terça-feira, 29 de dezembro de 2015

PADRÕES, DECODERS, MONTAGENS, CVs - O QUE ELES PODEM FAZER POR NÓS OU O QUE PODEMOS FAZER COM ELES - Parte 01

Olá Amigos!

O sistema DCC já está disseminado no nosso meio. Ninguém mais deixa de ter pelo menos uma locomotiva equipada com o sistema, ou não esteja planejando comprar uma e poder aproveitar das facilidades que o sistema diz proporcionar. Mas nem sempre foi assim e para entendermos o que temos hoje, temos que entender o que aconteceu antes e vermos como as coisas chegaram até como estão agora.
Inicialmente, podiam-se controlar trens miniaturas em um trilho, variando-se a tensão e a polaridade da linha onde estava o trem. Pode parecer que isso era à vontade, mas desde o início alguma padronização sempre foi requerida e, do mesmo jeirto que no continente europeu, nos EUA, uma associação denominada National Model Railroad Association (NMRA) já pensava em colocar certa ordem nas coisas, acordando, entre fabricantes e Ferromodelistas, regras obrigatórias e recomendáveis, pois se não falarmos a mesma língua, ninguém vai se entender. Com produtos seguindo regras pré-estabelecidas de antemão, a compatibilidade fica assegurada e produtos que seguem essas regras são mais aceitos pelos Ferromodelistas.

Um exemplo disso e que ninguém pensa que existe, diz respeito a como se move uma locomotiva em escala em relação ao trilho. Ninguém, conscientemente, nunca pensa nisso, mas ao comprarmos uma locomotiva nova e ao colocarmos ela na linha para o primeiro teste de funcionamento, ela vai se mover, ou deveria sempre se mover da mesma maneira que nossas locomotivas mais antigas, ou até mesmo, iguais a outras locomotivas que ainda vamos comprar. Não seria difícil que cada locomotiva que comprássemos andasse em uma direção aleatória, se já não houvesse uma padronização a esse respeito. A norma (que eventualmente, ninguém pensa que existe) diz que se o trilho da direita for positivo em relação o trilho da esquerda, a locomotiva deve se mover para frente e se for o contrário, ela deve se movimentar para trás. 

