miércoles, 11 de diciembre de 2013

Masa común: "tranqui... yo controlo"

En la anterior entrada vimos los diferentes tipos de etapas de potencia de las centrales digitales y boosters y que podría ser peligroso mezclar dispositivos de diferente tipología. En este artículo trataré de mostrar esos riesgos con casos reales. Hablamos de masa común frente a puente en H, pero para que la masa común funcione correctamente debe cablearse bien, no vale simplemente con conectar juntos todos los cables marrones... profundizaremos en esto en un próximo artículo.


Hemos visto que hay dos tipos de etapas de potencia y que no es conveniente mezclarlas. Algunos modelistas no son totalmente conscientes de esto y prueba de ello son las averías que pueden producirse al hacerlo.

Cuando conectamos una central tipo "H-bridge", al estilo 2C DCC (Ecos, CS2...) con un booster de masa común (6017) y los alimentamos con un único transformador, si sólo aislamos los pukos lo que hacemos en realidad es cortocircuitar los semiconductores de las etapas de potencia:




El trazo negro muestra el camino que sigue la corriente (cortocircuito) cuando conduce T3. Es sólo un ejemplo.

Aún en el caso de que aislemos tanto los railes como el conductor central entre dos tramos alimentados por la central y el booster, cuando el material rodante pase, hará cortocircuito en el instante en que patín y ruedas comuniquen las dos zonas. Al ser un cortocircuito de breve duración, en la mayoría de los casos se activará la limitación de intensidad de la central y/o del booster. En ese momento el dato digital que está siendo transmitido puede quedar corrompido y el decodificador de la locomotora (todos los decodificadores conectados en realidad) deberá ignorarlo.  Imaginaos que la locomotora se detiene en ese instante, el cortocircuito persistirá. Si no se suspende el suministro de corriente pueden averiarse los semiconductores de potencia. Algo parecido sucede si conectamos una central de masa común como la Intelibox con un booster DCC casero como los cientos que se encuentran por internet (1).

Además de los cortocircuitos que podemos encontrarnos en la salida de potencia tenemos otro "punto caliente": la salida para booster que tiene la central. El ejemplo lo proporciona los casos reales que he encontrado:






La central funcionaba bien salvo que no había salida de señal por el conector del booster Märklin. Los componentes y pistas quemados están localizados junto a la salida de booster (conector de 5 vías). Mientras el resto de los componentes tienen resistencias que podrían proteger el circuito que controla esa salida, la señal de masa (pin 4) tiene un componente que está quemado y que a su vez ha "tostado" parte de la placa. Se ha tenido que sanear el circuito y colocar una resistencia de 0 ohmios SMD 1206 en lugar del componente quemado. Se pudo comprobar que el circuito integrado  también estaba averiado. Al desoldar el circuito integrado SOIC14 hubo que sanear las pistas que ocultaba. Se soldó un nuevo integrado y la Intelibox funcionó correctamente.

Volviendo al esquema donde podíamos ver marcado con trazo negro el camino del cortocircuito, en el caso de esta IB, el camino más corto resultó ser el retorno de masa a través del conector del booster.

Para tratar de evitar que voviera a suceder se ha instalado un fusible rearmable (polyswitch) en el cable. Sospecho que el componenrte quemado de la IB era en realidad un fusible rearmable en formato SMD.




En otra Intelibox, abierta por otra avería, pude ver el mismo componente quemado, pero, en este caso presentaba alguna continuidad, por lo que los booster conectados aún funcionaban. Las dos Intelibox fueron compradas de segunda mano en Ebay...

En el final del primer artículo mencionaba la campaña de cambio de booster por parte de Märklin. En la circular se mencionaba que se había provisto al nuevo booster 60174 de aislamiento galvánico. Este tipo de aislamiento es una barrera que permite pasar a las señales de un lado a otro (de la central al booster y viceversa) de manera que circulan las órdenes digitales, pero no existe continuidad eléctrica entre el lado del booster y el de la central. Así las corrientes que circulen entre la central y las vías no pueden dañar los circuitos de la central entrando por el conector del booster. Algunas centrales modernas disponen de aislamiento galvánico, la IB no.

¿Te interesaría un circuito de aislamiento galvánico para proteger tu central?

(1) Diseñar un puente en H no es una cosa trivial, os lo digo por experiencia. Los esquemas de booster que están en internet emplean, en su mayoría, circuitos integrados "todo en uno" del estilo del L298, L6203 o LMD18xxx. Según el fabricante están protegidos térmicamente, contra cortocircuitos y están "vacunados" contra el maltrato. Esto es simplemente irreal. La responsabildad de la protección del circuito es de su diseñador. Una Intelibox , una 6021 o un 6017 tienen transistores de salida capaces de manejar 8 y 12A continuos, y disipan hasta 90W, cuando está previsto que las centrales entreguen a la maqueta entre 3,5 y 4A, los circuitos integrados de potencia no tienen ese margen de seguridad.

