jueves, 6 de mayo de 2010

Sistema para lograr la transición entre dos circuitos

El sistema que se describe en este documento permite hacer la transición entre dos sistemas de control que estén conectados, cada uno, a distintas secciones del trazado de una maqueta ferroviaria con vía de tres rieles (3R).

Es posible de esta forma, sin utilizar “rocker insulators” (aisladores de mecedora), lograr la transición entre una sección del trazado que esté alimentada por un Control 6021, o por un booster, y otra sección del trazado que esté alimentada por la Central Station o por una Mobile Station.

Este documento NO trata sobre la conexión del 6021 como esclavo de la Central Station, ya que esa posibilidad fue considerada por Märklin y se incorpora en las nuevas Central Station.

El punto en discusión es cómo conectar dos sistemas de control a un mismo trazado, de forma que la primera controle una parte del trazado y la segunda la parte restante. O bien como seccionar un trazado para controlar una parte con el 6021 (no como esclavo de la CS) y controlar la otra parte con una CS o con una Mobile Station. También aplica para la conexión de un booster al trazado.

Es conveniente analizar primero la función de los "rocker insulators" (literalmente aisladores de mecedora). Este tipo de aislador cubre tres pines del riel central, de forma que no haya contacto del patín con ellos. Adicionalmente están hechos en forma de prisma (parecen un techo de dos aguas), de forma que cuando el patín pasa por el aislador, se levanta al frente, haciendo contacto únicamente con la sección de la cual va saliendo. Una vez que el patín llega a su centro, se inclina hacia el frente, entrando en contacto con la sección a la cual está ingresando. Debajo del aislador, tiene que haber un corte de corriente que separa las dos secciones. En el caso de que se involucre una CS o un MS, también deben estar aislados ambos rieles. Con ese aislador se evita que el patin puentee las dos secciones que están aisladas, ya que por un breve instante el patín no hace contacto con ninguna de las secciones.

Ahora bien, el problema que presentan los "rocker insulators" es que en el momento en que el patín hace el movimiento de mecedora, la locomotora queda sin suministro de electricidad. Si la velocidad de la locomotora no es suficiente, termina detenida sobre el aislador.

El sistema que aquí se describe permite la transición de un sistema a otro, sin que se presente el problema que causan los "rocker insulators", aunque debo aclarar que el costo es muy diferente.

Para este sistema se requieren dos relays universales Märklin 7244, tres detectores (vías de conmutación, vías de contacto, contactos magnéticos o detectores infrarrojos), en el diagrama se usan vías 24994 y 16 aisladores normales, para la vía que estemos utilizando.

El sistema funciona así:


1)- Se crean tres secciones aisladas en la vía. Las de los extremos corresponden a las que están alimentadas por cada control y la central es la que hace la transición de un control a otro. Para claridad de la explicación denominaré las secciones aisladas como "X", "Y" y "Z", siendo "Y" la sección del centro. Estas secciones deben aislarse tanto en la línea viva con en la línea neutra. En caso que se utilicen trenes con dos o más patines, las secciones deben ser tan largas como la distancia más larga entre dos patines.

2)- Se coloca en cada sección aislada un detector, que en el caso del diagrama adjunto corresponde a las vías de conmutación 24994. Estos los denominaré Detector X, Detector Y y Detector Z. Si se utilizan trenes con dos patines, el Detector X y el Detector Z deberán ubicarse justo al inicio de la sección.

3)- A uno de los relays, que denominaré Relay A-B (primario), se conectan los cables que van a la línea neutra y al positivo de la sección Y. Esto de forma que cuando el relay esté en posición A, alimente la sección Y con la corriente del control que alimenta la sección X y que cuando se cambie el relay a la posición B, alimente la sección Y con la corriente del control que alimenta la sección Z.

4)- Al otro relay, que denominaré Relay C-D (secundario) se conectan los cables que accionan el Relay A-B. Esto, de forma que cuando el Relay C-D está en posición C, el Relay A-B se pase a posición B y si el Relay C-D está en posición D, el Relay A-B se pase a posición A. El punto clave aquí es que el correspondiente cable azul del Relay A-B, recibirá corriente solo cuando se active el detector de la sección Y.

5)- Cuando una locomotora o automotor pasa por el Detector X, se acciona el Relay A-B a la posición A, de forma tal que la sección Y pasa a estar alimentada por la misma corriente que la sección X. Adicionalmente el Detector X, cambiará el Relay C-D a la posición C.