Na figura acima, podemos ver o arranjo que permite que todas a nossas locomotivas sempre andem na mesma direção quando postas em uma linha. O fio positivo do controlador deve ser ligado ao trilho da direita em relação a Locomotiva e o outro polo, consequentemente ao trilho da esquerda. Nas fábricas, as locomotivas são montadas sob domínio dessa regra e sempre (ou quase sempre) saem de lá funcionando desse modo. Se ao testarmos uma locomotiva observarmos que ela anda ao contrário, basta inverter os fios do motor ou então invertermos os fios de captação de energia dos trilhos.
Será que alguém pensa que isso é sorte? Não, Não é! Isso é uma padronização que ninguém pensa que existe, mas ela existe, do mesmo modo que quando aumentamos a tensão da linha, ela anda mais rápido e quando diminuímos ela move-se mais devagar. Tudo está estabelecido de antemão, não é sorte.
Trens reais andam em uma mesma linha ao mesmo tempo e sempre foi sonho de todos nós, podermos operar mais de uma locomotiva ou trem numa mesma linha em nossas maquetes e então se criou toda uma gama de recursos elétricos e eletrônicos para que isso funcionasse.
Um desses recursos é denominado de Cab/Block Control (Controle por Cabine ou Controle por Blocos).  O que é isso? Inicialmente dividiu-se a maquete em blocos isolados eletricamente e cada um desses blocos é controlado por um controlador independente. Por meio de chaveamento elétrico/eletrônico, o comando de determinado bloco ocupado por uma locomotiva é passado de um controlador/operador para outro e assim pode-se até mesmo fazer-se a ultrapassagem entre dois trens em um pátio, onde uma linha está ligada a um controlador e a outra linha a outro controlador, independentes um do outro. Para uma maquete pequena com dois trens funcionando ao mesmo tempo isso é relativamente fácil de fazer, mas em uma maquete de grandes dimensões e várias locomotivas/operadores, trabalhando juntos, isso se tornava uma tarefa árdua, portanto essa possibilidade não pode ser de todo aproveitada, pois é muito difícil operar uma ferrovia no sistema analógico de maneira plena, a não ser que fosse possível colocarmos um controlador de velocidade dentro de cada uma de nossas locomotivas e pudéssemos ter mãos minúsculas que pudessem operar seus controles pelo lado de fora delas.
No exemplo acima, uma maquete simples dividida em dois blocos. No momento, a linha vermelha (bloco 01) é controlada pelo Controlador 01 e a linha azul (bloco 02) é controlada pelo Controlador 02. O trem da UP, sai de seu pátio e inicia sua viagem até o próximo pátio onde ele deverá aguardar a liberação da linha. Enquanto isso o trem da Burlington, em sentido contrário sai de seu pátio e prossegue até o próximo pátio.
Nesse momento, o Controle de Tráfego (CCO) fará a liberação das linhas do bloco 02 para serem operadas pelo controlador 1 e, se assim for o caso, poderá liberar também o bloco 01 para ser operado pelo controlador 02. Desse jeito, os dois trens darão prosseguimento às suas viagens, até novo encontro em um próximo pátio.
O desenho simplificado não mostra o possível chaveamento que permitiria, por exemplo, que o trem da Burlington pudesse ficar estacionado no pátio, enquanto o trem da UP, continua sua viagem, ou vice-versa.
A miniaturização da eletrônica resolveu uma parte desse problema e a informática ou informatização da eletrônica, resolveu a outra parte.
Ainda era a década de 80 quando um colega meu, também interessado em Ferromodelismo e que trabalhava na mesma sessão que eu, antes de eu mudar de função e alguns tempo depois me aposentar, criou um circuito eletrônico que podia controlar uma locomotiva de um modo diferente da maneira normal que estávamos acostumados. O circuito seria montado dentro da locomotiva e os comandos seriam transmitidos a ela por infravermelho, como num controle remoto de televisão. Um ou vários dispositivos transmissores de infravermelho seriam colocados no alto, no centro da maquete e estes enviariam comandos sem fio a dispositivos receptores de infravermelho, colocados no teto das locomotivas e esses comandos controlariam as locomotivas. O problema mais sério encontrado foi diminuir o tamanho dos componentes eletrônicos e colocar esse circuito dentro das locomotivas em escala HO. Os circuitos de recepção e decodificação desses comandos ainda tinham alguma possibilidade de serem miniaturizados (com componentes da época) a ponto de poder serem acondicionados nas locomotivas, mas a parte de potência, que manipulariam as correntes elétricas necessárias para fazer funcionar os motores das locomotivas, ainda eram muito grandes e não caberiam. O jeito era esperar que a miniaturização dos componentes se completasse e nesse meio tempo já começaram a surgir no exterior, os primeiros ensaios dos sistemas DCC com possibilidades de se tornarem o que são nos dias de hoje.
Podemos dizer que o sistema digital coloca o controlador e o operador dentro da cabine da locomotiva e agora, não só controla o motor, mas também as luzes, os sons e outras coisas que antigamente, no sistema analógico, seriam bem mais difíceis.
Novamente, isso não poderia ser deixado para que cada um fizesse o seu sistema e que a concorrência entre eles decidisse quem sairia ganhando. Numa situação dessas todos perdem e nós, os usuários finais, é quem pagamos pelos prejuízos que os fabricantes têm inicialmente, até que eles se entendam e criem um sistema compatível entre eles e que todos possam usar sem medo de incompatibilidades.
Entra em cena novamente a NMRA, juntando todos os interessados no assunto e criam um padrão de comunicação entre os que vão construir e os que vão usar os produtos construídos por eles.
Ao comprarmos um decoder de qualquer fabricante, se ele for homologado pela NMRA para o mercado americano, ele virá com determinados aspectos e características que nos permitirão usá-lo com em qualquer locomotiva que também seja homologada para o mercado americano. Suas dimensões terão que ser tal que permita ser introduzido dentro de uma carcaça de locomotiva. De que adianta um decoder que não caiba dentro de uma locomotiva como aquele que o meu colega projetou na década de 80?
Outra característica que encontraremos são as ligações ao mundo externo ao decoder. Podemos encontrar decoders com basicamente três tipos de aparência externa.
1- Decoder que eu chamo de Plug & Play.
Decoders que se adaptam diretamente a um fabricante de material de Ferromodelismo.

