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COME REALIZZARE UN CIRCUITO ELETTRONICO PER LA GESTIONE DI DUE TRENI

SU LINEA A BINARIO UNICO CON RADDOPPI

di Edgardo Rosatti

SCOPO

L'impianto proposto, gestisce il funzionamento di due treni che viaggiano in senso opposto su di una linea a binario unico in una configurazione del tracciato ad anello chiuso, cioè un ovale con due raddoppi per le coincidenze. In alternativa, è possibile adattarlo per realizzare una linea "punto a punto" con due stazioni di testa ed un raddoppio.

Questo circuito è ideale per tutti coloro che desiderano dotare il proprio plastico di una linea secondaria che sia indipendente dal tracciato principale e che funzioni in modo semiautomatico o automatico. Esso prevede anche la possibilità di gestire tutte le funzioni in manuale, demandando all'operatore il controllo della circolazione treni.

LIMITAZIONI

Lo schema è valido solo per gli impianti di modellismo ferroviario dotati di linea aerea con doppia alimentazione in corrente continua a 12 Volt. Un treno verrà alimentato attraverso i due binari di corsa e l'altro mediante la linea aerea di contatto tramite pantografo. Una delle rotaie sarà alimentata in comune ai 2 circuiti e sarà quella che prevede i sezionamenti per il blocco elettrico. Quindi sono necessari due trasformatori indipendenti per la trazione.

Inoltre, i motori dei deviatoi devono essere del tipo con "disinserzione automatica delle bobine" o a fine corsa, in quanto sono sempre alimentati dai relè della centralina come vedremo in seguito. 

SENSORI

La prima cosa che serve per circuiti di questo tipo è un "rilevatore di posizione del treno". Cioè un sistema che ci informi del passaggio di un treno in un determinato punto del tracciato. Se non conosciamo la posizione del treno non saremo dei bravi capostazione e sicuramente rischieremo un disastro ferroviario...

Io ho optato per i rilevatori magnetici che sono pratici ed efficienti e ho scelto l'accoppiamento traversine/magneti del catalogo H0 Roco. Tuttavia, esistono anche altri tipi di rilevatori; ottici, a pedale, ecc...  Tutti comunque devono essere in grado di chiudere un interruttore al passaggio di un treno che verrà rilevato dalla centralina di controllo.

LOGICA

La logica di questo impianto è molto semplice. In condizioni di riposo, i deviatoi del raddoppio instradano i treni sul binario di sinistra e si fermano in stazione prima di un segnale di partenza che sarà disposto a via impedita. Quando i due treni sono entrambi in raddoppio, si attiva un temporizzatore che simula il tempo di fermata ed i treni sostano per un pò in stazione per consentire l'incarrozzamento dei passeggeri.

Passato questo tempo, i treni partono automaticamente e sfilano dal raddoppio passando sopra ad altri sensori che resettano l'impianto per far si che al prossimo passaggio si ripeta la sequenza appena descritta. I treni sono partiti e si incroceranno al secondo raddoppio che è identico al primo e il ciclo si ripete all'infinito. 

RADDOPPIO

Immaginiamo un binario che tramite un deviatoio si sdoppia per ospitare due treni. Poi tramite un altro deviatoio ritorna essere un unico binario. Decidete voi la lunghezza del raddoppio, l'importante è che i treni che intendete far transitare non intralcino il transito sul binario attiguo (regola della traversa limite).

Ora stabilite su quale dei due binari i treni devono sostare (di solito a sinistra) e posizionate un segnale di partenza presso la zona che precede il deviatoio in uscita del raddoppio. Visto che stiamo lavorando in analogico, dovremo prevedere anche un sezionamento posto prima del segnale di partenza per fermare il treno prima del segnale stesso. La stessa cosa la ripetiamo per il binario attiguo.

CENTRALINA

La centralina è collegata ai rilevatori sui binari e quando leggerà che entrambi i treni sono stazionati nel raddoppio attiverà un timer che dopo qualche secondo farà intervenire due relè (comandabili anche in manuale). Essi alimenteranno le rotaie e disporranno i segnali di partenza a via libera. I treni partono e liberando la stazione resettano il dispositivo che sarà pronto per una successiva gestione. Nello schema elettrico possiamo individuare 4 distinti blocchi così definiti:

- rilevatore di presenza del treno (4 per raddoppio);

- set-reset 1;

- set-reset 2 (uguale a set-reset 1);

- timer e relè di gestione (temporizzatore).

Il rilevatore di presenza del treno è composto da un interruttore magnetico (reed) ed un fotoaccoppiatore tipo 4N35.Per il mio impianto, ho usato un prodotto disponibile sul catalogo Roco H0 composto da una traversina contenente l'interruttore reed ed un piccolo magnete da incollare sotto la motrice, possibilmente verso il lato anteriore della stessa.

La traversina si deve collocare in una posizione all'interno del tratto di rotaia sezionata come visibile nel disegno a destra alla posizione "set 1" e "set 2".Quando la motrice dotata di magnete attraverserà la traversina reed, si fermerà perché troverà il sezionamento disalimentato e attiverà l'interruttore magnetico mandando un impulso alla centralina di controllo. Non è importante che la motrice stazioni proprio sopra il reed, anche se lo supera basterà per un tempo sufficiente a far si che l'impulso giunga all'ingresso "set" del blocco "set-reset 1".

Questo impulso è gestito dal sopracitato fotoaccoppiatore 4N35 per eliminare le inevitabili interferenze prodotte dai lunghi cavi utilizzati nei plastici e che disturberebbero gli ingressi del chip SN7410 (set-reset).In pratica, anche utilizzando 10 o 20 metri di cavo possiamo collegare il reed alla centralina senza che questo la disturbi.

