Scambi inglesi in scala N – parte 1

Pubblicato il 17 aprile 2021

Abbiamo di recente parlato di intersezioni (incroci) ed abbiamo visto come in generale invece che intersezioni semplici si abbiano doppi scambi inglesi, che sono anche detti “scambi intersezione doppi” (in inglese “Double slip crossing“, in tedesco “Doppelkreuzungsweiche“).

Schema di uno Scambio Intersezione Doppio, dagli Appunti del corso di
Progettazione di Sistemi ed Infrastrutture di Trasporto a cura di
Sergio d’Elia. Demetrio Festa, Giuseppe Guido

Come si vede in figura, questi deviatoi hanno 8 aghi la cui posizione determina il percorso.

Con lo scambio inglese è possibile il passaggio da un binario all’altro (è quindi un’intersezione ed anche uno scambio). Ovviamente permette di risparmiare spazio e, quando usati in sequenza, anche di ridurre il numero di “curve” necessarie su un tracciati che si intersecano.

Sequenza di scambi inglesi (e scissors crossovers).

Questa volta entreremo in dettaglio su queste tipologie di deviatoi, e ne vedremo le istanziazioni in scala N, discutendone anche alcuni aspetti elettrici.

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Posti di blocco con convogli reversibili

Pubblicato il 6 marzo 2021

Abbiamo di recente visto come si possano azionare posti di blocco per permettere il transito di più convogli su un’unica linea suddivisa in segmenti, un po’ come avviene al vero, e come si possano gestire confluenze e biforcazioni di linee dotate di posti di blocco. L’ipotesi di lavoro era che si potesse rilevare il transito di un convoglio (ad esempio tramite magnete + reed, o come noi preferiamo magnete + sensore ad effetto Hall). Inoltre si assumeva la presenza di convogli tradizionali, ovvero con la motrice in testa e la presa di corrente solo sulla motrice stessa.

In presenza di convogli di reversibili (push-pull, o automotrici) quest’ultima assunzione non è più valida, ed inoltre è possibile che il magnete si trovi ad entrambe le estremità del convoglio (ma potrebbero esservene altri nel mezzo, se ad esempio uniamo due convogli composti di automotrici, che possono circolare separatamente oppure assieme. Anche nelle trazioni multiple potremmo avere problemi, perché la lunghezza di due locomotori accoppiati potrebbe essere eccessiva per i sezionamenti previsti dalla soluzione standard. Del caso di convogli reversibili ci siamo occupati già per gestirne le soste, sia su binari unidirezionali che bidirezionali.

Veniamo quindi ora alla discussione di un binario unidirezionale dotato di posti di blocco. Come abbiamo visto nella nota citata, la soluzione standard è che il transito sulla sezione N faccia scattare il rosso sulla N-1, ed il verde sulla N-2. Vediamo come possiamo implementarla nel caso dei convogli generalizzati che abbiamo descritto.

Schema elettrico di un posto di blocco, per convogli in movimento da destra a sinistra. Il relè mostrato per il blocco N-2 ed i relativi cablaggi vanno ripetuti per ciascun blocco.

La soluzione sarà simile, ma è necessariamente più complessa, tanto che avremo bisogno di tre relè per posto di blocco invece del singolo che ci bastava nel caso semplice.

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Internet Of Things solutions in the field of the model railroading industry

Pubblicato il 2 marzo 2020

Mettere insieme l’utile e il dilettevole.

Clicca sull’immagine sopra per scaricare il pdf.

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Ponte trasbordatore Minitrix: realizzazione di un controllore basato su Arduino/ESP32, parte 2.

Pubblicato il 20 febbraio 2021

Abbiamo di recente iniziato a vedere come si possa facilmente costruire un controllo alternativo per il ponte trasbordatore girevole Minitrix.

Ricordiamo che in passato abbiamo discusso dei ponti trasbordatori, e mostrato come al vero esistano, e siano esistiti anche in Italia, ponti trasbordatori girevoli analoghi al modello che Minitrix proponeva in scala N e che attualmente è fuori produzione.