6)- Cuando la locomotora llega al Detector Y, conecta el cable azul del Relay A-B que lo accionará a la posición B. En este momento la corriente de la sección Y pasa a coincidir con la de la sección Z, que es alimentada por el otro control. El tren puede continuar su marcha e ingresar al circuito del otro control que alimenta la sección Z.

7)- Si la locomotora circula en sentido contrario, sea de la sección Z a la Y y luego a la X sucede lo siguiente: El Detector Z, acciona el Relay A-B a la posición B, de forma tal que la sección Y pase a estar alimentada por la misma corriente que la sección Z. Adicionalmente el Detector Z, cambiará el Relay C-D a la posición D.

8)- Cuando la locomotora llega al Detector Y, conecta el cable azul del Relay A-B, que lo accionará a la posición A. En este momento la corriente de la sección Y pasa a coincidir con la de la sección X, que es alimentada por el otro control y el tren puede continuar su marcha.

Marco Retana Mora

Cartago, Costa Rica

lunes, 3 de mayo de 2010

Concentrador de Puertos S 88

Desde que mi CS1 (ref. Märklin 60212) falló en forma irreparable, tuve que pasar a operar mi maqueta Petrabahn con un 6021/6051, conectado por medio de un adaptador Serial/USB a la computadora netbook que uso para ese fin. La desventaja del 6051 es su baja velocidad de comunicación con la computadora. Mientras que la CS1 operaba con un enlace de 100 Megabaudios/segundo, el 6051 tiene una velocidad de apenas 2400 baudios/segundo.
Desconozco la velocidad de procesamiento de esas centrales, pero obviamente en eso también la CS debe aventajar con creces a la vetusta interface.
Petrabahn la opero con el TrainController de RR & Co., de forma que es deseable una buena velocidad de comunicación. Al gestionar con la 6051 los comandos para las locomotoras, los comandos para los desvíos y la lectura de los retromódulos S 88, la interface pasaba operando a tope. Esto lo puedo afirmar porque el adaptador Serial/USB tiene LEDs que indican el trasiego de información entre la netbook y la interface. Esos LEDs se mantenían parpadeando constantemente durante todo el tiempo que estaba operando Petrabahn, aún con todo en estado de reposo. Claro, esto se debe a que la interface debe verificar el estado de los puertos de los S88.
No puedo afirmar que sea a consecuencia de esa operación intensiva, pero la comunicación netbook/interface ha sido poco estable y a menudo se cae. Operando con TrainController, una caída de la comunicación no supone detención de todas las locomotoras y automotores, sino que estos siguen a la velocidad que tenían al momento del corte de comunicación. Como la interface está de baja, no hay activación de rutas, con lo cual los trenes siguen por donde pueden, dependiendo de la posición que tenían los desvíos al darse el corte de la comunicación. Realmente hay que estar atento a la operación, lo cual no es el chiste si lo que queremos es operación automática.
Con el fin de liberar de “obligaciones” a la interface, adquirí recientemente un concentrador de decoders S88, fabricado por LDT (Littfinski Daten Technik). El aparato se denomina HSI 88 USB (High Speed Interface), el cual se puede ver en esta foto, ya conectado:


La función del HSI 88 es leer las señales de los decoders S88 y transmitirlos directamente a la computadora, sin pasar por la interface. La interface queda así liberada de la lectura de los S88.
El HSI 88 tiene tres conectores para los decoders S88. Con solo esta ventaja, la lectura de los S88 será tres veces más rápida. El HSI 88 tiene capacidad para tener conectados hasta 31 decoders S88 de 16 puertos cada uno, en cada uno de los tres conectores. Son 496 puntos de detección por cada conector, para un total de 1488.
Por supuesto en Petrabahn no es necesaria toda esa capacidad, pues en la actualidad estoy usando 4 decoders S88 y hay dos más programados para el resto de la maqueta que no está construida.
El manual del HSI 88 recomienda distribuir los S88 en forma pareja en los tres conectores, pues con ello se logra la mayor velocidad de lectura. Así las cosas, conecté dos S88 en el conector izquierdo, dos más en el conector central y dejé el conector derecho libre para los futuros dos. Así quedó de momento:


