Decodificador para ventilador de locomotora

Hola.

Como consecuencia de las charlas con el colega forero 7700, surgió la posibilidad de realizar un circuito de estas características, y después de variados ensayos, y todo un verano, pasamos a compartir con todos lo que hemos realizado hasta hoy.

Objetivos y funcionamiento
El objetivo inicial es hacer más vistoso el funcionamiento del ventilador eléctrico que incorpora la locomotora 321 de Electrotrén, y la 1600/1800, si se cambia el mecánico que trae de origen.
Para ello se diseñó un decodificador sencillo que añade algunas prestaciones con respecto a la funcionalidad que incorpora de origen, donde se dispone de una función de marcha/paro únicamente. Es complementario al principal de la locomotora y tiene su misma dirección para simplificar su uso.
Deberá tener un modo de funcionamiento manual y otro automático, en función de la velocidad de la locomotora. Esto parece que no es así en la realidad, pero se trata de añadir un poco de vistosidad al modelo; por eso imaginamos que sea parecido al modo en que funciona el ventilador del motor de los coches: cuando la locomotora está parada, tiene un intervalo largo girando a velocidad mínima, a continuación un tiempo breve a velocidad máxima y luego a una velocidad intermedia, repitiéndose el ciclo continuamente. Cuando circula a velocidad baja, el ciclo es similar al anterior, pero añade un tiempo de pausa con el ventilador parado. Cuando circula a velocidad más alta, el ventilador no se activa.
La velocidad máxima tiene un valor reducido para apreciar el movimiento de las aspas.
El control se realiza por medio de las funciones:
• F9: funcionamiento manual. Pone en marcha o detiene el motor. Tiene prioridad.
• F8: funcionamiento automático. Realiza secuencias cíclicamente en función de la velocidad:
Locomotora detenida:
Mínimo 20 seg.
Máximo 5 seg.
Medio 10 seg.
Locomotora a baja velocidad:
Mínimo 20 seg.
Máximo 5 seg.
Medio 10 seg.
Mínimo 10 seg.
Parado 10 seg.
Locomotora en línea: ventilador parado.

Continuamos:

Circuito
Es clásico: un puente rectificador y condensador convierte la señal DCC de la vía en una tensión continua, un regulador la reduce a los 5V que precisa el microcontrolador, por medio de una resistencia se capta la señal DCC para decodificarla, y una salida gobierna un transistor, digital, que es el que alimenta al motor; éste puede consumir unos 30 mA, y por eso es necesario el transistor; además el motor que hace girar las aspas del ventilador tiene un voltaje de trabajo de unos 3’3V, que se consiguen reduciendo los 5V por medio de dos diodos conectados en serie.

Deco_vent_circuito.png (16.31 KiB) Visto 901 veces

La única particularidad es la incorporación de la resistencia R1, smd encapsulado1210 (potencia 1/4W), a la entrada del regulador 78L05. En los ensayos realizados se apreció calentamiento del regulador debido a la relativamente alta potencia que debe disipar, puesto que alimenta tanto al microcontrolador como al propio motor del ventilador. Su presencia reduce este calentamiento, a costa de ser ella la que se calienta, puesto que la potencia a disipar es la misma, aunque repartida. Si este calentamiento se considera excesivo puede reemplazarse por una resistencia exterior al circuito situada en lugar alejado de la carcasa.
Para estimar su valor, suponemos un voltaje, después de rectificar la tensión de la vía, de unos 16 a 18 V; en ella debe haber una caída del orden de 8 V para que a la entrada del regulador haya al menos 7’5 V que garantizan su regulación. El circuito con el ventilador a máxima velocidad consume unos 30 mA, luego su valor sería, aproximadamente:

Ohm.png (1.14 KiB) Visto 901 veces

El valor comercial más próximo es de 270 Ω; y le correspondería disipar una potencia de P = V x I = 8 x 30 = 240 mW. Como está un poco cerca de su límite, puede reemplazarse por dos en serie que sumen su valor o bien dos en paralelo de 560 Ω. Además el ventilador no siempre estará a su máxima potencia.
Los condensadores C1 y C2 son de Tántalo; C1 con una tensión de trabajo de al menos 25 V, y C2 a partir de 6’3 V. Su capacidad puede ser pequeña (de 1 a 10 μF, C1 mayor que C2) porque la señal DCC es cuadrada y conmuta en tiempos muy breves de unos pocos microsegundos.
Los terminales Cext permiten conectar un condensador electrolítico exterior para amortiguar las pérdidas de contacto que puedan producirse con la vía. Su voltaje de trabajo mínimo debe ser de 25 V y su capacidad lo mayor posible, en función del espacio disponible (330, 470, 1000 μF).

Placa pcb
Se ha tratado de conseguir un tamaño mínimo. Tiene poco más de 30x16 mm. a una cara. La superficie lateral izquierda consiste en un generoso disipador de calor para el regulador 78L05. Si no se observa calor excesivo puede recortarse sin problema para reducir más aún su tamaño.

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La distribución de componentes se ha realizado de manera compacta pero que permita al usuario soldar de manera casera los diminutos componentes. Es importante observar la posición del microcontrolador (la patilla 1 es la única con forma rectangular), el puente rectificador (lleva marcadas las patillas + y -), los condensadores de tántalo (tienen una banda en el terminal positivo), y los diodos (tienen una banda en el cátodo).

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Y las conexiones con el exterior:

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Si el motor tiene polaridad debe conectarse como en el esquema para que las aspas del ventilador giren en sentido correcto.

Y finalmente:

Programa
El programa lee la información de la vía y la decodifica. Cuando detecta su dirección y la activación de las funciones F8 o F9, actúa generando las secuencias indicadas al principio.
Admite direcciones cortas o largas, e interpreta los pasos de velocidad, sea en formato de 28 o de 128.
Al actuar como decodificador auxiliar, las únicas cvs utilizadas son cv1 para su dirección corta, cv17 y cv18 para la dirección larga, y cv29 para especificar cual de las dos es la actual.
Por defecto tiene la dirección 2 en la cv1; lo primero será grabarle la dirección de la locomotora donde irá instalado antes de hacer la instalación en ella, y luego ya se actualizará con todo lo que se les programe, que le afecte.

Todo lo necesario para la realización está incluido en el pdf adjunto. Espero que el compañero 7700 suba algún vídeo mostrando el funcionamiento, porque yo sigo con una conexión a internet tercermundista. Y si alguien quiere alguna aclaración o explicación más detallada, como siempre, estaré encantado de hacerlo.

Saludos,

Germán

Deco ventilador.zip

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Excelente!!!!
Muy bien explicado.
En cuanto tenga un rato, subo unas fotos del prototipo montado y un video funcionando!!

Para mi una de las mejoras sobre el funcionamiento original es que te automatiza el funcionamiento del ventilador con un efecto muy vistoso y de paso te libera la función y la puedes asignar para otros usos. Bravo!!!

Saludos.