3/4/09

Descarga de condensadores

Los desvíos de Märklin mini-club disponen para su accionamiento de un motor de doble bobina muy sencillo. Aplicando una tensión sobre una de las bobinas el núcleo de hierro se desplaza en esa dirección, al aplicarlo sobre la otra se realiza el movimiento inverso. Pero si se mantiene la tensión durante más tiempo del necesario, la corriente calentará la bobina hasta destruirla ya que carecen de un interruptor interno que corte la corriente al final del recorrido. No he probado cuanto tiempo aguanta la bobina antes de quemarse pero estoy seguro que solo unos pocos segundos, y no me apetece tostar un desvío para hacer la prueba puesto que no los regalan precisamente.

Es decir que para actuar sobre los desvíos desde un puesto de mando (analógico) deben utilizarse pulsadores que permitan el paso de la corriente solo de forma momentánea. Los pulsadores previstos por el fabricante indican la posición del desvío mediante la mayor elevación de uno de los botones respecto al contrario, pero si utilizamos pulsadores convencionales carecemos de esa información.

Utilizando conmutadores de palanca, la posición de ésta nos puede indicar la posición del desvío correspondiente, pero no es posible utilizar conmutadores así por las buenas porque como decía antes, las bobinas se quemarían rápidamente.

Sin embargo con unos pocos componentes electrónicos de bajo precio es posible construir un circuito que resuelva este problema de forma sencilla:



Si seguimos el circuito de la figura anterior podemos observar que a través de R2, D2, SW1, D4 y B2 está circulando una corriente cuya intensidad está limitada por la resistencia R2. Si ésta es de un valor suficiente la corriente será lo bastante pequeña como para no dañar la bobina B2, ni siquiera calentarla un poco. Por la bobina B1 no circula corriente ya que el diodo D3 está en oposición al D2.

Por el contrario a través de R1 y D1 no hay circulación de corriente una vez que el condensador C1 se ha cargado ya que el circuito está interrumpido en SW1.

Si ahora cambiamos la posición de SW1, el condensador C1 se descargará a través de D3 y B1 e inmediatamente se estabilizará la corriente limitada por R1.- Si el condensador es de suficiente capacidad la descarga habrá bastado para accionar el motor del desvío.- Al mismo tiempo comenzará a cargarse el condensador C2 y en pocos segundos estará listo para realizar la operación inversa.

Son varias las ventajas de este sistema: la posición de la palanca indica la posición del desvío, solamente se necesita llevar un cable desde el conmutador hasta el desvío, y no hay peligro de que las bobinas se puedan dañar, cosa que puede ocurrir con los pulsadores si accidentalmente uno se queda oprimido.


Hay, no obstante, un pequeño inconveniente: la carga de los condensadores no es instantánea porque la corriente está limitada por la resistencia a un valor muy bajo, y por lo tanto desde que se actúa sobre el desvío en una dirección es necesario aguardar un tiempo antes de que se pueda mover a la posición opuesta.

Hace tiempo construí una batería con varios de estos dispositivos que utilicé en alguna de mis anteriores maquetas con buen resultado.



Utilicé resistencias de 1.000 Ω y condensadores de 1.000 µF. Para una tensión de 12 V a la que hay que restar 2 V de los dos diodos en serie, nos daría una corriente de 10 mA (sin considerar la resistencia de las bobinas). El polímetro da una lectura de 5,35 mA porque realmente se trata de una corriente rectificada en media onda y la resistencia de la bobina también tiene su influencia. (No tengo osciloscopio, así que no puedo ilustrarlo mejor)

Empíricamente he comprobado que se necesitan menos de 4 segundos para que el condensador adquiera carga suficiente para mover un desvío, y 7 segundos para mover 2 desvíos simultáneamente. Para reducir este tiempo debería utilizar resistencias menores aunque eso aumentaría también la corriente por lo que el margen tiene límites. Por otra parte es posible mover dos o más desvíos simultáneamente con el mismo conmutador poniendo en paralelo los correspondientes dispositivos de descarga.

Si tenemos algo así como 25 desvíos en la maqueta, y utilizamos uno de estos dispositivos para cada uno, estaríamos manteniendo de forma permanente una corriente de 250 mA para lo que se necesita un transformador bastante pequeño, en la seguridad de que en ningún momento vamos a someterlo a una demanda excesiva, puesto que la energía utilizada para las operaciones será solo la almacenada en los condensadores.

El coste de los materiales creo que no llegará a 2 euros por cada dispositivo, incluidos el conmutador y la parte proporcional de la placa de circuito.

Puesto que la maqueta en construcción tiene 24 desvíos, no voy a tener más remedio que construir otra batería de 15, ya que la de 9 que he recuperado funciona muy bien y la voy a aprovechar ;-)

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4 comentarios:

ifuval dijo...

Es un sistema excelente, y además no sólo vale para desvíos, sino también por ejemplo para señales de brazo mecánico.

Mikel dijo...

Hola Angel.
¿Serviría el diodo 1N4148?

A.G.Pino dijo...

Si no tienes otra cosa a mano podría servir para D1 y D2, pero en D3 y D4 la corriente durante la descarga del condensador puede ser superior a la que el 4148 es capaz de soportar.- Mejor utilizar diodos rectificadores, p.e. 1N4001, que se encuentran en cualquier tienda de componentes y el precio son unos pocos céntimos.

ZaludoZ

Anónimo dijo...

Me parece ingeniosa la idea, voy a construirlo y probarlo. Para mejorarlo usaria un interruptor de 2 polos 2 posiciones, con el cual aparte de accionar el cambio podria tener una señal visual (led verde para recto y amarillo para desvio) de la posicion del cambio. El circuito es muy sencillo y de bajo costo.