El HSI 88 debe conectarse además al transformador principal de la maqueta y también a la computadora por medio de un cable USB.
Luego tuve que actualizar la conexión de cada contacto en el TrainController. Para los S88 que quedaron en el conector izquierdo, bastó con cambiar el sistema digital de “Märklin 6051” a “LDT HSI-88 left bus”. Para los decoders 3 y 4, que ahora quedaron conectados al conector central, tuve que cambiar el nombre del sistema digital a “LDT HSI-88 center bus” y cambiar la dirección del decoder 3 para que ahora sea el 1 y al decoder 4 para que ahora sea el número 2. Esto porque la numeración de los S88 es independiente para cada uno de los tres conectores del HSI 88.
A continuación procedí a efectuar una prueba de operación en Petrabahn. Las vías de contacto fueron leídas en forma correcta, ahora directamente del HSI 88. Encontré un inconveniente en uno de los bloques, pero deberé revisar la configuración para determinar si por error dupliqué la asignación de un puerto S88 para dos contactos en el TrainController.
Lo que si es más que evidente es que ahora el 6051 no procesa tanta información. Sólo se activa si hay variaciones de velocidad en las locomotoras o si hay activación de desvíos. Pero el flujo de información es considerablemente menor. Con la maqueta en reposo, quiero decir con todos los trenes detenidos, ninguna schedule activa y ningún desvío en funcionamiento, el 6051 intercambia información con la computadora cada 5 segundos. Con los trenes en operación y con activación de desvíos, la comunicación aumenta, pero a veces pasa hasta esos mismos 5 segundos sin activarse.
Ya contaré más adelante si esto se ha traducido en una mayor estabilidad en la operación por medio del 6021/6051.

lunes, 12 de abril de 2010

Modificación de Decoders K 83 de Märklin (referencia 60830)

He tenido problemas en mi maqueta con el funcionamiento de los semáforos Viessmann 4500. De 5 que compré, solo uno de ellos opera en forma adecuada. Los otros tienden a quedarse trabados en posición de parada (luz roja).
Intentando buscar una solución al problema, consulté a Viessmann y me respondieron que el problema obedecía a que los decoders K83 de Märklin no brindan suficiente voltaje para operar los semáforos. La recomendación de ellos fue comprar decoders Viessmann, los cuales, al ir conectados directamente a un transformador, tendrían el voltaje suficiente.

El asunto no me convenció mucho, pues el semáforo que funciona bien, está conectado a un decoder Märklin. Aún así quise hacer una prueba.
Consultando al amigo Josep Cañadell, me propuso hacer una modificación a un K83 de Märklin, para que funcione en forma similar a los K83 de Viessmann, agregando un condensador de mayor capacidad, en paralelo con el condensador de 200 µf que viene en el K 83, conectando luego ese condensador, por medio de dos diodos, al transformador de la maqueta.

Los materiales necesarios para la modificación son:
1 condensador del 2200 µf y 35 voltios.
2 diodos 1N4004
1 regleta telefónica (clemas)
Cable

Estos materiales son de bajo costo y se consiguen en cualquier tienda de componentes electrónicos.
Para realizar la modificación, fue necesario abrir el K 83 y sacar de la caja la placa de circuito. Debido a que la placa está fijada en su caja con goma de silicón, fue necesario cortar la goma con una cuchilla número 11.
En la parte inferior de la placa, soldé dos cables en los puntos que me indicó Josep y que se pueden ver en el siguiente diagrama:



Use cable de 0,25 mm2, para la conexión a la tarjeta. Con un taladro de mano, perforé un par de huecos en la caja del K83 para pasar los cables. Luego conecté los cables, según el diagrama aquí visto, a los diodos y al condensador. Para ese efecto usé una regleta telefónica o clemas.
El diagrama indica que los diodos se conectan ambos por el ánodo a la patilla negativa del condensador y luego cada uno de ellos se conecta por el cátodo a una de las dos línea vivas del trafo. Esto por cuanto el trafo que utilizo en la maqueta tiene tres líneas (16 VAC – 0 – 16 VAC).
Una vez hechas las conexiones, la instalación quedó de la siguiente forma:



