Primeros pasos

1. Lo analógico y sus limitaciones

Ya sea con corriente continua o alterna; 6 V, 12 V o más; batería o red eléctrica, los primeros trenes eléctricos funcionaban en modo analógico: los motores eran controlados directamente por la fuente de alimentación, que se variaba para cambiar la velocidad de la locomotora. El principio evolucionó más o menos a lo largo del siglo XX hasta llegar a dos sistemas analógicos, uno que funciona en 12 V con corriente continua, y el otro, en 20 V con corriente alterna. Este segundo sistema, que es muy específico, hoy en día solo es promocionado por la marca Märklin y no se abordará en este libro.

Desde hace años, la mayoría de los trenes eléctricos funcionan con 12 V y corriente continua. En la práctica, el voltaje suele ser de 14 a 16 V. Por lo tanto, la velocidad de la locomotora es más o menos proporcional al voltaje aplicado a los raíles (rieles en Hispanoamérica). Si se desea cambiar la dirección del tren, basta con invertir el sentido de la corriente, tal como se define convencionalmente para hacer avanzar la locomotora. Debe aplicarse un voltaje positivo al carril derecho y uno negativo al carril izquierdo, en el sentido de la marcha del tren.

El funcionamiento analógico tiene el mérito de ser sencillo de aplicar y poco costoso. Estas son sus únicas ventajas. En cuanto es necesario que circulen varios trenes por la misma vía, reducir la velocidad...

1. La central DCC

Es el corazón del sistema. Permite controlar trenes, pero también puede programar las variables de configuración. Un panel de control permite el pilotaje simultáneo de varias locomotoras. Existen en distintos tamaños, más o menos transportables y más o menos sofisticados.

2. El booster

El booster, que suele estar integrado a la central, es un amplificador de potencia destinado a convertir la señal proveniente del microprocesador, a menudo modulada en 0/5 V de unas decenas de miliamperios, a una señal modulada en +18/-18 V de 2 a 5 A (o incluso más).

Si se quiere hacer circular muchos trenes de forma simultánea, sobre todo si estos están iluminados por completo, rápidamente se necesita instalar boosters adicionales. Las centrales DCC suelen tener una salida directa para amplificadores adicionales.

3. El programador DCC

Este aparato está dedicado exclusivamente a la programación de locomotoras. Desde el punto de vista electrónico, se basa en gran medida en los circuitos electrónicos de una central DCC y su programa también tiene muchos puntos en común con el de una unidad de control. La diferencia es que solo alimenta un apartadero separado del resto de la red para la programación en modo de servicio, que es la única forma de cambiar las direcciones de las locomotoras. Un...

1. Una rápida presentación

Para llegar a lo anteriormente descrito, hacen falta algunos microprocesadores. Afortunadamente, los Arduinos son muy asequibles.

La gama Arduino es especialmente variada, ya que se adapta a muchos usos. Suficiente para que uno pueda encontrar el microcontrolador más adecuado a cada propósito. Los precios son bastante variables, dependiendo de si compra un Arduino auténtico o sus variantes chinas, mucho más baratas, pero también menos fiables (es una elección). El tamaño del circuito también es variable y esto influye esencialmente en el número de entradas y salidas disponibles; hay una diferencia significativa entre el muy grande Mega2560 y el muy pequeño Nano. El Uno, de tamaño intermedio, tiene unas dimensiones similares a las de la mayoría de los módulos de expansión disponibles en el mercado.

2. El Arduino Uno

Se trata del modelo más clásico de la gama. Es práctico, ya que hay muchas extensiones disponibles (en forma de shields -escudos- que se conectan a la placa principal). Su variante Leonardo deja más memoria libre para el usuario. Este modelo también dispone de una funcionalidad USB adicional, pero que no se utiliza para el control de trenes.

Se puede utilizar para hacer una central simplificada, como veremos más adelante, o un programador de CV (variables de configuración). Pero...

1. La instalación

Hay muy buenos libros dedicados a la programación de Arduino, en particular el de Ediciones ENI: Arduino: Aprender a desarrollar para crear objetos inteligentes. Por lo tanto, el lector completamente principiante hará bien en empezar por leer un libro de este tipo. En esta sección, solo se explicará un mínimo estricto.

Para programar un Arduino, sea cual sea, necesita un entorno de desarrollo (o IDE: Integrated Development Environment), un ordenador y un cable USB. Nada más. Es esta sencillez de implementación el origen del éxito del concepto Arduino.

El entorno de desarrollo puede descargarse directamente del sitio web oficial en la siguiente dirección: https://www.arduino.cc/en/Main/Software

Está disponible para Windows (como ejecutable estándar o en Windows app), macOS o Linux (incluso hay una versión para Raspberry Pi). También puede utilizar el editor web, que ni siquiera requiere instalación. La siguiente dirección contiene toda la información necesaria para instalar el entorno de desarrollo:

https://www.arduino-france.com/tutoriels/ide-arduino-installation-et-utilisation/ (en francés)

https://programarfacil.com/blog/arduino-blog/arduino-ide/#Donde_descargar_Arduino_IDE (en español)

Para desarrollar en Arduino, también necesita bibliotecas o librerías que permitan interactuar inmediatamente con los periféricos, sin tener que volver a desarrollar todo el código necesario. Las bibliotecas oficiales están disponibles en la siguiente dirección:   https://www.arduino.cc/en/Reference/Libraries

Hay muchas otras disponibles en Internet, en particular en GitHub.

La instalación del entorno de desarrollo no es difícil. En Linux, depende en gran medida de la distribución instalada. Algunas...

1. KiCad

KiCad es un programa de diseño de circuitos electrónicos de código abierto. Está disponible de forma gratuita para Linux, Windows y MacOS. Incluye los siguientes elementos:

Creado en 1992, ha sido mejorado progresivamente y ahora cuenta con todas las funcionalidades necesarias para el trabajo profesional. Es con KiCad que se han creado todos los esquemas y circuitos impresos de este libro.

El programa puede descargarse desde su sitio web oficial: https://www.kicad.org/

2. Los circuitos impresos

En este libro se proponen numerosos circuitos. Todos ellos, disponibles para su descarga en tres formatos:

La mayoría de los circuitos presentados en este libro son de doble cara por razones de compacidad y, aunque hay pocas vías (cambios de cara), la finura del grabado de las pistas (las más finas varían entre 0,25 mm y 0,4 mm) hace que...