ALv72 sul ponte trasbordatore girevole delle officine OM a Milano – foto OM collezione Luigi Iorio da Photorail.com

Il circuito di controllo che abbiamo discusso nella precedente puntata partiva dall’esame delle piedinature elettriche del modello Minitrix e riusciva  gestire gli aspetti infrastrutturali, ovvero la movimentazione del ponte (traslazione e rotazione). Avevamo lasciato in sospeso la gestione della parte ferroviaria, e la discussione della digitalizzazione della stessa. Completiamo ora il lavoro discutendo anche di questi ultimi aspetti.

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Ponte trasbordatore Minitrix: realizzazione di un controllore basato su Arduino/ESP32, parte 1.

Pubblicato il 30 gennaio 2021

Abbiamo di recente visto quali siano il principio di funzionamento ed il cablaggio del ponte trasbordatore girevole di Minitrix, ed abbiamo anticipato che sarebbe stato facile realizzarne il pilotaggio tramite un microcontrollore della famiglia Arduino o ESP32. Come abbiamo più volte detto, noi preferiamo il secondo se non altro perché ha integrate le componenti necessarie per comandarlo via web, e quindi possiamo facilmente costruire delle interfacce utente grafiche per computer, smartphone o tablet. Il seguente video, già anticipato nella puntata precedente, dimostra il risultato:

Vediamo ora di capire come questo sia stato ottenuto.

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Ponte trasbordatore Minitrix: analisi dei cablaggi e della logica di controllo

Pubblicato il 16 gennaio 2021, ultima modifica 18 giugno 2021

Abbiamo in passato discusso dei ponti trasbordatori, ed anche di quelli girevoli (Dreh-schiebebühne), rappresentati da un modello Minitrix in scala N.

La Dreh-schiebebühne di Minitrix

Il modello Minitrix è predisposto per l’analogico e per il digitale Selectrix (la primissima versione di digitale ferromodellistico prodotta da Doehler e Haas e licenziata da Trix negli anni ’80), ma non per altri tipi di digitale. La documentazione disponibile, che abbiamo discusso in una nota tempo fa, non ne descrive la parte elettrica ed elettronica: ad esempio non è noto quali siano i pin. Una vecchia discussione su 1zu160 ne propone una conversione al digitale, ma la “ricetta “proposta richiede di intervenire fisicamente sulla piattaforma, saldando e dissaldando componenti, ed intervenendo meccanicamente in modo invasivo e irreversibile.

A noi interessava poterla controllare (se possibile senza apportarvi modifiche, o almeno non modifiche irreversibili) tramite un microcontroller digitale, come Arduino, o l’ESP32 che ad esso preferiamo. Ci siamo quindi messi a studiarla. Alla fine è stato meno difficile di quanto pensavamo, e siamo dunque in grado di realizzarne un meccanismo di controllo alternativo, e per chi volesse, anche la digitalizzarne la parte “ferroviaria” senza intervenire sulla piattaforma stessa (o quasi). Anzi, alla fine la versione digitale sarà, come vedremo, persino più semplice di quella analogica.

Per far venire un po’ di appetito, ecco un video dimostra il risultato, con la piattaforma controllata da un telefonino.

Iniziamo ora a spiegare passo passo tutto quel che serve. La prima fase è la comprensione del funzionamento della piattaforma, e l’identificazione degli input. La successiva sarà la movimentazione delle piattaforma, e l’ultima la movimentazioni dei rotabili (analogici e digitali) su di essa.

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Posti di blocco automatici sul plastico: biforcazioni e confluenze.

Pubblicato il 14 novembre 2020

Una delle forme di automatismo che frequentemente troviamo sui plastici è quella relativa ai posti di blocco.

L’implementazione è semplicissima: il binario è suddiviso in segmenti. Ciascun segmento è dotato di un sensore all’ingresso, un segnale posto alla fine ed un sezionamento su un binario poco prima del segnale.

