módulo de frenada analógico artesanal

[Carles]

Bon dia!

En un hilo en el sub-foro de digital, nuestro compañero Jordi nos mostró como actua el sistema ABC de frenada en digital. Interesantisima prueba que creo valdría la pena poner como posit, pues Jordi dió con una prestación 'oculta', o no documentada de los decos de digitrax, tan comunes, que aparentemente no soportan el sistema ABC (que recordemos no es estándar en DCC).

El asunto planteado era:

- Via con un semáforo
- La locomotora se acerca al semáforo en rojo aminorando velocidad
- al llegar a la altura del semáforo detención de la máquina
- al pasar el semáforo de rojo a verde, la máquina inicia la marcha de manera lenta hasta recuperar la velocidad normal.
- Si el semáforo se encuentra en verde, la maquina ni reduce velocidad ni se detiene.
- gestión de tres tramos de via interrumpida: zona de desaceleración, zona de parada, zona de marcha normal

Esto de momento es sólo un proyecto, pues no sé si realmente vale la pena, si ya existen soluciones comerciales (aunque esta propuesta debe tener un coste de unos 10 euros), o si las hay más simplificadas, la verdad es que es la primera vez que me pongo en el tema de tramos de via aislados. Y sobre todo sólo esta perfilado, de momento todavía no en placa, sino en el simulador.

Como es un proyecto, si os parece, este video muestra la idea:

http://usuaris.tinet.cat/cpg/modul-frenada-alfa.avi


Y no nos espantemos. Ahora viene el esquema teórico. Es más embrollado de lo que parece, en realidad es sencillisimo. También para visualizar de alguna manera el mismo circuito físico, se tiene que poner alguna pista adicional y por supuesto la poca destreza del diseñador que no es profesional del ramo. De todas maneras, con un enfoque mucho más práctico, a la hora de elaborar un circuito impreso se eliminan muchas cosas redundantes y queda todo compactado como debe. Aunque entonces el teórico deje de ser menos intuitivo, a pesar de ser más pequeño.

Bueno, si hemos seguido hasta aqui y no nos "echa patras" un teórico, lo explicamos y entonces se entiende todo segurisimo. Al fin y la postre, un teórico es lo mismo que una placa, no tiene más historia.

(es que, permitidme que insista ;-) para los compañeros menos familiarizados siempre deseo desmitificar cosas)

Bueno, vamos al tema. El esquema teòrico:




Las zonas de color gris representan cada una de las vias. En el carril de arriba tenemos la via de marcha normal, y dos interrupciones: la zona de desaceleración y la zona de parada. En su control esta la clave de todo el asunto. Y el mando principal de control es el conmutador "ROJO" "VERDE" que representa al semáforo.

Se empieza por defecto en el estado 'VERDE' por lo que las máquinas que atraviesen esa zona no tienen que notar absolutamente nada. Eso se consigue alimentando directamente a 12V la zona de desaceleración mediante el circuito cerrado del relé RL2. Si segumos su trazado se ve del todo claro.

En cuanto a la zona de detención, idem, se encuentra alimentada a 12V por el circuito cerrado de RL1. De nuevo, si seguimos su trazado con el mouse, todo despejado.

Ahora vamos a cambiar el estado a la posición "ROJO" del conmutador. En la zona de desaceleración el "ROJO" hace actuar al relé RL2 que ahora abre su circuito y desconecta los +12V directos, el conmutador en "ROJO" suministra alimentación y hace funcionar a la primera cadena de diodos, reduciendo la maqúina su velocidad al atravesar esa zona. Esto se aprecia en el video como la primera bombilla que representa a un tren, luce con menos intensidad.

Cuando la máquina llega a la zona de parada, tendrá que detenerse pues esta zona se encuentra sin tensión. El conmutador en "ROJO" ha abierto el circuito del rele RL1 (de nuevo si seguimos el trazado se ve despejado).

