26/5/09

Bucles de retorno

Finalmente la decisión ha sido optar por un sistema digital para el control de la tracción, a la vista de las pruebas con las locomotoras ya digitalizadas.

Ello ha supuesto, como ya adelanté hace algunos días, reordenar la instalación eléctrica.

Habría podido mantener la anterior concepción, que en definitiva era un óvalo de vía simple todo lo replegado y sinuoso que se quiera pero eso limitaba las posibilidades de la estación, de modo que la mitad del trazado ha quedado con la polaridad invertida y de este modo la estación y sus baterías de agujas de entrada y salida pueden usarse en todas las combinaciones, sin más restricciones que las que imponga la seguridad del tráfico.

Pero al hacerlo de este modo las dos raquetas se convierten en bucles de retorno, que no pueden quedar cerradas sin más dado que crearían sendos cortocircuitos.

En control analógico se pueden gestionar los bucles de diferentes formas, manualmente, mediante diodos o con dispositivos automáticos, pero todas tienen un factor común: el trazado fuera del bucle debe invertir la polaridad de la alimentación antes de que el tren pueda salir.

La cosa puede complicarse más o menos, pero en todas las publicaciones que se ocupan de este tema hay esquemas de conexionado similares a éste:


Se puede ver que el transformador alimenta directamente el interior del bucle; dos vías de contacto actúan sobre el relé que invierte la alimentación y sobre el desvío para orientarlo correctamente para el tren que sale.- Se ha aprovechado la direccionalidad de los elementos de contacto de Märklin para que el bucle sea transitable en ambos sentidos,

Pero en digital las cosas se hacen de otra forma.- Casi todos los fabricantes de sistemas digitales ofrecen algún módulo para la gestión de bucles cuya instalación puede resultar sumamente sencilla:


Este es el módulo propuesto por Roco y, como los demás, se basa en la detección del cortocircuito que se produce cuando un vehículo con toma de corriente inicia el tránsito de un sector a otro con polaridades opuestas.- Al detectarse el cortocircuito se produce una inversión de la alimentación en el interior del bucle.

Esta inversión tiene que ser extraordinariamente rápida puesto que las centrales digitales normalmente se protegerán contra cortocircuitos cortando la alimentación de la vía.- La condición para que esto funcione es que el tramo interior del bucle sea de longitud suficiente para que todas las tomas de corriente de un tren quepan en su interior (algunos automotores tienen tomas de corriente en ambos extremos y también puede ser que haya vagones con iluminación)

Pero también es posible resolver un bucle de forma bastante sencilla (y económica) haciendo que la inversión de polaridad se produzca antes de llegar al cortocircuito.- Para ello solamente hace falta un relé biestable de dos conmutadores y dos o cuatro elementos de contacto (ampollas reed, por ejemplo) según queramos que el bucle se transite en un solo sentido o en los dos.- Las condiciones para ello son que todas las tomas de corriente del tren quepan en el interior del bucle, y que el relé sea suficientemente rápido para que la inversión no afecte al funcionamiento de las locomotoras.


Este es el montaje que he puesto en práctica en mi maqueta con resultado totalmente satisfactorio.- Se trata de un único relé, aunque en la imagen aparezca duplicado a fin de que el esquema pueda seguirse con mayor claridad (no sé si lo he conseguido).

El bucle se puede transitar en ambos sentidos.- El tren que llega activa el reed antes de entrar y polariza la alimentación del bucle en concordancia con la del tramo exterior por el que se va a producir la entrada.- Una vez dentro y antes de salir mediante otro reed se vuelve a cambiar la polaridad para ponerla conforme al tramo por el que se hará la salida.- Este cambio de polaridad se produce con el tren en movimiento y sin que su marcha se vea afectada.

Deliberadamente he omitido la parte del esquema que actuaría sobre el desvío para orientarlo hacia la salida del tren, pero es algo que se resuelve con dos reeds de forma muy sencilla.

El relé utilizado ha sido el
Axicom P2 V23079 de Tyco Electronics sobre cuya pista me puso muy oportunamente Ignacio.- Es de muy pequeño tamaño (15 x 10 x 8 mm) pero sus contactos pueden soportar corrientes de hasta 5A, más que de sobra para nuestras necesidades en tanto que el consumo de sus bobinas no pasa de 15mA, lo que permite el empleo de unos reeds muy pequeños (7 mm) capaces de conducir 300mA.

