martes, 3 de abril de 2018

Al Fin PWM75VO


Bueno, pues al fin parece que he conseguido lo que tanto tiempo llevaba persiguiendo: Un controlador basado en el concepto de velocidad objetivo.

La historia comenzó en Agosto de 2015 con el artículo Nuevas Ideas  donde expuse el concepto de un controlador basado en este principio y puse un esquema de bloques de lo que debía ser, dándole el nombre de PWM07, así que ya van casi tres años dando vueltas al tema. En el último artículo, Año Nuevo, ya comenté que el parón debido a las vacaciones de Año Nuevo Chino de mi fabricante de circuitos, me había dado ocasión de retomar el tema que tenía un tanto abandonado, incorporando además mis nuevos conocimientos sobre comparadores analógicos.

Al final, con más dificultades de las que yo pensaba, he podido llegar a un diseño que funciona perfectamente y que es el que aparece en la cabecera de este artículo.  Si lo comparamos con el último intento (ver Los últimos desarrollos de Junio del año pasado) podemos ver que este nuevo tiene un aspecto similar con el mismo número de mandos, aunque debo reconocer que el nuevo es menos estético que el anterior, más que nada porque he dejado la parte de control de marcha y paro de forma que sea común con los otros controladores, con lo cual he metido toda la parte nueva en una placa relativamente pequeña.

Por ese mismo motivo los tres botones que controlan las funciones de aceleración frenado y parada (verde amarillo y rojo) son aquí de tipo luminoso, sobre todo porque este tipo de botones permiten agrupar en un solo elemento más pequeño, el botón de mando y el led. Por cierto estos botones parece que se van haciendo más populares que el año pasado y han bajado considerablemente de precio.

Próximamente pondré en este blog, algún video en el que podamos ver el funcionamiento de este controlador manejando algún tren,  pero como anticipo, explico a continuación la filosofía del mismo:

Como decía, en la parte inferior tenemos la clásica botonera con dos botones verdes y uno rojo que activan respectivamente la marcha adelante y la marcha atrás y la parada, exactamente igual que con los controladores PWM72, PWM73SI y PWM74TM.

En la parte superior tenemos un botón giratorio central, que controla la velocidad y otro más pequeño que controla la inercia. Además los tres pulsadores que yo llamo "del ASFA".

Si giramos el mando de inercia, completamente a la izquierda (inercia nula) el mando de control de velocidad se comporta como cualquier controlador clásico: según giramos el mando más a la derecha, el tren circula más deprisa, y si lo giramos a la izquierda lo hace más despacio, así que llevándolo a tope a la izquierda el tren se para.

Pero si ajustamos el mando de inercia a una posición más alta, lo que ocurre es que el tren adquiere inercia, es decir que si giramos el mando de velocidad hacia la derecha, el tren inicialmente sigue a la velocidad que tenía, pero progresivamente va aumentando su velocidad hasta alcanzar la que corresponde a la nueva posición del mando de velocidad. Análogamente, si giramos el mando de velocidad hacia la izquierda, el tren comienza a decelerar hasta que acaba por llegar a la velocidad correspondiente a la nueva posición del mando al cabo de un cierto tiempo.

Precisamente el mando de inercia lo que permite es ajustar el tiempo que tarda en alcanzar la velocidad correspondiente a la posición del mando de velocidad. Por lo tanto en rigor ese mando lo que controla es la aceleración, mientras que el mando de velocidad determina la velocidad en que el tren deja de acelerar o decelerar y se mantiene constante en esa velocidad. Por eso este sistema se llama de "Velocidad Objetivo"

Hay que aclarar que aunque hay bastantes sistemas de control de trenes analógicos que se anuncian como "con simulación de inercia" en la mayoría de los casos este efecto es muy pequeño, y casi pasa desapercibido. Por el contrario el PWM75VO permite regular este efecto desde que sea prácticamente nulo, hasta que se tarde más de un minuto en alcanzar la velocidad máxima partiendo del tren parado. Por supuesto, al manejarse este ajuste con el mando presente en el controlador, se puede modificar el valor de la inercia en cualquier momento, incluso con el tren en marcha.

Por supuesto, como en todos los controladores de esta serie, tenemos, además de los mandos manuales en el propio controlador, la posibilidad de manejar las distintas funciones mediante mandos externos, que pueden ser conmutadores o botoneras externas, sensores mécánicos o de tipo Hall o Reed  situados en las vías y accionados por los trenes, o incluso señales electrónicas de tipo TTL emitidas por una interfase electrónica, un Arduino, etc. Asi tenemos la posibilidad de activar automáticamente las funciones de marcha adelante ("F"), marcha atrás ("R") y parada ("S") como en todos los demás controladores de la serie.

