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jueves, 17 de marzo de 2016

Todo lo que sube, tiene que bajar


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Hace unas cuantas semanas, (Todo Listo) comentaba que iba a comenzar la construcción de mi nueva maqueta después de la mudanza que he realizado. También comenté que en la nueva casa (algo más pequeña) había decidido colocar la maqueta en lo que teóricamente es un cuarto de invitados, pero que ya he invadido parcialmente con el taller de electrónica. La maqueta debería compartir espacio en esa habitación con una cama, asi que había que hacer algún truco para permitir utilizar la cama cuando convenga, y la solución que me pareció más oportuna es la de la maqueta elevable.

Asi que naturalmente había que comenzar por hacer la estructura elevable y su sistema de elevación antes que cualquier otra cosa. Para el sistema de elevación, he utilizado un motor de persiana, asi que con un par de teclas se sube y se baja la maqueta, y ajustando los finales de carrera del motor no hay peligro de que la maqueta choque contra el techo. Aclaro que cuando la maqueta está bajada, queda apoyada en unos listones adosados a las tres paredes que la circundan, de modo que es perfectamente estable y las cuerdas que la suben quedan flojas.

En el vídeo que sirve de cabecera a este artículo se ve con bastante detalle el mecanismo utilizado. El motor está en el techo, en posición centrada, y las cuerdas que suben la estructura pasan por cuatro poleas que reconducen el tiro hacia abajo. Seguramente en la imagen adjunta a estas líneas se ve mejor la parte del mecanismo situada en el techo de la habitación, por cierto, que no se sujeta al techo, sino a las tres paredes perimetrales.  También se ve que aprovechando esa estructura pegada al techo, he puesto un par de potentes focos que proporcionarán la iluminación de la maqueta.

El utilizar un motor de persiana tiene la ventaja de que este tipo de mecanismo está estandarizado, de modo que pueden encontrarse todos los elementos necesarios, tanto por Internet como en tiendas de bricolaje, grandes ferreterías etc. Para el que quiera usar este sistema, lo que tiene que adquirir es un motor de persiana, el tubo o tambor (que habrá que cortar a la medida) los accesorios para sujetar el tubo, y un mecanismo para el mando compuesto por dos teclas, que se vente ya adaptado a este uso, ya que por ejemplo impide accionar una de las teclas cuando está accionada la otra.



En la segunda fotografía vemos que la maqueta en realidad es bastante más larga que la cama, ya que mide casi tres metros, y ocupa el ancho completo de la habitación.

Me preocupaban los largueros de la estructura, sobre todo el que vemos en primer término, ya que está apoyado solamente en ambos extremos. La primera dificultad es que al ser de casi tres metros de largo, no puede hacerse con una sola pieza de madera, ya que el largo comercial son 2,40 metros. Esto quiere decir que habría que hacer algún empalme, y los empalmes son siempre un punto débil. Esta estructura hay que hacerla bien ya que cuando es izada y cuando se mantiene arriba, está sujeta solo por cuatro puntos en los dos laterales. Cuando queda apoyada en la posición baja, el larguero posterior queda apoyado en los listones de la pared, pero el larguero delantero sigue estando sujeto solo en los extremos y es muy fácil que alguien se apoye en ese larguero.

Asi que recordando mis tiempos de ingeniero de estructuras decidí hacer para ese larguero (y también para los demás)  un perfil formado por un alma de 70 x 18 mm, un ala de compresión de 19 x40 mm y un cordón de tracción de 10 x 20 mm asi que el canto total de esa viga es de tan solo 99 mm.  Todo ello de pino

Parece poco para una pieza de casi tres metros de longitud, pero debo conservar todavía una buena intuición de calculo de estructuras, porque he podido comprobar que la resistencia es más que suficiente, y resulta bastante ligera

Como decía.me preocupaban los empalmes, pero lo que he hecho es, que dado que la viga la componen tres piezas, los empalmes de cada una están contrapeados con las otras de manera que unas piezas refuerzan los empalmes de las otras. Por supuesto todos los empalmes están fuera de la zona central, que es donde aparecerán los esfuerzos mayores.

