Y claro, la siguiente pregunta es: ¿Se puede construir un controlador PWM?

La respuesta es afirmativa, pero hay diversos niveles de terminación: cualquier aficionado a la electrónica puede construir este circuito:

Que como vemos lleva solo dos circuitos integrados: NE555 y L293D y unos pocos componentes más, y lo puede montar sobre una protoboard o realizar una placa de circuito impreso para el montaje. Si conectamos la entrada J1 a una alimentación de 12 voltios en la salida J2 tendremos una tensión PWM con una frecuencia aproximada de 50 Hz. Conectando esta salida a las vías, ya podemos hacer rodar una locomotora de escala N . Ajustando el potenciómetro RV1 controlaremos la velocidad, y con el conmutador SW1 controlaremos el sentido del movimiento.

Es curioso que esa forma de funcionamiento, que a primera vista es la más avanzada, fué la que primero hice funcionar, y solo después de bastante tiempo empecé a diseñar y construir controladores autónomos, es decir, que funcionan generando la señal de control PWM, por si mismos, sin necesidad de ordenador y sin necesidad de un programa de ordenador, y que por lo tanto incorporan los elementos de mando correspondientes.

Aunque hubo algunos ensayos previos (por eso éste se llama PWM04) el primero que funcionó de manera fácil y segura es el que se ve en la imagen siguiente, y que responde al esquema reproducido al principio, y está preparado para ser construido sobre una placa de circuito impreso, con elementos mecánicos para montarlo en una caja o en un tablero de mando. Asi que encargué unas placas de circuito, y el controlador PWM04 pasó a tener el aspecto de la imagen siguiente. Como acostumbro, di a conocer estos dispositivos en los foros y en mi blog, acompañados de algún vídeo demostrativo que llamaron bastante la atención.

El siguiente modelo en salir al mercado (en 2016) fué el PWM71 que es muy parecido exteriormente ya que se pretendía que se pudiera sustituir un PWM04 instalado en un tablero de control, por un PWM71. En la imagen parece más sencillo que el anterior, pero hay que tener en cuenta que este controlador tiene dos placas superpuestas.

Lo que si fue novedoso es utilizar una frecuencia muy baja, del orden de 30 - 40 Herzios cuando la inmensa mayoría de los controladores PWM para otros usos emplean frecuencias de kiloherzios. Los decoders suelen crear corriente PWM de la misma frecuencia que la corriente digital, que es del orden de 20 kiloherzios.

Normalmente se huye de frecuencias bajas porque si estamos en la gama de frecuencias audibles, es normal que algunas partes de las locomotoras entren en resonancia y produzcan ruidos de esa frecuencia. Por eso se va a frecuencias por encima de la gama audible. Sin embargo en mi diseño, al hablar de frecuencias de menos de 40 Hz nos salimos de la gama audible por abajo, de manera que si la locomotora emite algún sonido, es de una frecuencia muy baja y "suena a motor".

Tampoco me pongo una medalla por eso. Por casualidad el primer diseño de circuito PWM que copie de Google, usaba esa frecuencia tan baja. Luego me di cuenta de que si usaba frecuencias más alta, o la locomotora emitía sonidos, y si iba todavía más arriba, funcionaba peor, así que fue un descubrimiento casual.

Y también descubrí que en mi sistema, la corriente se genera en el controlador PWM que se conecta a la vía, y por ella debe recorrer varios metros hasta alcanzar la locomotora. Por el contrario en una locomotora digital la corriente PWM se genera en el decoder, a uno o dos centímetros del motor. Entonces si hacemos recorrer metros a una corriente de alta frecuencia, lo normal es que llegue deformada y por eso las frecuencias altas en mi sistema van tan mal. Con una frecuencia mucho más baja, la corriente prácticamente no se deforma.

En el siguiente vídeo, se puede ver un controlador PWM71 manejando una locomotora de escala Z. SE ha conectado un osciloscopio donde se puede visualizar la corriente PWM que está generando el PWM71 y como, en función del anchp de pulso, varía la velocidad de la locomotora.

En una vista más cercana de la pantalla del osciloscopio, se pueden ver algunos datos numéricos que informan de las características de la corriente PWM en cada momento. En particular tenemos la Frecuencia, que es prácticamente fija (en este caso 39 Hz) El Duty o porcentaje de ciclo que da la relación entre la anchura de pulso y el periodo, y que varía prácticamente de cero a cien, y la tensión RMS que indica el valor eficaz de la señal generada, es decir cuál sería la tensión de una corriente continua que produjera el mismo efecto en la locomotora. (varía entre o y 5 V porque ésta es la señal de control que luego se lleva a la etapa de potencia para generar la corriente de tracción con la tensión correspondiente a la escala, 9 V para Z)

Como conclusión: de todo este proceso de años se ha llegado a un diseño simple y robusto de un circuito electrónico capaz de controlar los trenes analógicos sin hacer en ellos modificación alguna, consiguiendo un control de velocidad mucho más preciso que con cualquier otro transformador.

Merece la pena contemplar el siguiente vídeo donde aparece una locomotora analógica de escala Z controlada por un controlador PWM. Concretamente un PWM71.

Queda claro, que hemos dado un primer paso en la dirección propuesta: aplicar una considerable mejora en el funcionamiento de los trenes analógicos, aplicando un dispositivo electrónico que sustituye a los clásicos transformadores de corriente continua. Evidentemente se trata solo de una mejora en el control de la locomotora, de modo que no se acerca a las prestaciones de un sistema digital, pero tiene la ventaja de que basta sustituir el (o los) transformador analógico de una instalación, para obtener automáticamente una mejora en el comportamiento de TODAS las locomotoras, por antiguas que sean, sin necesidad de hacer ninguna manipulación en ellas.

Mas adelante veremos que apoyados en este primer paso se pueden obtener otras prestaciones adicionales que, en algún caso se acercan a las de los trenes digitales. (Por ejemplo paradas y arrancadas progresivas ante señales).