Lógica cableada vs. lógica programada en la maqueta

¿Lógica cableada o lógica programada en la maqueta? Una curiosidad.

(Este post fue publicado inicialmente en CTMS casi idéntico, pero un par de aficionados me han sugerido su publicación aquí. Quien esté en ambos foros es posible que ya lo haya visto. Me excuso por ello)

Muchas maquetas de modelismo ferroviario actuales, sobre todo digitales, llevan algún automatismo. De inercias, de control de desvíos, de acantonamientos, de gestión de estaciones ocultas, de bucles de retorno, de iluminaciones en locomotoras, de señales luminosas o mecánicas, etc. O simplemente de todo. Pero ¿y en 1979?

En mi buceo por encontrar referencias para aprender algo de automatismos aplicados al modelismo ferroviario tropecé en 1979 con un libro en 3 partes (200 páginas en total) bajo el título de “L’electricité au service du modelisme” y con el subtitulo “Electrification des réseaux de chemin de fer modelès” escrito por P. Chenevez publicado en su 1ª edición en ¡1967! por la editorial LocoRevue.

Portada del Tomo 2 del libro de Chenevez .jpg (367.18 KiB) Visto 3905 veces

Al leerlo me pasó como a los alumnos de aquel profesor que escribió un tratado de Estadística en 3 tomos, que decían: el primer tomo lo entienden él y dios, el segundo tomo solo lo entiende dios y el tercero no lo entiende ni dios. Pues así. Libro de nivel, pero con el que aprendí un montón. Aunque estén en francés se entiende muy bien la dimensión de lo que exponen. Casi nada de lo que cuenta es aplicable hoy, pero impresiona lo que este modelista ferroviario era capaz de hacer… Enormemente curioso e ilustrativo. Entre otras muchas cosas, aprendí, si quieres automatizar, donde hay que hacer los cortes en los raíles para los acantonamientos que te evite todo arrepentimiento posterior…

fmco (de CTMS) ha localizado los enlaces en pdf para descargar los 3 tomos:

Tomo 1: http://cefti35000.free.fr/@@PdF-/@Elect ... enevez.pdf
Tomo 2: http://cefti35000.free.fr/@@PdF-/@Elect ... enevez.pdf
Tomo 3: http://cefti35000.free.fr/@@PdF-/@Elect ... enevez.pdf

Y manos a la obra. Diseño una maqueta de dimensiones reducidas para aprender y practicar lo que en ese libro vi. Básicamente el circuito de vías era un anillo exterior y un bucle interior con entrada desde el anillo al bucle y salida desde el bucle al anillo. El aspecto exterior de la maqueta, con fotos machacadas por lo años era:

El diseño del plano de vías de esa maqueta con su esquema de automatización, usando relés, según aprendí en ese libro, fue la base para abordar el cableado. Este es el diseño:

Descripción somera del automatismo (puede saltarse):

• Son 8 cantones cada uno con su relé correspondiente que se activan automáticamente al ocuparlo el tren y 4 desvíos + 1 para la vía de estacionamiento. Cada desvío tiene también su relé, pero no representado en el dibujo.
• El encendido de las luces de las señales se obtiene combinando el estado de la ocupación de los cantones y de la situación de los desvíos según la lógica expresada en el esquema de los contactos de los relés de dichas señales.
• La maqueta tiene 2 fuentes de alimentación, no representadas en el dibujo, una para velocidad rápida y la otra para lenta, que los relés conmutan automáticamente para cada cantón en función de cómo esté la señal de salida del cantón.
• Si la señal está en rojo, conmuta a velocidad lenta en todo el cantón hasta la zona de parada junto a la señal (en rojo en el esquema), donde los relés han cortado la alimentación y se detiene el tren. Si la señal está en verde, conmuta la alimentación a velocidad rápida sin detenerse el tren.
• Los trenes siempre circulan en el mismo sentido, no pueden invertir la marcha, salvo en los cantones c12 y c13 de la estación, que puede invertirse usando un interruptor del panel de control que activa un relé de inversión asociado.
• Los desvíos se cambian desde el panel de control por medio de interruptores que activan/desactivan su relé asociado y éste cambia el desvío e influye en las señales y la alimentación.

