DESVIOS

El tema de los desvíos en modelismo ferroviario es curioso, porque todas las marcas fabrican los desvíos con las mismas técnicas de la etapa analógica, es decir con motores de bobina doble que requieren un impulso de corriente para moverse en sentido o en el otro. La forma de controlarlos era y sigue siendo con un par de botones, de forma que apretando uno, el desvío se ponía en un sentido y apretando otro, se ponía en sentido contrario. Bueno, alguna excepción hay, como Kato o Rokuham, pero la inmensa mayoría mantiene el tipo de motor de bobina doble. También hay desvíos sin motor para que el usuario coloque alguno de los que se venden sueltos (Gaugemaster por ejemplo) pero al final, casi todos son también de doble bobina.

El tema es que los sistemas digitales también tienen que acabar accionando esos desvíos que nacieron hace más de ochenta años, y para ello recurren a sistemas más o menos complicados que al final consiguen simular.... que alguien ha apretado un botón.

Vamos a repasar qué problemas presenta el manejo de los desvíos cuando se emplean en una instalación analógica y ver si podemos hacer algo para superar esos problemas aplicando algo de electrónica.

Como decíamos la forma de accionar esos desvíos es mediante un par de botones o algún artilugio que haga el mismo efecto por ejemplo un conmutador SPDT (on)-off-(on). Este conmutador tiene tres posiciones y al soltar la palanca se queda siempre en el centro. Si lo presionamos hacia un lado conecta el borne central momentáneamente con uno de los bornes laterales, y si lo presionamos lo hace con el otro borne. Pero al soltarlo y volver al centro quedan desconectados los tres bornes.

La animación anterior muestra el esquema de funcionamiento de un desvío de bobina doble alimentado por la corriente de un transformador. A la izquierda tenemos el caso de utilizar dos pulsadores P1 y P2 que cuando se accionan dejan pasar la corriente a una o a otra bobina del desvío. A la derecha los dos pulsadores se han sustituido por un conmutador SPDT (on)-off-(on) S1 que hace exactamente el mismo efecto. Adviértase que ambos casos los pulsadores o el conmutador vuelven a la posición de inactividad después de que manualmente se haya actuado sobre ellos. La razón es que no se puede mantener circulando la corriente por la bobina de un desvío porque se quema en unos cuantos segundos. Hay que tener cuidado de no mantener el pulsador o el conmutador activado demasiado tiempo para no producir este problema.

En primer lugar, aclaremos que aunque en el esquema se dibuja un transformador, y por lo tanto esto implica que trabaja con corriente alterna, el circuito funciona exactamente igual con corriente continua. De hecho funciona mejor con corriente continua porque se evita el sonido de chicharra de los desvíos al moverse.

Esto, para un manejo manual de los desvíos, funciona bien, pero aparece ya la primera pega: no hay una forma sencilla de conseguir tener en un cuadro de mandos una señalización que indique permanentemente la situación de cada desvío. Es posible hacerlo si el desvío tiene los llamados interruptores de final de carrera, o si ponemos un relé biestable en paralelo con cada desvío, pero no todos los desvíos tienen esos interruptores y poner un relé a cada desvío sólo para tener señalización parece demasiado.

Pero los mayores inconvenientes aparecen cuando se quiere automatizar el funcionamiento de los desvíos, es decir que sean accionados por los propios trenes al pasar por determinados puntos. La idea inicial sería sustituir los pulsadores manuales del esquema anterior por sensores de paso, de alguno de los tipos ya comentados (Reed, Hall, etc) tal como se hacía en el esquema del bloqueo automático. Esto es algo habitual cuando se quieren hacer estaciones automáticas en las que van entrando y saliendo los trenes a las vias que están libres.

Pero aquí aparece una dificultad grave: Cuando circula corriente (alterna o continua) por la bobina de un desvío, nos encontramos con que la intensidad puede ser desde unos 200 mA (en un desvío de escala Z) hasta más de 1,5 A (desvíos PECO con motor bajo tablero). Quiere esto decir, que ni siquiera para escala Z podemos utilizar un sensor de tipo Hall, y seguramente tampoco un sensor Reed, porque sobrepasan su capacidad. Además esto es para un solo desvío, pero es normal que para estaciones automáticas precisamente, haya que activar varios desvíos al mismo tiempo, con lo cual las intensidades se sumarían. Desde luego podemos de nuevo recurrir a relés que se activen con los sensores y conmuten la corriente de los desvíos, pero es una complicación importante.

El tercer problema es que si tenemos desvíos cuyas bobinas consumen por ejemplo un amperio y queremos mover dos o tres a la vez necesitaremos un transformador de 2 o 3 amperios, que es aparato caro y voluminoso. Y no se puede escatimar porque si ponemos por ejemplo un transformador de 1,5 amperios y en un momento dado le pedimos 2 amperios, la tensión bajará al activarlo, con lo cual el desvío se moverá de forma incierta o no se moverá.

Esto es lo que pasa con muchos aficionados que compran una "caja de iniciación" que trae un transformador que sirve tanto para la tracción como, con una segunda salida "auxiliar" o de accesorios, utilizada para mover los desvíos. Lo normal es que esos transformadores tengan una potencia de unos 500 mA con lo cual es muy fácil que a la hora de mover desvíos, estos no se muevan o se queden a mitad de camino. Y en cuanto el desvío está un poco sucio o si se atasca con gravilla o flocado, ya no se moverá.