Asi serán las cosas hasta que movamos el semáforo al estado "VERDE" Ahora, atención que viene lo digamos "interesante" de este circuito. El conmutador suministra tensión al circuito integrado. Si señor! un omnipresente 555. Está configurado como monoastable, es decir que producirá pulsos si se ataca su señal de disparo. Aqui nos interesa un pequeño detalle del 555 y es que dispare por si mismo un pulso, de tiempo determinado (se puede elegir, ahora es de unos 3 segundos) y no haga nada mas. Esto se consigue manipulando el pin 2, la señal de disparo del 555. R2, C2 y D2 son los encargados de proporcionar un sólo pulso negativo al descargarse C2, y cuando éste se encuentre cargado, mantendrá potencial positivo que volverá inactivo al 555, hasta nueva orden del conmutador principal.
¿Y que hace el 555? de temporizador proporcionando unos segundos en los que actua la segunda cadena de diodos asociada a la zona de parada. La salida (pin 3 del 555) hace funcionar al relé RL1 y abre su circuito desconectando los +12V directos; en esas condiciones la tensión llega a la zona de parada atravesando la segunda cadena de diodos, la máquina empezará a arrancar a menos velocidad, y al superar la zona de parada y entrar en la de via 'normal' recuperará su velocidad 'de crucero'. La zona de parada, una vez transcurrido el tiempo marcado por el 555, volverá a ser conectada directamente a los +12V, ya que el relé RL1 cerrará su circuito. En este estado, es como si no hubiera interrupción alguna en todos los trazados interrumpidos de via, asi que una máquina pasará sin notar nada. Todo ello hasta que se establezca el conmutador principal (semáforo) en "ROJO".

Es decir, el 'truco' aqui es usar el tiempo como 'sensor' que determina si en la zona de parada hay un tren o no. Como ese tiempo se puede programar, es posible ajustarlo -teóricamente- para cualquier máquina. (esto habría que verificarlo en prueba real, yo diria que si pero .... si no está probado nada hay determinante.) (recordemos que esto de momento es sólo proyecto :-). Nos ayuda la convención; el tiempo puede dejarse más alto de lo necesario sin problemas, pues en la realidad ninguna máquina va a pasar inmediatamente despues de otra (aún los tiempos también deberían estar a nuestra escala). Si se cambia la polaridad de la fuente, no ocurre nada, D1 impide que llegue alimentación al 555. Todos los tramos están alimentados y la máquina pasará por las zonas de manera normal. En esa condición no actúa el semáforo.

Bueno, pues esto es todo. Ya comento que sólo es preliminar, lo público como una propuesta abierta, como siempre, y por si puede ser de interés para cualquiera de nosotros. Es la solución a la que llegué ayer con el problemilla planteado por Juanma. Yo la verdad es que esto de los cantones y vias interrumpidas practicámente cero experiencia por lo que no sé si realmente un proyecto como éste puede ser interesante o no. Si lo es, podemos seguir adelante, con prueba real y no simulada, o incluso probar alternativas, que las hay. Y mucho más precisas, por ejemplo empleando algunas puertas y biestables, pero ... sería un poco más complejillo y sobre todo usaria más integrados que uno de sólo ocho patitas. También (como no!) se puede usar un arduino ...

Este circuito es mas 'clasico'. Y si es realmente útil tiene también la ventaja de ser muy barato y de componentes fácilisimos de adquirir.

Bueno, seguiremos en tema :-)

LISTA DE COMPONENTES:
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R1= 330 Kohms
R2= 27 Khoms
C1= 10 uF 50V
C2= 22 uF 50V
D1= 1N4007
D2= 1N4148
D3= 1N4007
IC1=NE 555
RL1=relé 9V
RL2=relé 12V
las cadenas de diodos pueden ser 1N4148 el número que sea necesario o a nuestro gusto para aminorar / acelerar una máquina.

[mario1969]

Lo primero es que está bien currao y el video muy bien pero como yo, que de electrónica nada de nada pues voy mal. Si huebra algo ojo una explicación tipo, comprar placas del tipo tal, con los componentes que dices y como hay que soldarla sería GENIAL!!!! lo digo por si te animas ha hacer algo de ese tipo.

Yo esto lo veo muy interesante y debe ser barato pero, ¿para digital como sería????

Es que nos ahorramos una pasta gansa.....

Muchas gracias

[Carles]

Gracias, mario, el problema es que en digital seguro ya puedes imagnar que el escenario es totalmente diferente. Es preciso informar al deco que debe reducir la velocidad, eso ya no es tan sencillo y requiere la presencia de centrales digitales que soporten entradas de retroseñalización, por ejemplo la muy básica pero ampliamente extendida MultiMaus no dispone de ellas.