Pero además también podemos manejar así las funciones específicas de este mando, y que funcionan de la forma siguiente:

Activando la función "B" Se enciende la luz amarilla y el tren empieza a decelerar (de acuerdo con el ritmo correspondiente a la posición del mando de inercia) hasta pararse

Activando la función "H" Se encienden la luz amarilla y la roja y el tren se para inmediatamente, con independencia de la posición del mando de inercia (aunque si tiene luces led, éstas quedan encendidas)

Activando la función "T" Se enciende la luz verde y se apagan la amarilla y la roja, y el tren acelera al ritmo indicado por la posición del mando de inercia, hasta alcanzar la velocidad objetivo indicada por la posición del mando de velocidad.

Nótese que estas tres acciones serían las que haría un tren cuando se encuentra con una señal amarilla (aviso de parada) roja (parada) o verde (vía libre) de manera que si tenemos en una maqueta señales por ejemplo de un acantonamiento y ponemos sensores en las vías que se activen al paso de los trenes según la posición de la señal, conseguiremos que cuando el tren llega a cada señal, se encienda en el controlador la luz verde amarilla o roja correspondiente al estado de la señal que ha alcanzado el tren, y no solo eso, sino que automáticamente el tren realiza la acción correspondiente a la indicación de esa señal. Por eso este sistema emula el ASFA (Aviso de Señales y Frenado Automático)

Así que utilizando controladores de este tipo es posible realizar en analógico un sistema de acantonamiento o bloqueo automático en el que los trenes se paren y arranquen ante las señales de forma progresiva. Algo muy parecido a lo que se consigue con el sistema ABC para trenes digitales.

Por supuesto no sólo eso. También por ejemplo la parada en estaciones, que si queremos podemos complementar con un temporizador para que el tren pare un tiempo determinado, y luego arranque de nuevo. También se pueden utilizar los propios pulsadores luminosos del controlador para activar manualmente estas funciones.

La función de parada inmediata (función "H") que enciende la luz del pulsador rojo, tiene un uso importante: Si ponemos un sensor a una cierta distancia antes del punto donde queremos que el tren se detenga, y conectamos este sensor a la función "B", cuando el tren pase por ese punto, empezará a decelerar, pero es muy difícil que llegue a parar justamente en el punto que deseamos que se produzca la parada. Por eso, lo adecuado es ajustar la inercia un poco por encima de lo que haría que el tren se parase en el punto deseado, de modo que al hacer esto, el tren llegará con muy poca velocidad, pero aún con la suficiente par rebasar el punto deseado. Entonces lo haremos es colocar justo donde deseamos que el tren se pare, un segundo sensor conectado a la función "H" De esta forma cuando el tren llegue a ese punto se pararará exactamente en el punto deseado al activarse la función "H"

Con respecto a los sistemas de acantonamiento basados en este controlador hay que tener en cuenta una cosa: En un acantonamiento en analógico, hecho mediante el sistema clásico de relés, los trenes se paran porque entran en un tramo que no recibe alimentación si el tren debe detenerse. Por eso, inevitablemente (o casi) la parada es brusca, y lo mismo ocurre con el arranque. El controlador no interviene para nada en esta parada, ya que se debe a la apertura o cierre de los relés, así que el controlador puede ser el mismo para todo el circuito. Otra cosa es que por otras conveniencias pongamos varios controladores o incluso uno para cada cantón.

Sin embargo si queremos paradas y arrancadas progresivas y utilizamos controladores como el PWM75VO necesitamos obligatoriamente un controlador por cantón, ya que la parada y arranque dependen del controlador, y naturalmente cada tren tiene que hacer las paradas y arrancadas en sus momentos apropiados con independencia de lo que estén haciendo los demás trenes.

Creo que este controlador es mucho más sencillo y eficiente que el PWM74TM, asi que voy a eliminar de la tienda el PWM74TM, que en realidad ha estado anunciado pero no ha llegado a estar a la venta, precisamente por ser un producto demasiado complicado y caro de producir. En cuanto termine las pruebas y haga las correspondientes documentaciones, pondré a la venta este nuevo PWM75VO

Y ahora me estoy pensando si utilizar también en mi propia maqueta un acantonamiento de cuatro PWM75VO. Creo que lo voy a hacer, aunque eso me va a suponer tener que hacer de nuevo la parte central del cuadro de control. Tengo que ver si tengo espacio suficiente.


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