Me habían recomendado utilizar aluminio, y seguramente se hubiera podido hacer una estructura más ligera. Pero trabajar el aluminio es más complicado a nivel bricolaje (ni pensar en soldarlo!) asi que al final es todo madera que no necesita nada más que sierras y cola.

Ahora me toca repasar el diseño que hice en su día, para ajustar exactamente las medidas, y empezar a construir una maqueta sobre esa estructura.


domingo, 6 de marzo de 2016

Desvíos de una bobina




En alguna ocasión me han preguntado, que si los drivers de desvíos DDESVIO3 que están en mi tienda y que ya fueron presentados aquí (Circuitos Sencillos - Postdata) servirían para desvios de las marcas Kato o Rokuhan.

Para el que no lo sepa, estas dos marcas, y es posible que alguna más, fabrican unos desvíos cuyos motores son de una sola bobina, y por lo tanto tienen solamente dos cables para su accionamiento. El movimiento a un lado u otro se consigue haciendo que el impulso que llega por esos cables sea de una polaridad o de la contraria, asi que este tipo de desvíos solo funciona con corriente continua.

La verdad es que el sistema funciona muy bien y el cableado es más sencillo que con el sistema tradicional, así que yo diría que es un sistema mejor....salvo por el hecho de que se sale de lo habitual.

Naturalmente, tanto una como otra marca fabrican pupitres de control para manejar los desvíos de su marca, y se garantizan así la fidelidad de sus compradores. El problema empieza cuando un usuario quiere, por ejemplo, hacer un cuadro de control, en el que tenga mandos para mover sus desvíos y señalización por leds de la posición de los mismos.

Respecto de los mandos, no es demasiado problema, porque estos desvíos pueden manejarse perfectamente con un conmutador momentáneo (on)-off-(on) de tres posiciones y dos circuitos o sea un DPDT. (Por ejemplo este). Pueden ser un poco difíciles de encontrar, y seguramente más difícil hacer entender al dependiente de la tienda lo que queremos, pero existen.

Si conectamos este conmutador de la forma siguiente:

Podremos manejar manualmente los desvios de una sola bobina. En la figura superior se ve que se usa una fuente de alimentación de continua (12 V ) En la inferior usamos una CDU que ya nos da salida en continua así que podemos partir de un sencillo transformador o de la salida de accesorios de un controlador de trenes.

Pero ahora empiezan los problemas: Si el usuario quiere poner señalización por leds en su cuadro de mandos ¿como conseguirlo?

Ya hemos comentado en varias ocasiones que el problema de la señalización por leds es que pretendemos que se quede encendido uno u otro led en el cuadro después de que hayamos movido un desvío de una a otra posición, y para conseguir eso necesitamos algo que "recuerde" a qué posición se ha movido el desvío, ya que ni el conmutador de mando ni el propio desvío tienen esa facultad de recordar.

La solución que se utiliza en los desvíos de dos bobinas es poner un relé biestable conectado en paralelo con el desvío. Asi cuando el desvío se mueve también lo hace el relé y como es biestable permanece en una u otra posición indefinidamente lo que se aprovecha para dejar encendido indefinidamente uno de los dos leds de señalización (Véase mando y señalización de desvíos) El problema de esta solución es que requiere un relé biestable para cada desvío lo cual resulta relativamente caro.

En principio la solución de un relé biestable no podría usarse en este caso, puesto que los relés biestables tienen dos bobinas y por lo tanto se accionan con tres cables al igual que los desvíos "normales"  Afortunadamente existen relés biestables que funcionan con el mismo principio que los desvíos de Rokuhan y Kato, es decir con una sola bobina y que basculan según la polaridad.

Pero la cosa se complica cada vez más si queremos realizar automatismos. Con los desvíos clásicos podemos poner sensores en la vía (por ejemplo Reed), pero no hay ningún Reed que tenga una configuración DPDT. Por supuesto con un par de Reeds podemos accionar las bobinas de un relé DPDT no (biestable) que actúe de conmutador momentáneo...... etc etc. Cada vez se complica más la cosa.

