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COME REALIZZARE UN IMPIANTO ELETTRICO PER LINEE PUNTO A PUNTO

di Edgardo Rosatti

L'impianto proposto consente di realizzare un automatismo per gestire la circolazione di un treno in una linea punto a punto che viaggi avanti-indietro tra due stazioni chiamate Nord e Sud.

Nella figura sottostante è rappresentato lo schema a blocchi del circuito:

 

La linea ferroviaria con le due stazioni Nord e Sud, è rappresentata dalla linea nera nella parte alta del disegno su cui viaggerà il treno avanti e indietro. In prossimità delle stazioni, vi sono i sensori che rilevano il transito del treno e sono collegati alla centralina SET-RESET.

Quando il treno giunge in una delle due stazioni, invia un impulso che verrà letto dalla centralina e attiverà l'automatismo che provvederà a fermarlo disalimentando le rotaie.

Nel frattempo, un temporizzatore simula la fermata e rialimenta la linea con polarità invertita facendo ripartire il treno in direzione opposta dopo un tempo prefissato. A questo punto il ciclo si ripeterà all'infinito tra le due stazioni.

L'operatore potrà gestire la velocità del treno attraverso il consueto trasformatore per la trazione senza che questo influisca sull'automatismo.

Schema elettrico: 

Lo schema elettrico è composto da tre blocchi così definiti:

- rilevatore di presenza del treno (due elementi);

- set-reset (o simulatore di relè bistabile);

- temporizzatore (due elementi). 

Rilevatore di presenza del treno.

E' composto da un fotoaccoppiatore (4N35) in grado di chiudere un interruttore allo stato solido ottenuto da un accoppiamento ottico tramite un diodo led e un fototransistor.

Quando il sensore reed si chiude, il led (piedini 1 e 2) si illumina ed i contatti 4 e 5 si chiudono mandando a massa l'uscita. Questa uscita è collegata agli ingressi del secondo blocco set-reset che lo pilota direttamente.

Il motivo per cui utilizziamo questo particolare componente è dovuto al fatto che nei plastici solitamente si usano cavi molto lunghi per cablare i vari componenti del circuito. In alcuni casi anche di diversi metri. E' inevitabile che essi producano interferenze elettromagnetiche, le quali disturberebbero gli ingressi del blocco set-reset. 

Set-reset.

Il blocco set-reset, è un simulatore di relè bistabile. Cioè è un relè tipo marcia-arresto che controlla  il suo interruttore attraverso due pulsanti.

E' composto da un circuito integrato in tecnologia C-MOS contenente quattro porte logiche di tipo NAND. Nel nostro circuito utilizzeremo solo due delle quattro porte contenute nel chip.

Le porte logiche sono evidenziate in azzurro nello schema e funzionano nel seguente modo:

- portando a massa il piedino 6 (marcia) avremo 12 volt sul piedino 4;

- portando a massa il piedino 1 (arresto) avremo 12 volt sul piedino 3.

Marcia e arresto sono univoci, nel senso che solo una delle due può esistere, quindi l'una esclude l'altra. Cioè attivando "marcia" il piedino 4 è a 12 volt ed il piedino 3 è a 0 volt, premendo "arresto" il piedino 4 è a 0 volt ed il piedino 3 è a 12 volt.

Infine vi sono i transistor BC517 collegati ai piedini 4 e 3 che alimentano i temporizzatori che vedremo in seguito.

Temporizzatore.

E' un semplice circuito che una volta alimentato attiva un relè dopo un tempo prefissato e simula la fermata del treno ai capolinea.

Questo tempo viene determinato dal condensatore elettrolitico contrassegnato dall'asterisco che nel nostro caso è di 100 microfarad. Con questa capacità, il temporizzatore attiva il suo relè dopo circa 2-3 secondi, ma è possibile aumentare o diminuire questo tempo variando proporzionalmente la suddetta capacità. Cioè se aumentiamo il valore (per es. 470 microfarad) aumentiamo il  tempo a 8-10 secondi. Va detto che i condensatori elettrolitici hanno una altissima tolleranza, dell'orine del 35-40% e quindi i tempi possono variare notevolmente da condensatore a condensatore.

Provando condensatori  con diverse capacità riusciremo a trovare il tempo giusto per le nostre esigenze.

Sensori.

Fino ad ora ho parlato di contatti magnetici, comunemente chiamati "reed". Sono interruttori che si chiudono quando nelle loro vicinanze transita un magnete permanente  o calamita. Posizionando il reed sulle rotaie e il magnete sotto la motrice, avremo che quando essa passerà sopra il reed chiuderà il suo interruttore presente all'interno.

Tale sistema è stato utilizzato per il plastico di "Carnate Usmate". In questo caso, entrambi i terminali "punto a punto" sono stati nascosti in galleria alle due estremità del tracciato. Nella rappresentazione è visibile quello di sinistra. Il convoglio sosta circa 10 secondi per poi ripartire automaticamente nella direzione contraria.

Tuttavia esistono altri sistemi per chiudere un interruttore.

Nella mia esperienza di fermodellista ho visto che molte marche propongono diversi interruttori a pedale molto validi che si chiudono sfruttando il peso del treno.

Come terza opzione, possiamo utilizzare quella più economica e classica del breve sezionamento della rotaia; in pratica si isolano circa 8-10 millimetri di binario e si sfrutta il sezionamento per far passare la corrente attraverso il treno che fa da interruttore per chiudere un contatto.

Infine vi sono gli interruttori a raggi infrarossi che funzionano molto bene, ma hanno il problema del mascheramento estetico.

Cablaggi finali verso la linea.

Bene, è giunto il momento di collegare la centralina al plastico.

Per prima cosa dobbiamo collegare i cavi del trasformatore per la trazione ai relè dei due temporizzatori che sono del tipo a doppio deviatore. Poi colleghiamo altri due cavi sulle uscite dei relè che andranno ai binari della linea.

Osservando lo schema elettrico, possiamo notare in basso a sinistra il trasformatore con i cavi di uscita (rosso  + e nero - ). Seguendo i collegamenti, notiamo che i suddetti cavi sono collegati ai poli centrali dei relè in modo invertito. Questo ci permetterà di alimentare le rotaie in modo tale da permettere una circolazione del treno avanti-indietro.

In secondo luogo si collegano i cavi che vanno ai sensori da posizionare prima della fine della linea ai contatti "marcia" e "arresto" della centralina ed il gioco è fatto.

Infine, se intendete usare sensori reed, si devono posizionare i magneti permanenti sotto la motrice con una goccia di cianoacrilico o nastro biadesivo. 

La velocità del treno viene controllata dal trasformatore che utilizziamo per la trazione e potrà essere modificata in qualsiasi momento.

Edgardo Rosatti.

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