Il sensore agisce sui due segmenti precedenti: se il nostro è il segmento N, agisce su N-1 e N-2. In particolare, mette a rosso il segnale del segmento N-1 e toglie corrente al relativo sezionamento, mentre  mette a verde il segnale del segmento N-2 e dà corrente al relativo sezionamento.

Il meccanismo, basato su relè, ed il suo funzionamento sono ottimamente descritti altrove (ad esempio su scalaTT) per cui non lo ripetiamo qui in dettaglio, limitandoci a riportare solo lo schema elettrico.

Come abbiamo descritto in note precedenti, negli schemi proposti usiamo sensori a effetto Hall che lavorano in logica inversa (in assenza di campo magnetico il segnale è HIGH, es. +5V, e diventa LOW, 0V, quando il campo magnetico è presente). Lavoriamo con relè “Bistable 5V Coil Latching Relay DPDT 2A 30VDC 1A 125VAC HFD2/005-S-L2-D” descritti in passato.

Essendo in logica in inversa abbiamo +5V sui pin 15 e 16 (che in logica diretta sono invece connessi al GND ), ed effettuiamo il SET ponendo a GND il pin 2, ottenendo un ponte tra  i pin 4 e 8, e tra 9 e 13. IL RESET viene effettuato con GND sul pin 1, e causa un ponte tra i pin 4 e 6, e tra 11 e 13.

Lo schema per un posto di blocco allora diviene il seguente:

Schema elettrico di un posto di blocco.

In figura i rombi sono i sensori di presenza, e segnalano l’ingresso in un segmento. I tratti rossi sui binari sono i sezionamenti, e quando disalimentati fermano il convoglio. Ogni sensore manda un segnale a due relè. Il relè del blocco N-2 riceve il SET (via libera) dal sensore del blocco N, ed il RESET (via impedita) dal blocco N-1. In modo analogo di ripete lo schema per ciascun blocco.

In posizione di SET il relè accende la luce verde ed alimenta il sezionamento, in quella di RESET accende la luce rossa e toglie la corrente al sezionamento.  Tutti i segmenti sono alimentati ed hanno segnale verde, eccetto quelli che si trovano subito prima di un segmento occupato da un convoglio, e che quindi sono in blocco di protezione

A rigore andrebbe detto che la descrizione fatta su scalaTT non è proprio supersicura: se la distanza tra  la posizione di blocco di un settore ed il sensore di ingresso del settore successivo  non è lunga almeno quanto il convoglio, sono possibili incidenti tra il convoglio entrante e quello uscente. Il treno uscente attiverebbe infatti il sensore prima di aver liberato completamente la sezione protetta dal segnale del segmento che libera, e nel caso  abbia una fermata imprevista (ad esempio per cattiva presa di corrente) potrebbe essere tamponato dal convoglio entrante che sopraggiunge. Per evitarlo occorre garantire distanze sufficienti.

Qui vogliamo invece occuparci di situazioni più complesse. Cosa accade se abbiamo confluenze (o divergenze) di più linee? Come possiamo gestirle?

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Pilotare uno scambio o un segnale da web con un microcontrollore ESP32

Pubblicato il 17 ottobre 2020

Di recente abbiamo visto di come sia possibile utilizzare un microcontrollore per eseguire semplici operazioni come l’azionamento di una batteria di relè che pilotano degli scambi. Ci siamo occupati in quell’occasione dello schema hardware, rimandando ad un’altra occasione la discussione del software. Il microcontrollore usato era un ESP32, che possiamo considerare come un Arduino potenziato, dato che ha diverse cose in più già integrate, tra cui la possibilità  di collegarsi ad una rete wireless.

Ora vogliamo discutere degli aspetti di programmazione. Daremo quindi una breve introduzione agli elemento base della programmazione dell’ESP32, per passare poi a vedere come gestire la parte wireless che ci permette di comandare remotamente la nostra batteria di scambi.