Del K83 sale un cable amarillo que conecté a la patilla positiva del condensador. El otro cable que sale del K83, cable de color café, lo conecté a la patilla negativa del condensador y de ahí a los ánodos de cada diodo. La patilla del cátodo de cada diodo la doblé para que entrara en el conector de al lado y a ellos conecté los dos cables que van hacia el trafo.
Los desvíos que están conectados a ese K 83 quedaron funcionando con mayor fuerza (electromecánica) que los que están conectados a otros K83 sin modificar.
Lamentablemente los semáforos siguen sin funcionar en forma adecuada, lo cual me hace pensar que el problema no es por voltaje inferior, sino alguna falla dentro de los semáforos. Quizás algo similar a las fallas que dan los finales de carrera de los actuadores para desvíos.
Espero en el futuro poder reportar una solución para los semáforos.

miércoles, 31 de marzo de 2010

Panel de Control (maqueta de vía M)

Luego del artículo sobre la construcción del sistema automático en mi maqueta de vía M, me dispuse a tomar algunas fotografías, para presentar el panel de control.

Esta es una vista general de la maqueta y el panel:


A la izquierda se aprecian los dos controles. Una Mobile Station para operación en digital y un transformador de voltaje variable para operación en analógico. Bajo estos controles está el interruptor principal de la maqueta y a su izquierda el selector (ON-OFF-ON) para operar en analógico o en digital.


Este es propiamente el panel de control:



Aqui el panel visto por abajo. Para facilidad de interpretación, invertí digitalmente la foto, para que la posición de los switches coincida con la foto del frente del panel:



Disposición de las regletas o clemas:


Las primeras dos columnas de regletas son la matriz de diodos, para operación de los desvíos triples.

En la tercera columna, las regletas inferiores (sin rotulación) son la interconexión al sistema automático. Como se puede ver, tuve que agregar diodos para evitar retornos de corriente. La parte superior de esa tercera columna son los contactos para desvíos y semáforos.

La cuarta columna tiene en la parte superior la conexión para los bloques de alimentación eléctrica y en la parte inferior la conexión de los switches que controlan la cantidad de giros para el sistema automático.

Finalmente, la quinta columna contiene las conexiones para los dos nuevos bloques que agregué en vía principal.

miércoles, 24 de marzo de 2010

Sistema automático en maqueta de vía M.

El pasado lunes terminé de cablear las modificaciones a mi maqueta de vía M, para instalar un sistema automático de intercambio de trenes. A continuación detallo los distintos pasos.
Para mayor facilidad incluyo el plano de esa maqueta.



Primero aclarar que el sistema automático, lo único que persigue es que dos trenes, inicialmente estacionados en los dos apartaderos ubicados al "norte" del plano, se intercambien en circulación. Sin embargo, cada tren podrá dar 1, 2 o 3 giros por el óvalo, antes de activar la marcha de su vecino.
Los pasos fueron los siguientes:

1)- Construir dos tarjetas de relés que permiten que el sistema de intercambio de trenes se active luego de 3, 2 o 1 revolución del tren que ocupa ese apartadero. La tarjeta, diseñada por el colega ferromodelista Josep Cañadell y modificada sobre la marcha para resolver un par de inconvenientes, fue bastante compleja de alambrar. El diagrama se veía muy sencillo, pero otra cosa fue ya con cable y cautil en mano.
El diagrama del circuito de relés es este:



2)- Los dos inconvenientes fueron: a)- que el relé que dispara el intercambio de trenes no se matenía activado lo suficiente para que los demás relés de esa tarjeta se desactivaran. Esto se resolvió añadiendo un condensador que aumentara el tiempo de activación de ese relé final (RF). b)- Para que ese sistema se activara en 1, 2 o 3 giros, eran necesarios unos switches de palanca (S1) de un polo, triple tiro (SP3T), los cuales no conseguí en Costa Rica y tuve que pedirlos desde EE.UU. Por cierto, les recomiendo la pagina de Future Electronics, para quienes buscan componentes eléctricos y/o electrónicos:

(http://www.futureelectronics.com/en/Pages/index.aspx)