Y muchas maquetas echan mano de la MM o de otras centrales de iniciación para mover el rodante y dejar el resto de elementos en analógico. Incluso en estos casos, se me ocurre pensar en una solución asequible, basada en esta idea del control de vias interrumpidas para maniobras de señalización.
No sé que central tienes en tu caso, mario, si soporta retroseñalización, una buena alternativa a comprar retromodulos es auto-construirlos, hay mucha documentación al respecto.

Bueno, de todas maneras, a ver si puede salir algo, para el caso de centrales MM o similares.

[mario1969]

Yo la que tengo es multimaus y aparte tengo un retromódulo de 16 con el s88xpressnetli. Hacen bina pareja la vez que lo utilicé.
Según tengo entendido por otro forero de aquí, me indicó que con los retromódulos se puede hacer, la vía de llegada, la parte que frena y la parte final que es la de emergencia, pero si es así ¿como se hará???

[Carles]

Ah ok, utilizando S88, yo de momento no puedo decirte nada más, conozco el bus solo en la teoria, cero experiencia practica por no tener ni extensión de la central para retromodulos ni maqueta todavia. Nada será cuestión de ir mirando, preguntando ... (si te he de decir la verdad, esto de los retromodulos, gestiones de cantones y demas ... menuda tela! tan felz que vivia con mi ovalito de pruebas ... jejejeje).

Seguimos en el tema :-)

[Carles]

A propósito de un comentario en off que he recibido de un compañero-aficionado de otro foro (y al que he invitado al nuestro) que llegó a este hilo, me dice que ve alguna falta en el esquema.

A la salida del 555, efectivamente es raro conectarle directamente un relé, para no sobrecargar al famoso integrado se suele poner una etapa separadora o "buffer" encargando a un transistor que proporcione la corriente necesaria para mover a un relé. En el esquema se ha omitido este paso, primero para no 'complicarlo' con más elementos y captar más rápidamente la idea del trabajo que tiene que hacer el 555.

Por otra parte el integrado es capaz de suministrar hasta 200 mA, que es una intensidad más que apreciable en electrónica. Y con 100 mA tenemos suficiente para un relé normal y corriente de 9 ó 12V. Es decir, en principio la sola salida del 555 sería suficiente, quizá con la precaución -normal- de poner en paralelo al relé un diodo y cortar la contra-electromotriz que se genera en cualquier bobina cuando desaparece la corriente. De todas maneras es recomendable la etapa separadora, y en un circuto practico yo la añadiria.

También comenta que la pata 5 del 555 la tengo al aire, cuando debería estar conectada a un condensador. Cierto, ese pin es ademas muy interesante, es el control de voltaje del 555 y procesando ese pin es posible construir un VCO (pero hay algo que no pueda hacer este condenadito chip??); en el esquema el 'minimalismo' del 555 ha sido otra vez para no 'complicar' el teórico pero si ese pin no se usa, es necesario ponerlo a masa a traves de un condensador de unos 100 nF y evitar posibles inestabilidades.

Propone también sugerencias, como sustituir la resistencia fija R1 por un potenciometro, que permitiría ajustar el tiempo en el que actua la segunda cadena de diodos para la zona de frenada, una vez ordenada la marcha de nuevo. Muy atinado, podemos poner un pote de 500k lineal.

Por otra parte, lo que comenta mario sería altamente interesante, pues muchos tenemos digital para rodante y analógico para lo demas. Estoy mirando mucha info que hay por ahi, y ... algo, diria que algo se puede hacer sin necesidad de los costosisimos retromodulos. Como sea que es muy atractivo, ya hay más plan para trabajar.

Seguimos en el tema ;-)

[quisn]

Uhm diodos en serie actuando cómo resistencia... Por qué es mejor eso que añadir una resistencia? (lo pregunto desde la ignorancia).

Sobre hacerlo comercial apoyo la propuesta...

[kar503]

Yo es que me pierdo, entre esto de la electrónica y el digital... me hago la pi... un lío.
Leo dos lineas de las que publicáis y tengo que volver a empezar no abanzo jejeje.