O estilo de montagem deste decoder se adapta perfeitamente a locomotivas Atlas, como as RS-1, RS-3 e outros modelos, já que as duas aberturas no centro da placa adaptam-se perfeitamente a um suporte que existe nos modelos mais tradicionais desse fabricante, mas não quer dizer que só possam ser usados com esse ele.
Recentemente usei um decoder com esse estilo para colocar som em minha Athearn C 44-9 (C&NW) que mostrei em postagem anterior tendo sido transformada em DCC a partir de uma locomotiva DC. (Ver postagem de 25/03/2015).
Em primeiro lugar, notem a seta e a inscrição FWD no canto superior direito da foto. isso indica que o decoder deve ser montado com esse lado direcionado para a frente da locomotiva. Com isso, os terminais ficarão orientados para os pontos importantes de conexão da locomotiva. Os dois terminais centrais do decoder (M+ e M-) estarão perto dos fios de ligação do motor, os quatro terminais das extremidades (direita e esquerda) já estarão direcionados para a ligação dos fios que vêm dos truques e direcionados respectivamente para os faróis dianteiros e traseiros. Na parte de baixo da foto, mais ou menos no centro da placa, temos da esquerda para a direita, um terminal que fornece 1,5V para ligação de lâmpadas tipo grão de arroz (de baixa tensão), em seguida os terminais para as funções F6 e F5 (normalmente associadas a efeitos de luz), e mais adiante os dois terminais para ligação do auto falante, no caso de ser um decoder de som. No centro da placa, a esquerda temos dois pontos de solda para a ligação de um capacitor que, em decoders de som, ajuda a evitar que maus contatos nos trilhos façam o som da locomotiva deixar de funcionar, por falta intermitente de energia. Normalmente esse capacitor é suficiente quando os trilhos e rodas da locomotiva estão bem limpos e existe uma boa condução entre os trilhos e os rodeiros.

2-Decoders com "arreios" e plug NMRA de oito pinos.
Nesse tipo de montagem o decoder vem equipado com um plug de 8 pinos padronizado pela NMRA.
Esse tipo de montagem atende aos fabricantes de modelos DCC Ready que já vêm equipados com o plug NMRA de oito pinos (fêmea) na sua placa de circuitos interna. Normalmente essas locomotivas vêm com uma pequena placa de circuito impresso, onde circuitos fazen as ligações necessárias para os faróis dianteiros e traseiros para operação ainda no sistema analógico (DC). Em alguns casos os diodos e resistores necessários a isso, estão na própria placa de circuitos internas e no plug vêm pequenos "jumps" que devem ser retirados para a conexão do plug do decoder.  A conversão é bastante simplificada pois basta retirar o circuito, ou estes "jumps" e ligar o decoder que a locomotiva já estará convertida. Ainda será necessário ajustar os CVs como endereço, aceleração, etc, mas a locomotiva funcionará plenamente com os parâmetros de fábrica, principalmente o endereço padrão Nº 03.

O conector de oito pinos usa a seguinte disposição:
1- Laranja - Motor (positivo)
2- Amarelo - Farol Traseiro
3- Nota 01
4- Preto (trilho esquerdo)
5- Cinza - Motor (negativo)
6- Branco - Farol Dianateiro
7- Azul - Alimentação de acessórios (positivo)
8- Vermelho (trilho direito)
Nota 01 - Esse tipo de conector permite opcionalmente o uso de uma conexão para uma ligação de uma função de controle de acessório (Fx). Alguns fabricantes não planejam essa conexão em seus modelos, como por exemplo a BLI. Locomotivas da BLI que recebem decoders com esse tipo de conector, têm ressalvas quanto a essa instalação. Veja o manual da locomotiva para saber se o fabricante desse decoder é permitido na instalação e, se sim, que modificações precisam ser feitas, se necessário. Na BLI, o manual manda que se o decoder for fabricado pela Lenz, é necessário cortar o fio conectado ao terminal 3 (verde).