Es además muy versátil pues el cambio de estado se puede obtener por impulsos alternativos en una u otra bobina o por impulsos de polaridad cambiada en cualquiera de las dos, eso sí, siempre con corriente continua aunque basta con una rectificación de media onda (un diodo).

Y algo que no deja de tener su importancia, el conjunto del relé y los cuatro reeds no pasa de 7 € en tanto que cualquiera de los sistemas ad-hoc tiene un precio entre ocho y quince veces superior a esa cifra, así me queda presupuesto para algún decodificador ...
;-)

14/5/09

Alumbrado por LEDs - II

La placa de circuito impreso referencia 48568 la viene utilizando Märklin en varias locomotoras diesel y eléctricas de las que ha puesto en el mercado de unos años acá.

En mi colección son cuatro eléctricas y una diesel las que la llevan y todas ellas están equipadas con alumbrado por leds en ambos testeros de color reversible según el sentido de la marcha.

Aunque existe un decodificador específicamente diseñado para sustituir el circuito impreso, es posible digitalizar estas locomotoras con algún decodificador estándar a condición de que quepa.- Las modificaciones que hay que hacer en la placa no son muy grandes y si en un futuro hubiera que reintegrarla a la función analógica bastaría con soldar unos pocos puentes en los sitios donde están interrumpidas las pistas originales.

En la imagen vemos anverso y reverso de la placa.- El reverso a su vez aparece invertido en sentido vertical para facilitar el seguimiento de las pistas.


En verde están señalados los puntos en que las pistas deben ser interrumpidas, y en azul las que deben ser puenteadas.

Las conexiones negra, roja, gris, naranja, blanca y amarilla se corresponden con los cables del decodificador, y los dos rectángulos con las dos resistencias que hay que intercalar.


El óvalo morado indica el lugar donde estaba el conmutador vía/pantógrafo (lo llevaba aunque fuera diesel) que yo he retirado, no obstante podría dejarse poniéndolo en la posición pantógrafo.

En mi caso la locomotora elegida ha sido la diesel ER-20, Rfa. 88882.- Esta máquina tiene una carrocería bastante alta y deja espacio más que suficiente para el decodificador.- La he puesto el omnipresente Uhlenbrock 73400 y ni siquiera he acortado los cables ya que hay suficiente espacio para recogerlos en una pequeña madeja.


El 73400 tiene 2,4 mm. de grosor, pero también habría cabido un Kuëhn N025 cuyo grosor es de 3,3 mm.- No obstante, en alguna de las eléctricas que usan esta placa, la altura libre es inferior y tal vez haya que buscar otro receptor más delgado (el CT DCX75D p.e. de 1,4 mm. de grueso) o incluso cortar la placa para hacer sitio.

Inicialmente puse las resistencias (SMD formato 1206) de 220 Ω pero al probar la locomotora vi que incluso regulando el brillo al mínimo (CV 50 = 1) aún era suficiente la luz emitida por los leds por lo que añadí otro par de resistencias en serie para llegar a los 440 Ω (solo tenía a mano resistencias de 220).- Con este nuevo valor he puesto la CV 50 = 12 y es suficiente (se regula de 1 a 31) por lo que para posteriores instalaciones pondré directamente resistencias de 560 Ω ya que todo lo que sea reducir la intensidad de la corriente resultará beneficioso para el decodificador (y de paso ahorramos en la factura de electricidad :-DDD).



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Alumbrado por LEDs - I

La decisión está tomada: La maqueta tendrá control digital, de momento para la corriente de tracción, más adelante me plantearé si también para los aparatos de vía y gestión del tráfico.

He comenzado a equipar algunas locomotoras con receptores digitales, procurando empezar por aquellas que ofrecen menos dificultades, tanto por el espacio disponible para albergar el decodificador, como por la simplicidad del cableado.

Pero me picaba la curiosidad por cómo resolver la cuestión del alumbrado en aquellas que lo llevan reversible blanco/rojo mediante diodos luminosos.