[Carles]

Gracias por los comentarios, compañeros :-)

El esquema propuesto es un 'boceto' rápido de como podría resolverse el asunto, y para ver si puede tener interés. Desde la idea básica puede perfeccionarse o ampliarse. Como sea, parece que vale la pena seguir adelante. Se me ocurren por de pronto, en lugar de un temporizador un circuto de arranque progresivo y haría la zona de parada ("ROJO") arrancada ("VERDE") independiente del tiempo. La única condición a cumplir es que sólo actuara el arranque progresivo una sola vez, ante el evento de cambio de color del semáforo. No es complicado.

Para un proyecto completo, ya lo creo! automatizar todo el proceso de maniobra de un semáforo sería ideal. Pero tampoco complica demasiado la cosa. Se trata de detectar un tren. Al respecto tenemos varias opciones, reed, detectores de consumo (éstos no los conozco pero imagino como funcionan), luz, infrarrojos ... como sea que para el proyecto de la estación "parlanchina" (que la pobre duerme el sueño de los justos, con ya casí todo hecho ...) estuve comprobando estos tipos de detecciones, yo me inclinaria por los infrarojos, no usaria reed porque aunque sea una solución sencillisima debemos manipular ni que sea a minimos una máquina, siempre mejor "molestarlas" lo menos posible, los detectores de consumo todavía no los conozco, la luz puede ser inconveniente por grandes diferencias entre natural - artificial, creo que los infrarojos se prestan bien ya que son bastante confiables (por las pruebas que hice con la "parlanchina"), son baratos y asequibles. Entonces se trataria, para el caso de un semáforo "aislado" (es decir, que no dependa de otras circunstancias) establecer un temporizador que mantuviera al semaforo en "rojo" una vez detectado el tren, detenido un tiempo (ajustable) que una vez transcurrido ponga el "verde" de nuevo, y ahora sustituiriamos en el esquema base el conmutador "ROJO" "VERDE" por otro rele.

Jose, el porque de diodos en lugar de resistencias, viene de un rollo físico, un diodo tiene una conducción que no es ideal, hay que superar una barrera de potencial hasta que se ponga a trabajar. En el caso de los diodos normales de silicio esta barrera es de unos 0.6V, por lo tanto intercalándolo en un circuito caeran 0.6 que se "quedará" el diodo.
La ventaja del diodo para reducir tensión es que no disipa virtualmente potencia, por el rollo físico-cuántico que interesa a los fisicos. Si usamos una resistencia, con la relativamente elevada corriente de un motor, tendremos que usar resistencias de medio vatio o más que en nuestra escala no son muy agradables :-)

Y bueno, no sé ... para el asunto de hacer algo comercial ... pues ... bueno no sé ... bueno, primero hacer algo practico :-)

tnx! compañeros

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PD: Oscar, de verdad, es más sencillo a efectos prácticos de lo que parece ... de verdad. :-)

[Carles]

Sucede que como no tengo practica por no tener maqueta todavía pienso en un semáforo como en el tren real, de cuando era crio y veia trenes en un puente en el que estaba cerca un semáforo (es decir, alejado de cualquier estación) y veia que al venir un tren lo ponia en rojo, hasta pasado un tiempo que volvia a verde.

Para el caso 1) no es ningun problema manejar ese semáforo con una orden que proceda de otra parte de la maqueta, mejor pues ni hace falta que se detecte el tren, la señal u ordenes vendrán de otra parte. De hecho ya lo habia medio considerado .. ¿y si el semáforo depende de otros eventos? bueno cap problema, si no es necesario atender a esta otra parte de la maqueta.

[Carles]

Es que dadas las inmensas ventajas del digital no le veo mucho futuro a una maqueta totalmente analógica. Es sólo opiniiiiiion! conste ;-) y muy discutible pues proviene no de la experiencia sino mirado el tema un poco en plan ideal. Aún sepa de sobras que lo de digital "dos cables" es un mito. Por ahora.