Per la cronaca, il fotoaccoppiatore 4N35 ha al suo interno un led luminoso ed un fototransistor simulando così un relè con la caratteristica di non avere parti in movimento, cioè è un microrelé allo stato solido.

Ora che l'impulso è giunto all'ingresso "set" del blocco "set-reset 1" avremo che il transistor (BC517) posto in uscita verrà eccitato. Tradotto vuol dire che la centralina ora sa che il treno A è giunto in stazione e rimane in attesa. Tutto questo discorso, vale anche per il treno B che sarà collegato al blocco "set-reset 2". Quindi, quando il treno B entrerà in stazione ecciterà il reed "set2", si fermerà e manderà un impulso al blocco "set-reset 2" che ecciterà a sua volta il suo transistor BC517. Sempre traducendo, ora la centralina sa che anche il treno B è giunto in stazione. In questa condizione abbiamo i 2 transistor BC517 eccitati ed in conduzione e verrà alimentato l'ultimo blocco che è il temporizzatore.

TEMPORIZZATORE

Il treno A è giunto in stazione e aspetta il treno B, ma anche al contrario. Quindi A e B sono in stazione e parte il temporizzatore. Nello schema proposto, il temporizzatore aspetta circa 4-5 secondi prima di attivarsi e quando lo fa eccita un relè. Per aumentare o diminuire il tempo di attesa è possibile aumentare o diminuire proporzionalmente il valore del condensatore elettrolitico contrassegnato da un asterisco visibile nello schema (per es. 220 microFarad raddoppia il tempo). 

Gli ultimi 2 relè visibili in basso a sinistra sono pilotati dal relè del temporizzatore e controllano il sezionamento e il segnale di partenza abbinato ai 2 binari del raddoppio e sono tutti a doppio deviatore come evidenziato. A relè eccitati i segnali si dispongono a via libera, i deviatoi si muovono in quanto sono collegati ai segnali e i sezionamenti si alimentano facendo partire i 2 treni in sicurezza.

A questo punto dobbiamo far si che l'impianto si resetti per poter gestire nuovamente il movimento, in quanto i nostri treni sono sfilati dal raddoppio che ora è pronto per una successiva gestione. A questo ci pensano i reed posizionati all'uscita del raddoppio (reset1 e reset2) che verranno attivati dai 2 treni dopo essere ripartiti che resetteranno i blocchi "set-reset1" e "set-reset2".

A questo punto tutto riparte  dalla condizione iniziale di riposo in attesa di un successivo transito. 

NOTE

Le motrici da utilizzare ed i convogli ad esse abbinate dovranno essere studiate per garantire un funzionamento pulito e lineare. Nel mio impianto che è di soli 2,30 x 1,00 metri, ho utilizzato con ottimi risultati vetture molto lente a 2 assi. Ma nulla vieta di pensare un po' più in grande, l'importante è dimensionare bene gli incroci per adattarli ai convogli che volete far circolare. 

ALIMENTATORE DEL CIRCUITO ELETTRONICO E FUNZIONAMENTO MANUALE

L'alimentatore è composto da due trasformatori. Il primo eroga 15 V in corrente alternata che alimenterà direttamente i deviatoi ed i segnali (se ne avete già uno potete utilizzarlo senza problemi). Il secondo eroga 12 V in corrente alternata e alimenterà il circuito di stabilizzazione che fornirà le due tensioni di 12 e 5 V in corrente continua necessarie al funzionamento delle centraline.

Queste due alimentazioni (5 e 12 Vcc) passano prima per un doppio deviatore che stabilisce se l'impianto dovrà funzionare in manuale o in automatico. In posizione "Automatico" verrà alimentata la centralina che inizierà a lavorare partendo da una condizione di "riposo".

In posizione "Manuale" verranno alimentati solamente i relè di controllo degli incroci tramite i deviatori con la dicitura "+12 Vcc MANUALE" visibili in basso a sinistra dello schema della centralina. In questa condizione saremo noi che decideremo se arrestare o meno un treno nel raddoppio e/o quando farlo ripartire.

REALIZZAZIONE PRATICA

Per realizzare questo circuito, potete utilizzare la tecnica che preferite in base alle vostre esperienze sui montaggi elettronici;

- circuito sperimentale su basetta "millefori",

- circuito stampato su basetta incisa.

Le basette sperimentali "millefori", sono comunemente vendute nei negozi di elettronica in vari formati e si presentano come basette in vetronite preincise con i fori per il montaggio dei componenti spaziati di 2,54mm (1/10 di pollice) in verticale ed in orizzontale. Esse sono molto pratiche e comode, ma richiedono una certa esperienza ed attenzione perché una volta saldati i componenti è necessario cablarli tra loro utilizzando corti spezzoni di cavo elettrico.

La basetta incisa richiede una lavorazione particolare per realizzarla ma è più pratica nel montaggio dei componenti, in quanto i cablaggi sono già previsti sul circuito.

Per agevolare chi volesse intraprendere la realizzazione di questo progetto, metto a disposizione il master del circuito in formato CDR (CorelDraw) e PDF per la fotoincisione dello stesso e se proprio non ve la sentite di farvelo da voi posso fornire il circuito stampato già pronto e forato per l'assemblaggio dei componenti.

Centralina e alimentatore.

Circuiti stampati.

 

Errata/Corrige:

Nel disegno del circuito stampato è presente un errore nei collegamenti del timer. Lo schema elettrico è corretto, ma se seguite le indicazioni del circuito stampato, ricordatevi di apportare le modifiche riportate nel disegno in PDF che potete scaricare sotto. Qui sopra è visibile in foto la modifica (filo azzurro). 

Binario_Unico_Componenti Binario_Unico_Circuito_Stampato Alimentatore_Circuito_Stampato Alimentatore_Componenti

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