En mi colección hay unas cuantas eléctricas y alguna diesel que comparten un mismo esquema de alimentación del alumbrado:

En cada testero se aloja un bloque que internamente lleva tres diodos blancos (o amarillos) y dos rojos, y ambos bloques están dispuestos en paralelo inverso alimentándose directamente de la corriente que llega de las vías con la interposición de una resistencia de 150 Ω.- Para una caída de tensión en los LEDs de 2,2V y una tensión de alimentación de 10V, tendríamos una corriente I de unos 67mA que habrían de repartirse entre los 5 LEDs activos, a razón de poco más de 13mA.- En esta disposición el cambio de iluminación conforme al sentido de marcha se produce por la inversión de polaridad.

Considerando que Märklin diseña esto pensando en funcionamiento analógico es razonable disponer todos los LEDs en paralelo a fin de minimizar la caída de tensión y que se enciendan de forma visible antes de que la locomotora inicie la marcha.

Pero en digital no es posible mantener este esquema, ya que los decodificadores aportan dos conexiones para el alumbrado (cables blanco y amarillo) una para cada testero en funcionamiento conmutado.

Por lo tanto será necesario modificar la distribución de las conexiones.- Algunos fabricantes de decodificadores proponen un esquema similar a éste:

Tiene el inconveniente de que más de la mitad de la corriente consumida se pierde sin más a través de una de las resistencias, y solo el resto circula por los LEDs produciendo su iluminación.

Puesto que el funcionamiento ha de ser simétrico, y si queremos mantener en los LEDs una corriente de unos 60 a 70mA (igual que en analógico), partiendo de una tensión de 12V las resistencias R1 y R2 deberían ser de 150Ω cada una.- Con ese valor y suponiendo que es activo el cable blanco, para una caída de tensión de 2,2V en los LEDs tendríamos una corriente I2 de 65mA, pero en I1 sería de 80mA y el total de 145mA es superior al límite admisible en las funciones de alumbrado de la mayoría de decodificadores aplicables a esta escala que suele situarse en 100mA.

Si por el contrario adoptamos una configuración en serie:

La necesidad de corriente se reduciría hasta poco más de la mitad, bastaría con unos 35mA, en tanto que se doblaría la caída de tensión hasta los 4,4V, y en ese caso el valor de las resistencias podría ser de 220Ω; en tal caso la corriente en I2 seria de 35mA y en I1 de 55mA dando un total de 90mA que estaría dentro del margen de los decodificadores.

Hasta aquí el planteamiento teórico, muy simplificado.- Ahora se trata de conseguir esta configuración con las mínimas modificaciones en las placas de circuito impreso de las locomotoras, teniendo en cuenta que en algún caso habrá que cortar un trozo de la placa para hacer sitio al decodificador, pero eso lo veremos más adelante, espero que pronto.


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9/5/09

2 + 2 = 4

Para probar el sistema de control digital me procuré un equipo Multimaus así como un par de decodificadores Uhl.73400 mas otro que compré en el mercadillo de Chamartín y un decodificador Velmo para la Br.120.

Ya quedaron vistas aquí las dos primeras transformaciones y ahora quiero dejar muy brevemente constancia de las otras dos:

La 254 de la DR (Märklin 8812).- Inicialmente pensé mantener la placa de circuito impreso, pero tendría que cortarla y modificar algunas pistas, de modo que opté por retirarla y conectar el decodificador con sus propios cables ya que son suficientemente flexibles para que las articulaciones de esta máquina no se vean perturbadas.

La 42 "Franco Crosti" (Märklin 88040) tiene frotadores de toma de corriente en los ejes motrices 1, 3 y 5 por lo que creo que no será preciso reforzarlos con tomas de corriente en el ténder.- Éste es del tipo "bañera" y la cubierta superior se retira con facilidad; el espacio libre es reducido pero suficiente para alojar el decodificador y dos o tres gramos de lastre adicional.

Con estas cuatro motrices creo que tendré suficiente para tomar por fin la decisión.- El funcionamiento ha sido bueno en las primeras pruebas y la puesta a punto no parece que vaya a plantear demasiadas dificultades.

Lo que seguro que no podré será seguir este ritmo de una transformación diaria: tengo que hacer también otras cosas y además mi presupuesto no es ilimitado ... :-(

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6/5/09

El cartero siempre llama dos veces

Pues sí, ayer llamó y traía un paquete con el equipo de control digital, y hoy ha vuelto a llamar y me ha entregado otro paquete con un decodificador VELMO para la Br.120.