3 comentarios :

  1. Hola:

    No se si por "miedo escénico" o por qué razón me han ido llegando preguntas por email. Creo que puede ser interesante compartirlas en el blog. Aunque el email que copio a continuación no ha sido el único, éste y los siguientes que me lleguen serán respondidos en el artículo correspondiente.

    El último email se refiere a este artículo y dice (respondo a continuación:

    ... efectivamente puede producirse un corto en la salida del transformador, se me ocurren las siguientes preguntas:

    1.- Al producirse el cortocircuito, ¿qué componente es más probable que “casque” primero, el secundario del transformador o el transistor T3?

    2.- Si se emplea un transformador distinto para cada uno de los booster/estación de control de ese circuito, ¿evitamos ese problema?, quiero decir, aunque juntemos las masas de salida de los booster de los dos tipos, no se produciría el cortocircuito, y por tanto ese problema no existiría, lo cual me lleva a la tercera pregunta:

    3.- ¿Podríamos juntar masas siempre que los booster/estación de control con salida en H tenga cada uno su propio transformador y por otro lado los de masa común sí pueden compartir un transformador, pero distinto de los de salida en H?...

    Las respuestas:

    1- Depende del transformador y de la central. Probablemente salte la protección térmica si el trafo la tiene y detectemos el problema más tarde. Si el trafo es de los que llaman "cojotrafo" o de varios cientos de vatios sin la correcta protección por fusibles puede peligrar el transistor. Ya he cambiado transistores de potencia en varias 6021 y alguna Intelibox. No he sabido de ningún transformador quemado, probablemente nadie me lo ha "confesado"...

    2- Si, siempre que los transformadores no estén en "contacto eléctrico". Si no tienen continuidad las entradas de los diversos booster/centrales no debería haber problema. Esto es imperativo para un modelista del sistema de 2 railes, pero los del sistema Märklin debemos "cambiar el chip" al menos hasta hace poco (vease el comentario acerca del cambio de boosters por parte de Märklin). Recuerda asimismo que las salidas de los booster con puente en H deben estar "sincronizados". Si en uno de ellos intercambias las conexiones de los cables rojo y marrón el material rodante, al pasar de un sector a otro cortocircuitará los dos booster.

    3- Tal vez sí, pero no te lo recomiendo porque la única manera de evitar todos los problemas sería que todos los booster con puente en H y contiguos tengan su entrada optoacoplada. Si no es así deberías ir con cuidado, ya que cuando los trenes pasen de una sección a otra podrían cerrar algún circuito si las entradas de los booster no están optoaisladas.

    Además como dificultad añadida (y muy importante) de mezclar material están los circuitos de detección de ocupación. ¿Acaso pondrías en el tramo con puente en H un s88 con detector de consumo y con masa común un s88 estándar?. Recuerda la Intelibox de este mismo artículo.

    Saludos

    Luis

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  2. Luis, gracias. Entiendo que hay que tomar precauciones, pero de alguna forma confirmas lo que yo pensaba.

    No entro en el tema de los S88 que comentas porque no acabo de entender las implicaciones del uso del uno o el otro en cada caso. Sí sé cómo funcionan los de un tipo u otro, pero no llego a los posibles problemas que parece que anuncias.

    Otra cosa y esta de tecnología, pero del blog. Cuando entré en él ayer podía leer perfectamente tu comentario, pero esta mañana las letras aparecen en color blanco, lo que hace muy difícil poder leerlo, salvo que se "marque" todo el texto, las pone azules y sí puede leerse. ¿A qué puede ser debido?

    de nuevo muchas gracias y un saludo

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    Respuestas
    1. Hola:

      Hay gente que usa los s88 "normales" con las CSx y les funciona bien, pero hay tendencia a dar falsas detecciones puesto que salen a la luz con más facilidad los posibles problemas "latentes" debidos al mal trazado de los cables o mala construcción de las vías de detección, y que pueden no manifiestarse en sistemas de masa común. Lo "correcto" sería utilizar detectores de consumo con etapas de puente en H, pero nada impide utilizar un tipo u otro de s88 con las dos tipologías de etapa de potencia, siempre y cuando no conectes a las vías el cable común o de masa que está presente junto a las entradas de los s88 estándar. Incluso Märklin ha sacado s88 con detectores de consumo. ¿Las consecuancias de hacerlo mal? : me remito de nuevo a la IBX del artículo... y cuidado con Ebay...

      Sobre las letras blancas, "la cosa" es que no se me da muy bien la programación de CSS en el blog. Arreglamos una cosa y estropeamos otra... Creo que ahora ya está solucionado.

      Saludos

      Luis

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