Per cominciare, avremo bisogno di qualche nozione di base. I vari piedini (pin) del nostro microcontrollore sono chiamati (ad eccezione di quelli di alimentazione e controllo) GPIO, che sta per general-purpose input/output, e possono essere usati per leggere o scrivere un segnale. Il segnale può essere analogico (un livello di tensione pressochè continuo tra zero ed il massimo ammissibile) oppure digitale, ovvero avere solo due possibili valori: LOW (0 V) e HIGH (3.3V). Noi ci occuperemo per ora solo del digitale. – Nota: sui vari Arduino HIGH può essere 5V invece che 3.3V a seconda del modello; su ESP32 la tensione HIGH è a 3.3 V.

Template stampabile che mostra il numero del GPIO corrispondente ai vari piedini.

Ma vediamo come è strutturato il codice che impartisce al microcontrollore i comandi.

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Pilotare un set di relè con un microcontrollore ESP32

Pubblicato il 1 agosto 2020

Tradizionalmente, gli scambi di un plastico sono azionati con dei pulsanti. Tutti i produttori hanno a catalogo dei dispositivi ah hoc, dall’aspetto più o meno sofisticato, ma altro non sono che pulsanti.

Pulsantiera Minitrix per uno scambio (Weichenschalter)

Azionatori Arnold rapido per scambi

Nei plastici più evoluti (digitali)  è possibile anche azionarli con dei decoder ad hoc, cosicché li si può comandare dalla centralina: in questo caso è anche possibile definire un “routing”, ovvero una sequenza di comandi che attuino una “rotta” disponendo una sequenza di deviatoi nell’ordine giusto per ottenere il risultato voluto (ad esempio accedere al binario 3 provenendo dall’accesso sud). Il passo successivo è interfacciare un computer (ed ovviamente un programma) per definire delle azioni complesse.

Fleischmann 6852, decoder per quattro scambi

Una possibile alternativa, praticabile anche in analogico, è di controllare i deviatoi con uno o più microcontrollori. Questi potranno essere programmati per effettuare delle sequenze di azioni, oppure interfacciati con un computer e un programma, oppure potranno esibire una interfaccia web che permetta di azionarli anche da un telefonino o da un tablet. E’ questo l’approccio che vogliamo provare ad esplorare e discutere.

Nelle nostre sperimentazioni utilizzeremo un microcontrollore ESP32 del costo di pochi Euro: è simile agli Arduino, ma ha supporto integrato per la rete wireless, oltre molte altre interessanti caratteristiche aggiuntive.

ESP32 ESP-32S ESP-WROOM-32 Development Board

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Gestione delle fermate di treni reversibili su un binario bidirezionale

Pubblicato il 4 luglio 2020

Abbiamo di recente discusso di come fermare correttamente e in modo automatico treni reversibili su un plastico. Lo abbiamo fatto assumendo che la percorrenza sul binario sia sempre unidirezionale, cioè che i treni arrivino sempre ad esempio da sinistra verso destra, come può tipicamente avvenire in una stazione nascosta, o su un binari o di incrocio in stazione nella quale sia prescritta una circolazione data (ad esempio quella “italiana”, ovvero con i treni che, su doppio binario, tengono la mano sinistra).

In tal caso la soluzione standard prevede due brevi sezionamenti.

Semplice stazione per effettuare incroci con circolazione “all’italiana”

Il problema che ci eravamo posti era come rispondere all’esigenza di porte far circolare anche treni reversibili (ad esempio con la motrice in coda) facendo funzionare il tutto correttamente. Lo avevamo risolto usando una coppia di sensori, e gestendoli con un paio di relè.

Tratta sezionata con due sensori

La soluzione individuata aveva il pregio di funzionare sia in analogico che in digitale.

Ora vogliamo invece gestire la circolazione in entrambe le direzioni, in modo ad esempio da poter effettuare anche sorpassi oltre che incroci.

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