Verdaderamente este fabricante alemán ha dado en el clavo.- La serie de decodificadores que ha desarrollado permite transformar a control digital prácticamente todas las locomotoras eléctricas y diesel de Märklin escala Z.

Puede parecer que son caros, ya que su precio es el doble del de un decodificador convencional de los que con más o menos trabajo podemos utilizar en esta escala, pero es que la instalación está perfectamente resuelta, se hace en pocos minutos y no hay que modificar nada en la locomotora.

Y no solo eso, aporta en muchos casos mejoras en el alumbrado, sustituyendo las lámparas por diodos luminosos, y añadiendo luces traseras a algunas locomotoras que carecen de ellas (caso de la Br.120)

Y para completar, el trato es excelente, en mi caso ha reducido en varios días el plazo de entrega que inicialmente me indicó, no he tenido que pagar nada por adelantado, aún dispongo de dos semanas para pagarle o devolverle el decodificador, y los gastos de envío no pueden ser más moderados, es decir, 10/10

Este es el contenido del paquete recibido esta mañana:
El decodificador, completo manual de instrucciones, catálogo y un juego de destornilladores de regalo, todo ello perfectamente embalado.
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El deco incluye un par de tornillos de cabeza plana para reemplazar los de los pantógrafos y evitar que tropiecen.
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La Br.120 (Märklin 8853) con la carrocería retirada, y el deco a su lado.
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El deco sustituirá sin más la placa de circuito impreso original.- Las lámparas también serán sustituidas por los diodos incorporados al decodificador.
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Ya que la locomotora está abierta, es buena idea aprovechar para limpiar el motor y revisar las escobillas.
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La máquina con el deco ya montado.- Observar en el interior de la carrocería unas tiras aislantes sobre las láminas de contacto de los pantógrafos: una precaución elemental.
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Y la 120 lista para una nueva andadura bajo control digital.
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Total de la operación: 15 minutos, y funcionando:






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Henschel-Wegmann

Aunque aún no había recibido el equipo de control digital, el sábado de la anterior semana me dí una vuelta por el mercadillo de Chamartín y compré un decodificador Uhlenbrock 73400 de los que un conocido proveedor tenía en oferta.

Al analizar las locomotoras de mi colección para seleccionar una candidata a ser la primera en recibir el dispositivo digital me encontré con una grata sorpresa: una locomotora de vapor, sin ténder, y que parece diseñada para este propósito.

Nada menos que la Br 61.001 Henschel-Wegmann.


El carenado ocultaba un espacio sobre el bogie delantero con capacidad más que sobrada para albergar un decodificador.- Además el cableado es bastante sencillo, el alumbrado por leds, y no necesita ninguna modificación irreversible para la instalación del decodificador.




Lo primero fue retirar completamente el cableado original de la máquina, puesto que en todo lo posible intentaré utilizar los cables que trae el deco.


Fijar el decodificador en posición mediante un adhesivo de doble cara (todo un detalle por parte del fabricante que ya incluye en la caja un trozo suficiente para un par de instalaciones) y proteger con un aislante aquellos puntos en que los cables del decodificador pudieran accidentalmente hacer contacto con otras partes metálicas.



Y soldar el cableado siguiendo el esquema que acompaña al dispositivo.- Tan solo hay que tener en cuenta que, al ser la iluminación por leds, se ha de intercalar una resistencia que limite la corriente, pero precisamente me ha sido posible utilizar la misma resistencia que ya viene de origen intercalada en la chapa de cobre del lado derecho.




Al medir el valor de esta resistencia quedé sorprendido al ser tan solo de 86Ω cuando esperaba encontrar un valor en torno a los 500Ω .- Luego comprendí que cada grupo de alumbrado está compuesto por tres leds de alto brillo en paralelo (en serie la caída de tensión sería excesiva) y por tanto la corriente que necesitarían debería ser del orden de 50 a 60 mA.- Aunque llegué a pensar en poner una resistencia más alta descubrí que una de las CV del decodificador permite la regulación de las luces, así que finalmente lo dejé como estaba.

