visto actuando sobre motores de desvío muy potentes, como los PL-10 de PECO, hay que decir que esta misma CDU funciona igualmente con desvíos mucho menos exigentes. en cuanto a intensidad. De hecho he probado esta misma CDU con desvíos de escala Z y han funcionado sin problemas. Estos pequeños desvíos, según Marklin deberían moverse alimentados por corriente alterna de 10 Voltios. Todos los aficionados a esta escala saben que con esa forma de manejo, los desvíos se mueven débilmente y muchas veces fallan. La solución a eso es utilizar un circuito de alimentación por CDU como el que hemos visto en este artículo.

Puede sorprender que diga que puede usarse perfectamente esta CDU que da más de 20 Voltios de corriente continua, para unos desvíos previstos para 10 Voltios de corriente alterna. La clave está en que esos 20 V sólo actúan durante décimas de segundo, por lo cual, no da tiempo a que se calienten las bobinas de los desvíos y en cambio si que produce un fuerte impulso que mueve el desvío con mucha más seguridad que con la corriente alterna. Además al ser continua se evita el ruido a chicharra de los desvíos.

Algo a tener en cuenta cuando usamos una CDU es lo siguiente: Cuando manejamos los desvíos con pulsadores tal como vemos en el video (o con cualquier otro sistema de contacto momentáneo) durante el tiempo que está el pulsador cerrado, toda la corriente que circula por el desvío pasa por el pulsador que estamos usando. En el caso por ejemplo de un motor de desvío PECO PL-10, cuya resistencia de cada bobina es de solo 4,5 Ohmios, y teniendo en cuenta que la tensión inicial del condensador es de 21 V, la corriente que circula por la bobina y por el pulsador de de 4,66 Amperios. Sólo dura décimas de segundo, pero es una corriente bastante importante. Por supuesto, si ponemos dos desvíos en paralelo como en el vídeo, la corriente será el doble, casi 10 Amperios.

Esta fuerte corriente dura sólo décimas de segundo, por lo que no tiene efectos como podrían ser el calentamiento de los cables, pero si que puede hacer que los contactos de los pulsadores se fogueen, y acaben fallando. Y lo que si hay que tener en cuenta es que con estas intensidades no podemos utilizar determinados elementos para activar los desvíos. Me refiero por ejemplo a sensores de tipo Reed, cuya máxima intensidad suele estar entre 100 y 500 mA, y mucho menos a sensores Hall, cuya intensidad máxima es del orden de 50 mA.  Esta limitación no es algo exclusivo del uso de una CDU, puesto que si recurrimos a la alternativa, es decir a transformadores capaces de dar grandes intensidades, estaremos en las mismas (bueno, peor: porque los transformadores mantienen indefinidamente la intensidad) pero como la punta de intensidad de una CDU puede ser muy alta, hay que considerarlo.

Una solución muy buena, es hacer un sistema que active los desvíos electrónicamente. Con ello se consiguen varias ventajas, entre ellas que se pueden activar con intensidades mínimas, y por lo tanto aptas para cualquier sensor Hall o Reed, Aparte presentan otras ventajas como la posibilidad de accionarlos con señales independientes, la posibilidad de disponer de leds de señalización en un tablero de control, etc.

Pero esto será objeto de un próximo artículo.


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