No digo de pasar totalmente una instalación a digital controlandola por ordenador, no por falta de ganas, sino por los recursos que requiere, pero si que es altamente atractivo una central ni que sea de iniciación o limitada, al menos para el rodante. En un rápido comentario en el foro de digtales, lamentabámos Dani y yo la escasez de miras del protocolo DCC, lo comento porque una prestación tan interesante como el frenado ABC debería ser estandar y soportada por todos los decos, pues hace pasar a segundo plano los fastidiosos y caros retromodulos para instalaciones digamos modestas o asequibles, en primera instancia. Luego ya se sabe, siempre quieres más y al final, es normal querer ir a parar hacia el ordenador y usar en las vias un bus como Dios manda, con mucha versatilidad.
De hecho estoy tan convencido de las bondades del sistema ABC que necesariemante acabarán soportándolo todos los decodificadores. Segurisimo. Los aficionados lo demandaran.

Bueno! vamos al tema, ok, jejeejej, estaba observando un cantón! :-)

Bien, para hacer independiente de lo que le llega como orden a un módulo de frenada como el que estamos comentando, se me ocurre dotarlo de entrada opto-acoplada con lo que la información de control se transmitirá al semáforo sin que haya necesidad de contacto físico, aún siendo este totalmente aceptable o compatible. Al fin, una señal es solo un nivel de voltaje determinado, que sube o baja más o menos rápidamente, pero es sólo un voltaje o un pulso que puede ser acoplado en la mayoría de los casos a un opto-acoplador.

Seguimos en el tema :-)

[kar503]

Al hilo de todo esto de detener un tren despacito...
Muchos usan una fuente por circuito, y si le damos a la ruletita de la fuente y le quitamos "chicha", no conseguimos lo mismo.
jejejejejejejej así me quito de comederos de coco que todavía no soy capaz de entender todo lo que habéis escrito jajajajaja:p

[Jordi]

Pues yo tampoco me entero mucho, ya somos dos.

[Carles]

Oscar, hoy he visto en mensajes tuyos verdaderas sentencias :-) una ya la he citado de primera mano en el foro de rodante, en mi hilo de la 340 motorizada. Es una frase para enmarcar! otra también muy buena, me parece en maquetas cuando escribias que te gusta explayarte con los trenes y que no lo hagan todo solos. Comparto opinion! automatismos en la maqueta imagino que sólo los necesarios, a mi el semáforo de este proyecto me gustaría accionarlo yo, de manera manual (aunque esto lo digo ahora que no tengo maqueta), ahora esto de tener que darle a la manivela ... hombre asi no tiene gracia jejjeje.

Jordi, si digo que este proyecto es otra mariconada ... es que ... lo es. En realidad es la idea que se desarrolló en tu hilo, la de controlar dos cascadas de diodos para reducir - arrancar una máquina, sólo que aquí se ha añadido un temporizador y dos relés. Nada más que eso. Aquí este temporizador es un pequeño integrado que es tan conocido que dudo no lo hayas visto en multitud de esquemas y montajes. Por lo demas, no tiene otro secreto.No creo que sea tan complicado, pero bueno. Cierto es que me explayo en detalles para conocer como trabaja ese circuito, me parece que ya te lo comenté una vez, personalmente me gusta no sólo usar circuitos sino conocer como trabajan. Supongo que esta 'mania' me viene de la afición a la radio. Pero si se soslayan los detalles más 'técnicos' el circuito es de una sencillez que todavía tengo dudas que sea realmente práctico y útil. Por otra parte, el sistema de frenado ABC yo lo conocí por ti. Y gracias, de verdad, por ello. Es (y me gustaría poner mayusculas) interesantisima esa prestación. Y espero que sea pronto un estándar ni que sea de facto.

[Jordi]

No, si era un comentario jocoso, sin ganas de molestar, yo ya lo he previsto y probado, tengo un esquema hecho a mano por algún lado.
Utilizo un temporizador comercial, no recuerdo si Sales o Cebek que lleva el famoso 666 digoooo. el 555, que el otro es el diablo , al tema, os cuento.
Con los consabidos cortes en la vía, reed antes de entrar en la estación, pasa la loco y activa el temporizador que mediante su relé corta el tramo de parada, el de frenado es por diodos, activando la luz roja del semáforo, cuando pasa el tiempo estipulado, cambia a verde y da corriente al corte, arrancando la loco. Un temporizador para cada vía de la estación, con un interruptor para puentear el sistema a la hora de las maniobras.
El mismo relé da bypass a la zona de diodos cuando está en verde, así un tren de mercancías puede pasar de largo o parase a mano, no todo ha de ser automático.
El relé seguramente lo cambiaré por dobles contactos, así se puede manejar megafonía/silbato o cualquier otra cosa relacionada, unas barreras del paso a nivel, por ejemplo.
Es una pequeña ventaja del digital, la respuesta no es instantanea depués de un corte de corriente, incluso modificando alguna cv puede ajustarse mejor, de todas formas esto se debe probar y ajustar en el trazado.
Y sobre todo el coste, aunque no se si los módulos de frenada se pueden utilizar para varias vías o solo para una.