(SI hay curiosidad añadida. Simbología de los contactos de los relés: XnY. Siendo X: B cantón, D desvío, H Inversión. n: número de relé. Y: letra del contacto del relé de A a L. Ejemplo “B12C” es relé del cantón B12 contacto C)


Utilicé unos 16 relés de IBM de los años 50, (los mismos que usaba el autor del libro referido) obtenidos de desguace de algunas de sus máquinas, como el de la figura. Es un relé con 12 contactos inversores que obviamente basculan todos a la vez (los había también de 6 y de 4 contactos):

Relé IBM 12 contactos.jpg (110.32 KiB) Visto 3905 veces

El caos del cableado, colocado por debajo de la maqueta, quedó así:

Todo funcionaba y funcionaba bien, pero después de tenerla funcionando me hice algunas preguntas, todas ellas pensando en relés (el digital no existía):

• ¿Y si quiero que los trenes puedan circular en los dos sentidos?
• ¿Y si quiero unir dos cantones en uno?
• ¿Y si quiero añadir la posibilidad de que se pueda rebasar una señal en rojo?
• ¿Y si quiero doble tracción en cabeza o en cabeza y cola?
• Etc…

Ninguna respuesta a esas preguntas afecta al trazado de las vías, no implica cambiar el trazado de vías, cambiarlo sería otro asunto, otras funcionalidades. Pero si implican cambiar la lógica de cómo están funcionando los automatismos, es decir: aunque no se toquen las vías habría seguramente que añadir más relés y lo más importante, recablear los relés ya existentes. Estamos en lógica cableada y los cambios en esta lógica se hacen cableando. Esto es muy hostil, muy inseguro y muy laborioso.

Conclusión: tenía que pasar de la lógica cableada a la lógica programada. Los cambios deben ser solo en la configuración de los dispositivos o programación del software. Cuanto más dispositivos configurables o programables mejor. Los cables se ponen solo una vez cuando haces la maqueta. Y ya está. Piénsalo bien antes, pero después los cables es mejor no tocarlos.

No era fácil en esas décadas finales del siglo pasado el paso de la lógica cableada a la lógica programada. No había ordenadores (o muy caros). Tampoco había estándares. Lo intenté con Rockwell AIM65 (4K octetos de memoria...) programando en ensamblador, pero era una máquina pequeña, incómoda y difícil.

Tocaba esperar. Y más tarde aparecieron los IBM-PC y sus clónicos. Y mientras bajaban los precios, nace el estándar DCC. Y después dispositivos con posibilidades de configuración o programación. Para entonces ya sabía programar. Me lo estaban poniendo en bandeja…

Y entonces si. Comencé a pensar y a diseñar en mi primera maqueta controlada por ordenador bajo el sistema operativo MS-DOS (que los antiguos conocemos y hemos usado...).

Esta:

Tablero de Control Óptico en la pantalla del ordenador:

Boceto de la Orografía (Dibujo de Javier G.F. ¡Gracias!):

Aunque funcionó muy bien, le faltó la construcción de la orografía y de la decoración...

Recuerdo la visita de una maqueta que funcionaba por medio de relés rotativos decàdicos, como los antiguos de telefonía.

Cada ruta estava definida por un número de tres cifras. Las cifras de las unidades y de las decenas eran de 10 dígitos, mientras que la cifra de las centenas era de 3 cifras. Las rutas se establecían por medio de un disco telefónico.
En total habia un primer conjunto de dos relés que daban las cifras 1, 2 o 3. Para cada cifra se activaba un relé decádico rotativo por lo que en este nivel había 3 relés rotativos. Y para cada posición habia otro relé rotativo: total 30 relés rotativos. En total podía hasta programar unas 300 rutas distintas.

No sé que fué de este proyecto ni si se conserva, creo que nunca llegó a funcionar completamente y el proyecto quedó abandonado.

Mi sueño es poder conseguir algún relé rotativo decádico para poder jugar con el!!!!

