miércoles, 28 de febrero de 2018

Año nuevo

By Laika ac from USA - Dragon, CC BY-SA 2.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=31725006

Año nuevo, si, pero en China.

La fama de trabajadores que tienen los chinos, hasta el punto de que cuando alguien no para de trabajar se dice que trabaja como un chino, parece que últimamente está perdiendo un poco de significado, y especialmente en estas fechas en las que celebran el nuevo año. Por lo visto, durante unos cuantos días prácticamente todos los chinos se toman unas vacaciones, y naturalmente las empresas cierran.

Viene esto a cuento de que como los lectores habituales saben, encargo la fabricación de las placas de circuito impreso a una empresa de China, así que cuando esta vez he querido encargar una nueva partida de placas, me he encontrado con que la empresa cerraba unos diez días.

Las placas que quería encargar eran  para el proyecto PWM8ASFA, ya que en la segunda de las placas que se vieron en el artículo anterior, tenía algunos errores, poco importantes porque funcionaba bien, pero que hacían difícil su cableado.

Asi que me quedé unos días parado, a la espera de poder hacer un nuevo pedido. Sin embargo, y ya que vamos de refranes, a mi me es aplicable ese que dice que cuando el diablo se aburre, mata moscas con el rabo, y no podía estarme quieto esperando sin poder avanzar.

La historia es que como ya he contado aquí (Véase: Los últimos desarrollos) Tuve que abandonar el proyecto de un PWM75VO porque era un diseño demasiado complicado, y caro, y sobre todo porque no funcionaba bien, debido precisamente a ser un sistema muy analógico, a diferencia de otros proyectos más digitales, y mi experiencia anterior era más bien en temas digitales.

Sin embargo, el desarrollo del PWM8ASFA que como ya he dicho está funcionando bien, me ha hecho experimentar y aprender algo más sobre circuitos analógicos, y especialmente sobre los comparadores analógicos como el LM311 o el LM339. Entonces me dio por aplicar esos nuevos conocimientos a un nuevo intento de proyectar un controlador  basado en el tema de la velocidad objetivo.

El empeño en hacer eso, no es un puro capricho, sino que se trata realmente de hacer un controlador que pueda manejar por ejemplo un sistema de bloqueo automático, con paradas y arrancadas progresivas. Ya he comentado aquí varias veces que cuando un tren, que va a una velocidad determinada, llega a un punto donde debe pararse, por ejemplo la señal en rojo de un bloqueo automático, debe hacer primero una parada progresiva hasta detenerse, y después, cuando la señal se ponga verde hacer una arrancada progresiva hasta alcanzar LA MISMA velocidad que llevaba cuando comenzó a frenar. Esto, es decir, el automatizar de esta forma las paradas es lo que permite hacer un sistema de bloqueo totalmente real y es lo que desea todo modelista. En digital, aún sin recurrir al control por ordenador, hay un sistema denominado ABC (Automatic Brakes Control) que permite de una forma sencilla hacer esto, pero claro se necesita un sistema digital y además decoders en las locomotoras que reconozcan el sistema ABC.

Hacer esto, en analógico, tiene dos problemas: El primero es que cuando el tren frena, la distancia que recorre hasta pararse es variable en función de varios factores, como son la velocidad que llevaba al llegar, y las características de la locomotora, ya que no todas responden igual. De manera que si la frenada es demasiado fuerte, la locomotora se queda demasiado lejos de la señal y si es demasiado floja, la locomotora se pasa el punto donde debe detenerse. Esto se puede arreglar haciendo que llegado al punto donde debe pararse haya un sensor que al activarse haga que la locomotora se pare inmediatamente, de modo que como la locomotora se supone que llega ya bastante despacio, esta segunda frenada total no es demasiado brusca.

Pero el segundo inconveniente es más difícil de tratar, ya que se trata de que al arrancar y acelerar la locomotora llegue a la misma velocidad que tenía al empezar a frenar, y el problema es: ¿y cómo se yo qué velocidad tenía la locomotora al empezar a frenar? Se trata de guardar el dato de velocidad de alguna manera para luego poder compararlo con la velocidad alcanzada.