Como decía antes, hace meses desarrollé el controlador de desvíos DDESVIO3 que simplifica notablemente la realización de automatismos ya que entre otras cosa da directamente la salida para conectar leds de señalización, y además actúa por el sistema de puertas lógicas, lo que permite accionar los desvíos con señales de mínima potencia con lo que se pueden usar sensores Hall y hacer múltiples combinaciones con otros desvíos o con otros controladores de la serie como los DSIGNAL3 o los BLKS03.

Y efectivamente en más de una ocasión me han preguntado, si estos controladores servían para los desvíos de una sola bobina. Lamentablemente la respuesta tenía que ser negativa.

Asi que hace poco se me ocurrió una idea leyendo las especificaciones del control de motores L293 D (el mismo que llevan los controladores PWM04) ya que mencionaba que podían usarse para controlar relés. Me di cuenta de que lo mismo que para que un motor cambie de sentido cambiamos la polaridad de la salida, podemos usar esa forma de actuar para generar un impulso de una u otra polaridad, que es lo que necesitamos para estos desvíos.

El resultado ha sido el desarrollo de un nuevo miembro de la serie, el KDESVIO3 que hace lo mismo que DDESVIO3 pero con salidas para los desvíos de una sola bobina. Al decir que hacen lo mismo quiero decir que se maneja igual que el DDESVIO3 es decir mediante pulsadores momentáneos, o sea que con este driver se puede manejar un desvío Kato o Rokuhan exactamente igual que cualquier otro desvío de dos bobinas.

En el vídeo que figura en la cabecera de este artículo, podemos ver como se conecta y como funciona. Precisamente para hacer énfasis en que estos desvíos han pasado a ser manejados al modo clásico, se utiliza en el vídeo el más clásico de los elementos para manejar desvíos: una botonera de Märklin.

Pero es evidente que cualquier método que sea válido para manejar los desvíos clásicos de tres cables puede usarse, a través del KDESVIO3, para manejar un desvío de Kato o Rokuhan. Ese "cualquier método" incluye por supuesto botoneras, pulsadores, sensores Reed, sensores Hal,,,,,y decodificadores de accesorios sin que tengan que ser especiales para Kato.

En breve, este driver aparecerá en la tienda



viernes, 4 de marzo de 2016

The next generation



Si algún lector, fan de Star Treck, esperaba encontrar por aquí al capitán Jean-Luc Picard, siento defraudarle, pero la nueva generación a la que me refiero es la de controladores PWM que estoy desarrollando.

Ya he dedicado un artículo a la base teórica de esta nueva serie de controladores (nuevas ideas)  y hace poco comenté que ya había terminado los diseños (un pequeño follón) así que ahora tocaba pasar de las musas al teatro y empezar a presentar los nuevos controladores.

La fotografía de la cabecera muestra los dos prototipos de la que va a ser esta nueva serie de controladores. Como término de comparación se presenta en la imagen, en primer término el nuevo controlador y detrás el que actualmente es más parecido.

A la izquierda tenemos lo que será el PWM71  que como puede verse, a primera vista es muy semejante al anterior PWM04. Sin embargo este nuevo controlador lleva el circuito controlador de motor L298, bastante más potente que el anterior.

Controlador PWM71
Se puede comprobar que el tamaño de ambos circuitos es muy semejante, y además los elementos de mando ocupan la misma posición que en el PWM04. Esto es totalmente intencionado para que en caso de que tengamos en un panel montados algunos PWM04 podamos añadir nuevos controles con el PWM71  sin que visualmente haya ninguna diferencia.

Lo que si es cierto es que este nuevo controlador ocupa mayor espacio por debajo del tablero que un PWM04, ya que como se puede apreciar tiene dos placas de circuito superpuestas. Desafortunadamente esto hace que no quepa en las cajas que venía utilizando hasta ahora para el PWM04. Es un tema que habrá que resolver, seguramente buscando algún nuevo tipo de caja.

A la derecha, tenemos el PWM72 delante de su antecesor el PWM06.  En este caso las características del nuevo controlador son muy semejantes al PWM06, y como se ve, el tamaño y disposición de los controles es exactamente igual, de modo que, como en el caso anterior, se puede añadir a un cuadro de control que ta tuviera los PWM06 sin problema alguno.
Controlador PWM72

Al igual que en el otro caso, este controlador lleva una segunda placa en la parte inferior, asi que ocupa más altura que el modelo antiguo.