Os dejo un enlace a un vídeo que no tiene que ver con trenes pero es para ilustrar como funciona un relé rotativo:

He ojeado una vez y por encima todas las páginas de los tres volúmenes y creo que al final sudaba...
Lo que hemos ganado con la tecnología digital. Doy gracias a Dios por haberme permitido disfrutar de ella, porque me ha dado la impresión de que con la analógica, o bien nunca hubiera intentado nada, o peor, me habría frustrado porque jamás me habrían funcionado a la vez tantas las cosas como harían falta.

¡ Gracias Fantito (y Paco) por compartir tan interesante información !

A Fantito y Norber.

Me consuela que alguien también se peleara con los relés (aunque se aprende bastante), pero como dice Norber, bienvenido lo digital. Yo ya tuve mi experiencia...

Fantito, ignoro si conoces la maqueta de la DB en Nuremberg, yo la he visto un par de veces y tiene unos bastidores enormes llenos de relés para controlarla.
Solo pensar que detrás de este enorme Puesto de Mando hay tal complejidad de lógica cableada impresiona...
Ellos dicen que hay 5.000 relés. Construida en 1960 y aún activa.

DCC160 escribió:

A Fantito y Norber.


Fantito, ignoro si conoces la maqueta de la DB en Nuremberg, yo la he visto un par de veces y tiene unos bastidores enormes llenos de relés para controlarla.
Solo pensar que detrás de este enorme Puesto de Mando hay tal complejidad de lógica cableada impresiona...
Ellos dicen que hay 5.000 relés. Construida en 1960 y aún activa.

Nuremberg Puesto de Mando.jpg

Yo visité esta maqueta de Nuremberg hace unos 10 años y me impresionó mucho oir la sinfonia de ruidos de los relés que salian de los bastidores de la pared. Auténtica sinfonia!

La maqueta y demostración funcional tuvo un resultado de 10. Que tiempos analógicos!!

Slds.

Josepsfs

Norber escribió:

Lo que hemos ganado con la tecnología digital. Doy gracias a Dios por haberme permitido disfrutar de ella, porque me ha dado la impresión de que con la analógica, o bien nunca hubiera intentado nada, o peor, me habría frustrado porque jamás me habrían funcionado a la vez tantas las cosas como harían falta.

A pesar de lo que dice Norber “bienvenido lo digital”, a lo cual me apunto con rotundidad, sigo sin poder desterrar los relés, (y bienvenidos sean) para ciertos automatismos imprescindibles. Hasta el punto en el que, asumiendo que mi última maqueta (https://www.galiban.es) es 100% digital, me doy cuenta de que los relés están ahí:

• Bucles de retorno. El programa sabe cuando un tren está entrando en el bucle de retorno y cuando está el tren completo dentro del bucle. Es entonces cuando activa los relés que invierten la polaridad del cantón. 6 relés para dos bucles.

• Pasos a nivel. El programa sabe cuando un tren se aproxima o ha superado ya un paso a nivel. Activa/desactiva el relé que enciende/apaga las señales o el que mueve el motor que baja/sube las barreras. 2 relés.

• Farolas. El programa sabe por el reloj interno cuando se acerca el ocaso o el amanecer. Es entonces cuando activa/desactiva los relés que encienden/apagan las diversas farolas. 4 relés.

• Carbonera. Esta fábrica o carbonera tiene 1) Electroimán para descargar las vagonetas a una tolva. 2) Un motor para la cinta transportadora que sube el carbón de una tolva al silo. 3) Otro electroimán para cargar las vagonetas desde el silo. EL programa en el PC recibe la orden de activar cualquiera de estos 3 elementos (pantalla táctil Arduino) y activa/desactiva los relés correspondientes por un tiempo medido para asegurar que no se quemen los electroimanes. 3 relés.

Eso sí, 15 relés, (sin contar los 35 asociados a los motores de los desvíos para alimentar el corazón y enviar la retroseñal de su posición) pero todo gestionado desde el programa en el PC y que envía a la Intellibox las órdenes DCC para activarlos/desactivarlos.

