jueves, 20 de marzo de 2014

Sistemas de detección de ocupación

La automatización de una maqueta requiere la detección del material rodante. El programa de ordenador debe saber dónde están los trenes en todo momento aunque la detección también puede emplearse para recoger información para el tablero de control óptico (TCO), pero esa es otra historia...   :-)

Este artículo servirá como introducción a los sistemas de detección. En un artículo próximo diseñaremos una barrera de infrarrojos.

Cuando jugamos con nuestra maqueta de trenes con control digital podemos hacerlo de forma "manual", actuando sobre el control y manejando todos los elementos que componen la maqueta. Así seleccionaremos la locomotora, su velocidad, decidiremos cuándo se moverá, y dónde se detendrá, accionaremos los desvíos, los semáforos... TODO se moverá según el ritmo que imprimamos en cada momento... "al estilo analógico"

Podemos colocar semáforos e insertar tramos con bloques que permitan circular varios trenes y que éstos se detengan automáticamente sin que se den alcance. En analógico podemos poner un automatismo que realice un acantonamiento, pero en digital hay que detener los trenes enviando el código adecuado a la locomotora que deseemos detener. Podemos, por ejemplo, bajar las barreras de un paso a nivel cuando va a pasar un tren o que se oiga un sonido cuando otro tren va a entrar en un túnel... Las posibilidades son casi infinitas. La automatización empieza con la detección del material rodante en la maqueta. Si decides crear rutas y/o controlar la maqueta con la ayuda de un ordenador y un programa especializado (Windigipet, iTrain, Train Controller...) es imprescindible que tengas la maqueta totalmente digitalizada y absolutamente necesario que coloques puntos de detección en diversos tramos de vía. Así el programa puede recibir información de dónde están los trenes en todo momento. Se consiguen hacer verdaderas "virguerías" con un programa de este tipo. Por lo general debe planificarse todo minuciosamente durante el periodo de diseño de la maqueta.
Programa en proceso de asociar tramos de detección- Cortesía Luis Carlos Cocodrilo

Para insertar tramos de detección en nuestro trazado de vías el sistema de detección más económico es el corte de railes. Cuando una locomotora circula va recogiendo la corriente eléctrica de ambos railes (sistema 2C o corriente continua) o de los railes y los puntos centrales (pukos en el sistema 3R, de corriente alterna o Märklin). El modo como se detecta el paso de material rodante es algo distinto según el sistema de alimentación que hayas elegido.

Si nuestro sistema es de corriente continua (o 2C) adoptamos por lo general el procedimiento de detección de consumo para saber si tenemos material rodante en un determinado tramo de vía, y así determinar si éste está ocupado. A grosso modo, para construir un tramo de detección se suele aislar una longitud de rail, lo conectamos al rail adyacente (no al rail contrario) a través de un conjunto de diodos, y de ahí a la entrada del popular s88 (*). Cuando una locomotora entra en ese tramo, su consumo eléctrico provoca una caída de tensión en los diodos y el circuito eléctrico asociado proporciona la señal de ocupación al s88.

El material rodante con iluminación también será detectado por este sistema, pero el resto de los vagones no serán "vistos". Esto es porque sus ejes están aislados. Para conseguir detectarlos se coloca en el eje algún dispositivo que provoque algo de consumo. En algunos casos se pintan los ejes y ruedas con un barniz conductor para que exista una cierta continuidad eléctrica. Esto debe hacerse con sumo cuidado, por ejemplo: con una fina capa de barniz conductor. Para proporcionar un cierto paso de electricidad con una resistencia de 1K a 50K ohmios puede ser suficiente, pero si nos pasamos podemos "pintar" una resistencia mucho menor con lo que el barniz puede calentarse y deformar el aislamiento de las ruedas así como presentar consumo elevado para la central. Se pueden soldar resistencias SMD (de montaje superficial) en las ruedas, pero ese sí es un "trabajo de chinos".