Realmente esa "planta baja" de ambos circuitos es el módulo PWM7W que es la etapa de potencia que llevan todos los controladores de esta serie. La verdad es que este controlador de motores L298, que hasta ahora sólo se usaba en el PWM06 ha resultado un gran hallazgo por su elevada potencia y la robustez que presenta frente a sobrecargas y otros problemas. La primera consecuencia de adoptar este chip para toda la serie es la posibilidad de usar cualquiera de los controladores para cualquiera de las escalas Z, N y H0

La imagen bajo estas líneas presenta la vista de este módulo al que podríamos llamar booster, ya que recibe una señal de tipo PWM desde los otros módulos y la amplifica para producir corriente de tracción, que puede llegar a ser de varios amperios, con el mismo perfil que la señal PWM que recibe.

Módulo PWM7W

Es el único módulo donde se manejan tensiones e intensidades elevadas, ya que los demás módulos, cuya misión es generar la PWM trabajan con tensiones a nivel TTL, o sea con cero o cinco voltios, y las intensidades son muy pequeñas.

De hecho este módulo es también el que recibe la alimentación, y a partir de ella genera la corriente de tracción y además genera la tensión de cinco voltios para el resto de los módulos. Por eso vemos además del chip controlador de motor un regulador de tensión, de potencia elevada, que realmente sería sobredimensionado para este módulo solamente. Pero hay que tener en cuenta que puede haber unos cuántos módulos más, alguno de los cuales lleva displays de dígitos y de barras.

Una cosa que he querido hacer es poner un doble conector de alimentación. Los vemos abajo a la izquierda y vemos que hay una clema de tornillos, como las que pongo últimamente en todos los montajes, y además un conector coaxial que es el macho de los conectores que llevan la mayoría de los alimentadores enchufables.  De esta forma se facilita la conexión de estos alimentadores sin necesidad de cortarles el cable para utilizar la clema.

Como ya he comentado la serie se compone de un conjunto de módulos que se enchufan unos en otros para construir controladores con varias características. Aparte del modulo de potencia PWM7W que hemos visto, en los controladores que hemos visto se utilizan los siguientes dos módulos:

Módulo PWM7K
El PWM7K que se ve arriba, es el módulo de control de sentido de marcha es decir el que ordena la marcha adelante, atrás o la parada. Lleva leds que señalizan qué opción está activa en cada momento y los correspondientes botones de mando. Este módulo se usa en todos los controladores de la serie excepto en el PWM71 que usa un conmutador manual para el sentido de marcha. Este módulo lleva también un chip de puertas lógicas, lo que permite manejar las funciones de avance, retroceso y paro desde sensores externos. Se puede conseguir por ejemplo, un tren lanzadera que cambie de sentido al llegar a los extremos de un circuito,  o paradas y arrancadas en estaciones o ante señales sin más que utilizar los sensores de via y este controlador, sin necesidad de reles, cortes de carril, etc. Otro ejemplo es el que se vió en el artículo anterior (Bucles de retorno) para montar un gestor de bucles de retorno para analógico de una forma muy sencilla.

Hemos visto también el módulo PWM7P que es la parte de mando específica para el PWM71

Módulo PWM7P

Y también hemos visto el Módulo PWM7A que es la parte de mando específica para el PWM72

Modulo PWM7A

En este módulo, se ven en la parte superior las clemas marcadas con las letras "F" "R" y "S" que donde se conectarían los sensores para activar las funciones del controlador mediante sensores externos.

Claro que aquí faltan dos miembros más de la familia, desde luego los más complicados. Espero que no tardando mucho los pueda mostrar en otro artículo, ya funcionando.

Por cierto que aunque no lo he dicho estos dos controladores recién construídos funcionan perfectamente. No esperaba otra cosa, porque ambos son herederos directos del PWM06, que nació un poco a escondidas a petición de algunos usuarios de H0, y al final está resultando el más popular de mis controladores.