¡Los relés no han muerto en la lógica programada! ¡Vivan los relés!

(Vista de la Carbonera, toda telemandada. Referencia Arnold 6821. Hace muchos años que Arnold dejó de ofrecerla en su catálogo y quizás alguien no la conozca):

En el post de ayer faltaba un relé más. Olvidado. Es este:

• Altavoz de estaciones. Cada estación tiene dentro un altavoz para dar avisos de llegada y salida, cada una con su propio locutor/locutora. Como el PC solo da un canal de audio, un relé se encarga en la maqueta de redirigir la voz de ese canal a una u otra estación según convenga. 1 relé.

En total 16 relés: Bucles de retorno (6), Pasos a nivel (2), Farolas (4), Carbonera (3), Altavoz de estaciones (1).

Creo que hay un pequeño malentendido sobre los relés y la lógica cableada y programada.

Podemos hablar de dos funciones (no necesariamente tipos, podrían ser todos iguales) de relés en un sistema de lógica cableada, los relés de "toma de decisión" y los relés "de acción".

Estos últimos son los que cambian las señales, actúan sobre los motores de agujas, activan o desactivan una zona de parada, etc. son como las neuronas motoras del cuerpo y aunque algunas se puedan sustituir por transistores de estado sólido, a veces, por separación galvánica, es mejor poner un relé (o un optoacoplador, en algunos casos), pero se necesitan con cualquier tipo de lógica que estemos utilizando.

Los relés de "toma de decisión" son los que se sustituyen por la lógica programada (que recuerdos, estuve a punto de hacerme con AIM65 ) y ahí sí que se gana en flexibilidad.

Pero en general, hablando de similitudes, tenemos neuronas sensoriales (retromódulos, detección de paso, etc.) proceso (lógica) y neuronas motoras (relés)

Por lo demás, siento mucho respeto por los diseños que he visto de lógica cableada pues con lo rígidos que son, son pequeñas maravillas, es algo así como las barras de bloqueo en un puesto de agujas y señales en sí, representan una lógica de toma de decisiones para evitar señalizaciones incorrectas o mover una aguja cuando una señal da vía libre sobre un talón.

Un saludo

Hola “El Matao",

Ha sido un placer leerte en todo lo que dices. Intuyo que en electricidad y electrónica lo tienes peleado mucho más que yo y bienvenidas tus opiniones.

- Podemos hablar de dos funciones (no necesariamente tipos, podrían ser todos iguales) de relés en un sistema de lógica cableada, los relés de "toma de decisión" y los relés "de acción".

Nunca en mi pasado o presente se me habría ocurrido tal distinción de los relés como los relés de "toma de decisión" y los relés "de acción", pero que una vez sabida, es absolutamente obvia. Tu distinción me parece sobremanera esclarecedora y acepto y hago mía con mucho agrado tu aclaración. Entiendo entonces, y corrígeme si me equivoco, que incluso un mismo relé puede actuar con unos contactos de "toma de decisión" y otros contactos del mismo relé como de "acción".

Veo entonces que los relés de la actual maqueta parecen todos de “acción” y que toda la lógica está en el programa y eso me consuela. :-)

- que recuerdos, estuve a punto de hacerme con AIM65

Tu añoras no haberte hecho con el AIM65 y yo lamento haberlo vendido. Me hubiera gustado tenerlo hoy como miniordenador histórico, como seguro que otros conservan su Spectrum o su Commodore u otros similares de la época...

Un saludo y gracias por tus palabras

Gracias por tu comentario.

Básicamente lo que se hace es generar un diagrama de puertas lógicas del tipo si esto Y aquello entonces lo otro por ejemplo Si el cantón 01 está libre y el cantón 02 está libre entonces pones la señal de entrada al cantón 01 a verde que sería un Y lógico sobre las dos condiciones de entrada.