Como ya comenté  hace tiempo (Nuevas ideas) la idea ha sido siempre hacer un sistema de comparación entre la velocidad actual de la locomotora en cada momento  y la velocidad a la que se desea que vaya, a la que denominamos velocidad objetivo. Esto es un poco distinto de lo que decía antes, pero mejor. Es decir cuando la locomotora empieza a acelerar no se compara la velocidad que va alcanzando con la que llevaba antes de empezar a frenar, sino con la que se desea que lleve la locomotora. Naturalmente si la locomotora al empezar a frenar había alcanzado la velocidad objetivo esta comparación es igual, pero si por lo que fuera, la locomotora, cuando empezó a frenar, no llevaba ya la velocidad objetivo (por ejemplo porque estaba todavía acelerando desde una parada anterior) este método es mejor, porque la locomotora acabará por alcanzar la velocidad objetivo, con independencia de la velocidad que tuviese al empezar a frenar.

Obsérvese que el operador, para manejar un sistema por velocidad objetivo, lo que debe tener es un mando precisamente para modificar la velocidad objetivo. Si quiere que locomotora vaya más deprisa, sube la velocidad objetivo con el mando, y si quiere que vaya más despacio la baja, y en respuesta a eso, la locomotora varía su velocidad para acercarse progresivamente a la velocidad objetivo. Pero por supuesto la rapidez de respuesta es ajustable, de manera que el tren, ante cualquier cambio de velocidad, reaccionará con mayor o menor rapidez, es decir con mayor o menor aceleración y por lo tanto simulando con ello la inercia del tren.

Como ya he dicho, los primeros intentos para hacer esto han sido digitales. pero claro, para manejar la velocidad como un dato digital se necesitan 8 bits ( los potenciómetros digitales que uso son de 100 pasos)


Esto ha dado lugar a varios diseños que he intentado, como el que vemos en la imagen anterior, y que siempre han resultado demasiado complejos.

Así que este callejón sin salida (o con una salida muy estrecha) se resolvió con algo tan sencillo como utilizar un valor analógico para representar la velocidad, lo que dió lugar al modelo PWM73SI el primer controlador con simulación de inercia sencillo, y que además admite conectar un velocímetro para saber la velocidad de los trenes. Evidentemente esa posibilidad se obtiene midiendo con un voltímetro el valor de la tensión analógica que representa la velocidad.

Sin embargo, el paso siguiente lo di por mal camino, ya que me empeñé en un sistema en el cual la velocidad de los trenes no se alcanzaba por comparación con una velocidad objetivo, sino por una combinación de aceleración y tiempo. El sistema funciona, y de hecho dió lugar al controlador PWM74TM . Sin embargo siempre me ha parecido algo demasiado complicado, asi que aunque figura en la tienda como "NOVEDAD Próximamente a la venta" lleva así varios meses, pero nunca lo he liberado porque no acaba de convencerme. Parece que subsconscientemente estaba esperando una solución basada en la velocidad objetivo.

En realidad lo que yo siempre he querido es un sistema que con único mando, en principio un botón giratorio, el usuario ajusta la velocidad a la que quiere que vaya el tren, y un segundo mando de inercia establece la aceleración con la que el tren tiende a esa velocidad. Sin embargo para que el sistema sea práctico tiene que tener previsto el que al acercarse a una señal roja, el tren decelere y cuando la señal cambia a verde el tren vuelva a acelerar. Como decía al principio, traté de conseguir esto con el PWM75VO (Ver Nuevos desarrollos) pero ya comenté que mi poca experiencia en desarrollos analógicos me llevaron de nuevo a algo demasiado complicado.

Y entonces fué cuando coincidió, el parón debido al año nuevo chino, con lo aprendido últimamente con circuitos analógicos, lo que me dió ocasión de enfrascarme en un nuevo diseño, (provisionalmente un nuevo PWM75VO) que desde luego resulta super sencillo comparado con todo lo anterior. Esto es buena señal porque cuanto más sencillo es un diseño, mas fácil es que funcione bien.

Bueno, las placas para este nuevo diseño están ya en marcha en China, donde parece que todo el mundo está otra vez trabajando, asi que pronto las recibiré junto con las del proyecto PWM8ASFA.

Si todo esto sale bien les tendré que agradecer a los chinos, que gracias a sus vacaciones me dejaron un tiempo de parón que me dió ocasión de resolver el controlador de velocidad objetivo



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