En el sistema de corriente alterna (Märklin o 3R) los ejes del material rodante suelen ser conductores, las ruedas del mismo eje no están aisladas entre si (un problema si queremos rodar vagones 3R en maquetas 2C). Para detectar el material rodante basta con aislar uno de los raíles del tramo de vía, y conectarlo al s88. Cuando una locomotora o un vagón entran en el tramo aislado, sus ejes comunican los dos raíles y funciona como un interruptor que proporciona una señal clara de ocupación al s88. Si insertas material rodante de 2C en la maqueta 3R y quieres que éste sea detectado debes comunicar eléctricamente las ruedas. En el caso de usar barniz conductor no es tan delicada la cantidad de barniz conductor a aplicar, o... también puedes cambiar los ejes por unos conductores.


Otro posible sistema de detección es utilizar las vías con microrruptores que proporcionan los fabricantes, previo pago de su alto precio (vía 24994 12,99EUR en 2/2014) ... En 3R están a la orden del día, y pueden incluso discriminar el sentido en el que circula el tren cuando es detectado. Un inconveniente de este sistema es que al estar accionado por el patín sólo detectan las locomotoras y los vagones con iluminación que incorporen patín, no los iluminados por medio de enganches conductores.

Vía Märklin 24994


Podemos emplear también contactos reed instalados entre los raíles pero en este caso debemos instalar imanes en los bajos de las locomotoras y en todo el material que se quiera detectar. Al igual que en sistema anterior el paso del tren se verá como un impulso breve de señal de detección o una sucesión de impulsos. El programa de control de la maqueta debe tener previsto esto. Algo parecido ocurre con microrruptores de las vías y la secuencia de impulsos provocados por distintos patines.

Todos estos sistemas deben planificarse, ya que necesitan instalar tramos de vía especiales y/o modificar vías y, por lógica, lo haremos mientras construimos la maqueta. Después de la planificación y construcción de la maqueta es muy difícil hacer modificaciones ESPECIALMENTE SI YA HEMOS DECORADO. ¿A quién no se le pone la piel de gallina con sólo pensar en levantar las vías cuando ya está presente la decoración?... (vías pegadas, balasto ya tendido, pasos a nivel, césped, puentes...) ¡UNA PESADILLA!.

Un sistema de detección alternativo es el uso de infrarrojos. Un emisor y un receptor se colocan enfrentados, uno a cada lado de la vía. Así se instala una barrera luminosa de luz no visible. Cuando el material rodante interrumpe el haz de luz, el detector informa al s88 de que está pasando un tren. Este sistema SÍ podemos instalarlo con la maqueta construida, ya que no requiere levantar la vía y nos permite hacer pruebas antes de su instalación definitiva.

Si no colocamos el emisor y el receptor de manera perpendicular a la vía podemos hacer que el tren se detecte de manera continua, que no se "vea" un impulso por vagón.


Barrera perpendicular vs. oblicua



Existen algunos diseños de detectores reflexivos, el emisor y el receptor están en el mismo punto. Es posible instalarlos entre las traviesas pero al contrario que el sistema emisor-receptor no se puede evitar que dejen de detectar los espacios entre vagones. Se puede alargar el impulso temporizándolo, pero no se pueden evitar los "problemas" si el tren va muy despacio o si se detiene justo con el espacio entre vagones sobre el detector.

A priori puede parecer que un detector por infrarrojos no es barato, pero los tramos de vía de detección comerciales, especialmente los que incorporan microrruptores, son caros, y necesitas una cierta cantidad de ellos. Un módulo de detección por infrarrojos suele incluir al menos 4 conjuntos de detección. Pero la realidad es que los detectores por infrarrojos son fáciles de construir y pueden ser muy económicos, aunque lógicamente no tanto como un corte en las vías.

Los detectores más simples pueden confundir la iluminación ambiente con la del emisor infrarrojo y provocar falsas detecciones. Lo ideal es que se incorpore un circuito que filtre las posibles interferencias, que permita que el detector únicamente responda a la interrupción de la barrera de luz y no se vea afectado por luz incandescente directa o por tubos fluorescentes próximos.


(*) El s88 es un sistema de detección-información que recoge señales directamente de las vías o a través de detectores de ocupación, e informa a una central o a un ordenador a través del bus s88. Existen evoluciones del bus s88 como el s88n, el HSI88, RS...


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