Este Y lógico se puede hacer por un microcontrolador (que pueda preguntar por el estado de ocupación de los cantones 01 y 02) o por un circuito con una puerta lógica de tipo Y o por dos relés, sustituyendo de esta forma (hay circuitos equivalentes para otras puertas lógicas, XOR, NO, NAND, NOR, ... y con múltiples entradas.

rele.PNG (7.84 KiB) Visto 3107 veces

En el ejemplo anterior se utilizaría una puerta Y con sus entradas negadas de forma que el aspecto verde de la señal sólo se encenderá si ninguno de los dos sectores está ocupado.

rele2.PNG (22.7 KiB) Visto 3107 veces

Y a partir de aquí, ya lo que quieras, como puedes ver, el número de relés crece y mucho

Sobre de utilizar un mismo relé como "toma de decisión" y "salida" normalmente no lo vería, aunque puede utilizarse para comprobar un punto intermedio de un diagrama lógico.

Un saludo

Llegados a este punto, recomiendo la visualización de esta serie de 12 videos sobre como funcionan los relés.

Es muy ilustrativo!!!!!!!

Estoy fascinado con este hilo y los aportes que habéis hecho. Hace años que voy detrás de hacer un panel de mando que emule el BEM que hubo en el Alacant-Dénia y con esta entrada voy a volver a intentarlo.
Saludos

mascarat escribió:

Hace años que voy detrás de hacer un panel de mando que emule el BEM que hubo en el Alacant-Dénia y con esta entrada voy a volver a intentarlo.

¿Lógica de barras de bloqueo, lógica cableada o lógica programada? ¿O nada de lógica?

Ahora en serio, estaría bien una imagen del panel de mando para hacerse una idea…

Un saludo

A “El Matao"

Escribo esto porque si conoces el AIM65, tienes que estar ya jubilado y con algo de tiempo libre…

Con tus observaciones sobre los relés me has hundido en la curiosidad. A raíz de los libros ya comentados de Chenevez, los he usado y he diseñado con ellos siguiendo sus páginas, pero sin diseños conceptuales. Retomo el viejo esquema de mi primera maqueta de lógica cableada que mostré en el primer post de este hilo. Este:

Una duda. Está redondeado con círculo verde la luz verde de la señal luminosa S13. Su encendido o no, depende del estado de los relés D1, B11, D2, B12 (incluso del B41, pero lo olvidamos) según se ve en la figura. ¿Qué función booleana sería?

Otra duda. Están redondeados con círculo rojo los contactos que son parte del relé del desvío D1, que se activa/desactiva manualmente con un interruptor desde el Panel de Control. Se usan 7 contactos de ese relé para la lógica de encendido de las señales S12, S13 y S31 y para la alimentación de zonas de parada en los cantones C13 y C31. No está en el esquema un octavo contacto que es el que activa las bobinas del desvío, que tienen interruptor de fin de carrera. ¿Cómo catalogarías a este relé, de "toma de decisión" o de "salida"?. Yo no lo tengo claro…

Pero vaya, la curiosidad no va más allá, tampoco merece la pena enrollarse con esto. Es por si nos entretiene… Es un esquema que ya pasó a la historia.

Saludos de nuevo

Interesante cuestión.

A ver, un problema que puedo ver es que no estoy seguro de si todos los contactos están representados en la posición de reposo, pues por ejemplo el D1F está hacia abajo mientras que los D1G y D1E están hacia arriba.

Pero supongamos que están en la posición de reposo, entonces analicemos el circuito de esa luz verde.

Vemos que D1 debe estar en reposo siguiendo la rama inferior ya tenemos (D1 y ...)
(el "y" son por que la salida va a la entrada del siguiente contacto, si hubiese más de uno habría un "o" como veremos)

Veamos los puntos suspensivos, B11 tiene que estar como está o sea ¬B11, lo añadimos (D1 y ¬B11 y ...)

Después del ¬B11 viene el D2, pero hay dos posibles caminos según esté en reposo o no, así que añadimos un "o"

(D1 y ¬B11 y ((D2 y ...) o (¬D2 y ...))) siguiendo sería (D1 y ¬B11 y ((D2 y ¬B41) o (¬D2 y ¬B12)))

Mañana te intento poner el esquema de puertas.