*** Posteriormente he cambiado esta resistencia por otra de 220 Ω.- La luminosidad se mantiene en buen nivel y se aligera la carga de corriente en la salida de luces del decodificador ***

Por fin esta tarde llegó el sistema digital, un Roco MultiMaus completo y nuevo.- El transformador que acompaña a este equipo suministra una tensión de 16V en CA, demasiado para la escala Z, así que lo he sustituido.- He utilizado un transformador de 12V y 50VA de los habitualmente usados en lámparas halógenas y en serie con la salida le he intercalado una fila de seis diodos en antiparalelo con lo que la tensión final cae hasta los 10,5 V que ya es un valor admisible.- A destacar que la MultiMaus funciona perfectamente con esta tensión.


Montado el equipo y puesta la locomotora sobre la vía, funcionó a la primera, si bien tuve que modificar las CV 29 y 49 del decodificador para invertir el sentido de giro del motor y la orientación de las luces, algo que ya esperaba porque había puesto los cables de captación de corriente intercambiados.- Preferí hacer la inversión mediante las CV para no tener que meter el soldador otra vez en la locomotora.

A falta de afinar los parámetros de velocidad, aceleración y frenado, os dejo aquí una pequeña muestra del resultado.



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3/5/09

Electrificación


Aún no he resuelto el dilema digital/analógico pero creo que no tardaré ya mucho.- En esta semana espero recibir un equipo digital y mientras llega ya he instalado un decodificador en una locomotora.- Cuando haya podido probarla en digital lo comentaré aquí.

Mientras tanto he estado cavilando el tema de la electrificación y he llegado a la conclusión de que, si continúo en analógico, dividiré el circuito en seis tramos, cada uno con un regulador independiente, según se ve en esta imagen:
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He procurado que los puntos de transición entre tramos contiguos no queden a la vista a fin de minimizar el efecto antiestético que se produce en determinadas circunstancias, con acelerones y "paradiñas" que, según vimos hace algunas semanas, es posible controlar con los reguladores Z-Tech pero que no he logrado resolver con los Jöerger-System.

En la raqueta superior se observa en gris el tramo de cruce que no es posible conectar de forma permanente por lo que su polaridad ha de ser conmutada en función del lado por el que se va a transitar.- Es un asunto que quedó resuelto de forma satisfactoria.

También se puede apreciar que la estación está repartida entre dos reguladores con la finalidad de que pueda ser transitada en ambos sentidos sin tener que intervenir manualmente.- Es evidente que para cruzar de uno a otro lado en los pares de desvíos de los dos extremos habrá que ajustar ambos reguladores en el mismo sentido.

Mientras instalaba la vía ya puse los suficientes aisladores eléctricos para más adelante utilizar un sistema de acantonamiento por lo que no tendré que hacer ninguna modificación para esta sectorización.

Sin embargo, si finalmente me decido por un sistema digital, esta división no tendrá razón de ser y además crearía problemas en la estación que no se podría cruzar de uno al otro lado pues haría un cortocircuito ya que la subida y la bajada tienen la polaridad en oposición (realmente el circuito es un ovalo de vía simple).

Sin embargo, si invierto la polaridad de una de las dos partes, toda la estación y la rampa podrán funcionar como un solo bloque, a condición de que las dos raquetas se gestionen como bucles de retorno.
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En analógico se puede automatizar el funcionamiento de los bucles de forma que se puedan transitar sin paradas, pero ello implica que la polaridad fuera del bucle se invierta.

En digital, sin embargo, es posible invertir la polaridad dentro del bucle cuando el tren se encuentra en él y sin que se detenga, ya sea mediante los gestores de bucle que ofrecen algunos fabricantes y que se basan en la detección de cortocircuito, o de una forma más artesanal, mediante un relé y dos elementos de contacto, o cuatro si se quiere hacer transitable en ambos sentidos.

El tramo de cruce de la raqueta superior no tendría que modificarse para nada, o, en todo caso, añadir un par de contactos para que se pudiera transitar también en dirección opuesta (circulación por la izquierda)

Y en la raqueta inferior no es preciso que toda ella sea un bucle sino que bastará con un tramo lo suficientemente largo para que cualquier tren quepa en él y para eso viene que ni pintada la larga recta que sube hacia la estación.

Incluso sería posible que toda la maqueta pudiera cambiarse de digital a analógico y viceversa si bien para ello habría que usar múltiples conmutadores (o un conmutador y unos cuantos relés). No creo que llegue a complicarme tanto pero es una puerta que no tengo por qué clausurar. ;-)

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