3)- Cuando una tarjeta de relés dispara el intercambio de trenes, debe accionar, simultáneamente, dos desvíos curvos de vía M y dos semáforos de los viejos. O sea 4 solenoides. En pruebas que hice, los cuatro aparatos no cambiaban correctamente, por falta de potencia del trafo de 32 VA. Para solventar esto, sustituí el trafo por uno de 52 VA, se rectificó la corriente a DC y se agregó un condensador de 4700 microfaradios. Con esto la activación de los 4 solenoides se lleva a cabo en forma segura y certera.
4)- Ya que pasé a utilizar DC para desvíos y semáforos, tuve que agregar una resistencia de 100 Ohmios a las bombillas de esos aparatos, pues los 16 voltios AC pasaban a ser 22,7 voltios DC, con el riesgo que las bombillas se fundieran o que se acortara su vida.
5)- Como ahora los desvíos operaban en DC, se imponía fabricar una matriz de diodos para operar los dos desvíos triples de la maqueta, con solo tres botones pulsadores. Ya tenía los botones instalados en el panel de control, pero no podía cambiar de posición derecha a posición izquierda, y viceversa, sin activar primero la posición central. Con la matriz de diodos, se activa cualquiera de las tres espuelas, en forma directa. El diagrama de esa matriz de diodos es el siguiente:



6)- Al probar el sistema automático, resultó que tenía interconexiones entre los desvíos y los semáforos, lo cual causaba que, al operar en forma manual, se cambiaran siempre dos solenoides, no solo el que quería accionar. Para solventar este inconveniente, agregué 8 diodos 1N4004, en las regletas a las cuales van conectados los cables del sistema automático. De esta forma el sistema automático puede accionar dos desvíos y dos semáforos, pero estos no se accionan en pares cuando la operación es manual.
7)- Finalmente, instalé dos switches de un polo un tiro (SPST) para crear dos nuevos bloques de alimentación en el carril principal, de forma que, al operar locomotoras sin decoder, pudierar detenerlas en esas dos secciones de vía.

En resumen, luego de este trabajo, hay 40 regletas de conexión nuevas en el panel de control (80 nuevos cables conectados). Además tengo un trafo de 16 VA para la Mobile Station de Märklin, un trafo de 32 VA para operación en analógico, un trafo de 52 VA, rectificado a DC, para accionamiento de desvíos y semáforos, una fuente de poder de 12 VDC, para la electrónica del sistema automático y una U.P.S. Tripplite, para proteger la Mobile y la electrónica del sistema automático de posibles picos de voltaje. ¡Todo esto en una maqueta tan pequeña!. La que si estará contenta será la compañía que suple la electricidad en mi casa.

Gracias,

Marco Retana Mora
Cartago, Costa Rica

lunes, 22 de marzo de 2010

El pequeño visitante.

He tenido la suerte, en los últimos meses, de tener de visita en mi casa a algunos niños amantes de los trenes.
Esta noche me visitó un vecino de apenas 4 años, pero tremendamente aficionado a los trenes. Tanto que ya tiene su maqueta de trenes de juguete. Tengo una labor de catequesis por delante, porque tan pequeñito y ya resultó con tendencias heréticas :-). Lo había invitado, con su madre a las 6 p.m. Llegó puntual, con su traje de maquinista, gorra y pañuelo al cuello incluidos.
Como es mi costumbre comencé por mostrar la maqueta pequeña (122 x 200 cms) en vía M. La cual para los visitantes primerizos, es "la maqueta" al menos durante la primera media hora. Pocas veces he conversado con un infante que conozca tanto términos ferroviarios. Me hablaba de bielas, plataformas, andenes, cambios, etc. Definitivamente un ferromodelista en potencia, si no lo llega a secuestrar un Playstation o un Nintendo en el camino.
Ya estaba muy contento, cuando le dije, "ahora vamos a ver los otros trenes". Es indescriptible la mirada del niño, de nombre Marcelo, cuando vió Petrabahn (425 x 380 cms). Parecía hormiga en una azucarera, no sabía que hacer. Le permití que moviera un par de trenes con el TrainController y luego activé el programa en una sesión totalmente automática. Quizá s por la inocencia del joven visitante, Murphy no se pudo colar con él, ya que Petrabahn funcionó perfectamente.
Debo dar las gracias a Marcelo, porque por una par de horas me permitió ponerme en contacto con el niño que llevamos dentro. Yo disfruté mucho, viéndolo a él tan contento. No hubo críticas u observaciones de su parte, solo alegría y asombro. No se quejó de su central o de la empresa que fabrica sus trenes.
Como era de esperar, se despidió entre llantos, pidiéndole a su madre "un ratito más". Se fue con la promesa de regresar otro día, para que lo deje "manejar los trenes" los de la computadora y los otros.
Comparto con Ustedes la historia, porque me ha parecido un momento destacable, máxime que el tal Murphy se quedó puerta afuera. .
Gracias,
.
Marco Retana Mora
Cartago, Costa Rica