Dices que D1 se controla por un interruptor en el tablero, lo que no sé es cómo se controla D2.
B11, B12 y B41 parece que se controlan por ocupación de cantones

Un saludo

"D1 se controla por un interruptor en el tablero, lo que no sé es cómo se controla D2.
B11, B12 y B41 parece que se controlan por ocupación de cantones"

Te agradezco tu mensaje anterior pero si me lo permites pospongo los comentarios para un poco para más adelante. Ahora solo una respuesta rápida a las dudas.

Aunque habría que repasar el funcionamiento del diseño para asegurarlo, supongo que efectivamente todos los contactos están en reposo en el esquema.
Todos los desvíos, D1 a D4, se controlan por interruptor desde el tablero.
Todos los relés de cantones "Bxx" se activan/desactivan al ocupar/liberar el tren el cantón.

Seguimos...

Bueno, lo prometido es deuda

Aquí tienes el diagrama que te prometí

S13-verde.PNG (9.3 KiB) Visto 2655 veces

básicamente lo que dice es que para que esa señal tenga el aspecto verde encendido deben cumplirse tres cosas
1) que el interruptor D1 esté en la posición activa
2) que el sector B11 esté libre
3) según que el interruptor D2 esté activo o no, los sectores B41 o B12 deben estar libres (respectivamente)

Revisando el esquema, la señal S13 está abajo a la izquierda, justo antes de una aguja, el interruptor D1, como dices controla la aguja situada a la derecha y supongo que en su posición activa está a paso directo, correcto como condición para estar la señalo S13 en verde, pero además, se necesita que el sector B11 esté libre (tramo superior hasta la siguiente aguja) y según esté la aguja mandada por el interruptor D2 (la superior izquierda) los tramos B12 (el más externo) o B41 (el más interno que va hacia el "8") estén libres, veo que si esta última condición no se cumple, el aspecto presentado por la señal S13 será ámbar, como se ve en el siguiente esquema.

S13-ambar.PNG (10.92 KiB) Visto 2655 veces

Muy instructivo

Gracias a “El Matao" por sus magníficos diagramas de puertas lógicas sobre como poner a verde o a ámbar la señal S13 del cantón B13.

Llegado a este punto, un resumen de 6 diferentes modos de expresar, cablear o programar el como poner a verde la señal S13 del cantón B13.

Expresado en lenguaje coloquial:

Código: Seleccionar todo

      Si   (desvío D1 a la izquierda y NoHayTren en cantón B11  y
          ((desvío D2 a la izquierda y NoHayTren en cantón B41) o
           (desvío D2 a la derecha   y NoHayTren en cantón B12)))
     entonces encender luz verde de la señal S13.

Con relés

Canton 13 Relés.jpg (1.43 MiB) Visto 2578 veces

Con puertas lógicas

Canton 13 Verde Puertas lógicas.jpg (1.43 MiB) Visto 2578 veces

En expresión lógica formal:

Código: Seleccionar todo

Señal en verde si: (D1 y ¬B11 y ((D2 y ¬B41) o (¬D2 y ¬B12)))

o bien:

Código: Seleccionar todo

 Si
 (D1 AND NOT(B11) AND ((D2 AND NOT(B41) OR (NOT(D2) AND NOT(B12)))
 señal en verde

En sintaxis de lenguaje de programación :

Código: Seleccionar todo

  if (D1 && !B11 && ((D2 && !B41) || (!D2 && !B12)))
      semaforo_S13_verde = SI;

DCC160 escribió:

mascarat escribió:

Hace años que voy detrás de hacer un panel de mando que emule el BEM que hubo en el Alacant-Dénia y con esta entrada voy a volver a intentarlo.

¿Lógica de barras de bloqueo, lógica cableada o lógica programada? ¿O nada de lógica?

Ahora en serio, estaría bien una imagen del panel de mando para hacerse una idea…

Un saludo

Discilpad si contesto con retraso.
El original funcionaba con logica cableada.
El cuadro de mando es como este y tengo unas hojas que describen la secuencias de trabajo. Difiere un poco ya que el cuadro de la foto no tiene botones +/-

Lástima que la foto se vea un poco borrosa!!!