Y por supuesto, si tenemos desvíos conectados a sensores que mueven más de un desvío a la vez, no tenemos forma de poner además un mando manual que actúe solo sobre uno de los desvíos, ya que al hacerlo se moverán siempre al mismo tiempo los que estén asociados por el automatismo. Es el mismo problema que teníamos con el bloqueo automático.

Bueno, pues la solución es parecida a la aplicada para el caso de los bloqueos, pero en este caso es un poco más electrónica. La imagen siguiente presenta el DDESVIO3 que es desarrollo que hice hace unos años (en 2015) para mejorar el manejo de desvíos en maquetas analógicas.

Este circuito es doble, es decir que sirve para dos desvíos de forma independiente (La D inicial significa eso). Se hace asi para aprovechar mejor las entradas y salidas disponibles en los circuitos integrados que se emplean.

En la imagen, vemos que en la parte izquierda de la placa hay una clema idéntica a la que veíamos en el BLKS03. Es decir son ocho entradas a las puertas lógicas más una borna de alimentación para los sensores Hall, mas una borna de tierra.

Las ocho entradas son cuatro por desvío, dos para las dos entradas que pondrá el desvío en recto, y otras dos para las que lo pondrán en la posición desviada. O sea que tenemos solo dos entradas independientes para cada función, en vez de cuatro como tenía el BLKS03. En general son suficientes. Estas entradas se activan con solamente microamperios mientras que la salida puede entregar pulsos de 2 Amperios a 18 voltios. O sea que queda resuelto el problema que impedía emplear sensores Hall o Reed porque con un solo sensor Hall podemos activar un montón de entradas. Por otra parte, al igual que con el caso de los bloqueos, al tener dos entradas por función, podemos usar una compartida con otros varios DDESVIO3 para realizar automatismos y usar la otra entrada para un mando manual que actuará de forma independiente para cada desvío.

Otra cosa que queda resuelta de un plumazo, es el tema de los leds para señalizar la posición del desvío en un cuadro de control. Directamente este circuito tiene unas bornas para conectar unos leds que se encenderán según la posición del desvío. Ni siquiera se necesita poner resistencias a los leds.

Una característica interesante, es que cuando se desconecta la alimentación de la maqueta, naturalmente de apagan todos los leds, pero el circuito mantiene una memoria para que al volver a encender la maqueta, se enciendan los leds adecuados según estaban los desvíos cuando se apagó (si se han movido a mano en el intervalo no coincidirán) Esta memoria tiene una duración de unas 100 horas, pero si se desea prolongar este periodo puede hacerse conectando una pila de 9 V en las bornas rotuladas "BAT".

Pero eso también tiene solución, aunque no directamente con el DDESVIO3, El dispositivo que resuelve eso se denomina CDU (Capacitor Discharge Unit o Unidad de Descarga de Condensador)

Esto produce un pico de intensidad muy fuerte, pero de cortísima duración que es capaz de mover cualquier desvío o cualquier grupo de varios desvíos sin vacilación, pero enseguida la intensidad baja a un valor muy bajo y por lo tanto, por mucho que dejemos el mando presionado, es imposible que llegue a quemarse la bobina de un desvío. Así que conseguimos dos cosas: asegurar el movimiento de los desvíos y evitar el riesgo de quemar las bobinas.

Hay otra ventaja: El transformador que necesitamos usar para alimentar la CDU debe ser un transformador pequeño, por ejemplo de 200 o 300 mA y por lo tanto pequeño y barato. La razón de que sea suficiente ese transformador, es que no se utiliza para mover los desvíos, sino para recargar el condensador, cosa que tarda dos o tres segundos.

El DDESVIO3 está preparado para funcionar con una unidad de CDU conectada en su entrada de alimentación. Si se hace así, al activar una de las entradas de DDESVIO3 se obtendrá en las salidas a las que se conectan los desvíos el pulso de alta intensidad que produce la CDU.

Un dato importante es que la intensidad de la descarga se autolimita en función de la impedancia de las bobinas del desvío, de manera que el mismo circuito funciona con desvíos de mucha potencia como con desvíos mucho menos potentes como los de escala Z sin ningún peligro.

También puede utilizarse DDESVIO3 e incluso con CDU para señales mecánicas (semáforos de brazo móvil) que muchas veces también resultan un poco reacios a moverse completamente.

Una cuestión que conviene aclarar es que mientras que se necesita un DDESVIO3 para cada dos desvíos, la CDU es una sola unidad para toda la maqueta. Hay que pensar en la CDU como una fuente de alimentación especializada en desvíos.

En el siguiente video podemos ver una estación automática en funcionamiento. Cada vez que llega un tren desde la derecha, es dirigido automáticamente a la primera vía que esté libre. El tren entra en esa vía y avanza hasta el final donde se detiene automáticamente. Simultáneamente el tren que estaba en la siguiente vía se pone en marcha y sale hacia la izquierda.

Como se ve en el video todo el proceso, tanto de dirigir los trenes a los apartaderos libres como de parar y arrancar los trenes es completamente automático y además tiene un reflejo visual en el cuadro de mandos que se ve en algunos momentos, con leds amarillos que indican el estado de los desvíos y con leds de color ámbar que indican los tramos de parada que están activos o parados.

Todo ese sistema que consta de ocho apartaderos y una vía de sobrepaso, se maneja con cuatro módulos DDESVIO3 y ocho módulos BLKSo3.