[Carles]

No hay molestia :-) sólo que me extrañaba un poco que no conocieras al 555, con lo famoso que es ... ni que fuera de pasada. 666 no, jejejee.

Y ya lo vemos, otra soluciòn muy buena, y sobre todo probada. Que lo que he expuesto es sólo proyecto. Si me permites ... poniendome de abogado del 666, solo le encuentro la peguilla de los reed. Y no diré que son útiles y para eso están. De todas maneras para detectar algo yo usaría otro método, principalmente me tiro por los infrarojos por haberlos "tastado", es que la idea es hacerlo lo más ...no sé como decir, natural(?) y las máquinas no tocarlas (si se puede!) (no siempre se puede). Y total que los imanes son otra mariconada que no afecta como el que dice nada a una locomotora. Pero .. tienen que llevarlo. Sucede que todo son manias, personalmente, y pensando en general, imagino muchos escenarios, y por ejemplo un dia te traen una máquina ... en este sentido es más 'universal' -en mi opinión- que para detectar trenes se encague de ello algo que tiene la misión de hacerlo. Pero vamos, que todo son gustos y elecciones, sin duda.

Por otra parte, de mi futura maqueta, me gustará poder controlar todo, explayarme tal como comenta Oscar (en otro hilo), a mi este semáforo, por ejemplo me gustaría accionarlo yo a voluntad. Es decir, el máximo control de todo, pero tengo un gran dilema pues quiero minimizar cableado, mecanismos ... dificil será y creo que no tendré maqueta sino me quito esta manía de encima. La verdad es que soy uno de los poquillo desengañados por el mito "digital, sólo dos cables" cuando decidí volver a todas con la afición me encontré con un panorama totalmente cambiado en relación a hace 30-35 años. Por de pronto digital! que pasada! y sólo dos cables para una maqueta? genial! Cuanto hay que huir de los tópicos! si, reconozco que cai en esta trampa iniciática, aunque desde luego no tardé dos telediarios en conocer que esto 'no es realmente asi' pero ya no pude dar marcha "patras" en la afición porque en sólo un telediario me habia enganchado de nuevo a ella. Asi que tiré millas.

Bueno, por eso espero que el sistema ABC se implante y consolide porque diría hay unas posibilidades grandes, con menos complejidad, o que esta complejidad esté lo más "compactada" y reducida posible.

Salutacions,

[Jordi]

Ya comenté en otro hilo que los decoders Digitrax incorporan transpondedor, pero los detectores y el módulo también incorporan un precio prohibitivo, de ahí el buscar altenativas económicas, con menos prestaciones, eso si.
Con el Digitrax además de ocupación tienes identificación, todo con el bus LocoNet y la versatilidad del mismo.

[Carles]

Una novedad para este proyectillo. En base a sugerencias he sustituido las dos cadenas de diodos, tanto para zona de frenada como de parada, por dos transistores (T1 y T2 en el esquema) que son gobernados por dos potenciometros (P1 y P2 en el esquema). Las partes en color rojo, reflejan los cambios respecto al anterior esquema.




La ventaja es que con los transistores se puede tener un control mucho más preciso para ajustarse mejor a las velocidades que deseemos., de frenada y de aceleración.

Próxima parada: pasar del simulador, donde ha superado las pruebas, a la placa de circuito impreso.

[trendevapor]

Pues quedo a la espera para ver el prototipo del C. I. y apreciar como queda y que nos comentes como funciona.

[Carles]

Jaime, gracias :-) de todas maneras este primer boceto, que lo supongo funcional, ha sufrido modificaciones, no he llegado a placa. La idea se basa en sustituir las dos zonas en rojo por verdaderos ciruitos de desaceleración-arranque progresivos, creando un efecto más realista. La discusión sigue en el hilo "consumo de locomotoras en N".