Visto de topo com os pinos voltados para baixo


Notem que além dos fios ligados ao plug, existem mais dois fios soltos na foto. Esses fios correspondem às saídas para F5 e F6 (verde e roxo) e sua utilização deve ser feita de acordo com instruções contidas no manual que acompanha o decoder, ou um manual do fabricante que explique como fazê-lo.
3- Decoders com "arreios", mas sem o plug NMRA de oito pinos.
Nesse tipo de montagem os fios ligados ao decoder não são ligados a nenhum plug e servem para adaptações mais genéricas de locomotivas que ainda não estavam na condição DCC Ready.


O decoder da foto acima apresenta um tipo de montagem que se adapta a qualquer modificação que queiramos fazer em locomotivas analógicas DC.  Do lado esquerdo da foto temos nove fios sem terminais que serão ligados aos diversos itens necessários para uma conversão, conforme a disposição mostrada mais abaixo  no texto.
Neste ponto vale fazer menção a uma outra padronização que existe em decoders homologados pela NMRA.
Os conectores, os fios, suas posições e cores não são aleatórios. tudo tem um padrão a ser seguido e não estar nesse padrão, significa que ele não é homologado pela NMRA. Vejam a foto abaixo.
Na foto, notem o conector branco à esquerda dela. Observem também as duas fotos anteriores e vejam que nelas, a conexão dos fios com o corpo do decoder, apresenta uma região mais larga, nos dois casos anteriores cobertas pela capa plástica que recobre o circuito.
Nos três casos essa região apresenta um conector, também padronizado pela NMRA de nove pinos, chamado de JST (fabricante). Muitos decoders vêm com esse tipo de conector no corpo do circuito e muitas locomotivas DCC Ready também vêm com o plug correspondente em suas preparações para receber o sistema DCC. É o caso das Athearn da linha Ready to Roll, como a minha Athearn CF-7.
Na sua placa de circuitos internos, no lugar do conector de oito pinos ela tem um cabo com esse tipo de conector em uma das extremidades ligado ao circuito que controla as luzes. Do mesmo modo que no outro conector, basta então retirar o circuito, desconectar o "arreio" do decoder e conectar o decoder a esse cabo e a locomotiva estará convertida ao sistema DCC.
Um detalhe deve ser observado. Na foto acima desta última, vemos mais alguns fios saindo do decoder mostrado. Um par de fios são ligados o capacitor de supressão de mal contato das rodas para os decoders de som, dois outros são os fios que serão ligados ao auto falante necessário para reprodução destes e um último fio é utilizado em locomotivas mais modernas que dispõe de geradores de fumaça e este fio faz a sincronização desta com o movimento da locomotiva.

Nesse conector JST os fios têm a seguinte disposição:
1- Roxo (violeta) ou marrom - F6
2- Preto - Alimentação (trilho esquerdo)
3- Cinza - Motor (negativo)
4- Amarelo - Farol traseiro
5- Branco - Farol dianteiro
6- Azul - Alimentação de acessórios (positivo)
7- Laranja - Motor (positivo)
8- Vermelho - Alimentação (trilho direito)
9- Verde - F5
Visto de frente pelo lado dos pinos internos, com eles voltados para você, componentes para cima
Para mais informações sobre esse tópico, vejam o site da NMRA/Standards and Recomended Pratices/Electrical Interface & Wire Color Code for Digital Command Control S-9.1.1 - (www.nmra.org).
Bem Amigos, depois dessa parte inicial, tudo que precimos fazer agora é colocarmos a nossa locomotiva convertida ao sistema DCC na linha para podermos aproveitar todos as facilidades que o sistema nos podem oferecer. Movimento de aceleração e parada suaves, faróis que podem ser ligados e desligados ao gosto do Ferromodelista, efeitos de luzes e sons diversos, possibilidade de andar em um mesmo trilho com outros trens e/ou operadores, como nas ferrovias reais, usar regras de tráfego como os trens de verdade, tocar a buzina nas passagens de nível e tudo mais.
Mas Ainda tem uma outra fase da conversão que pode ser a mais interessante de todo o processo, pois dela resulta em mais ou menos fidelidade à operação da nossa locomotiva. Chegou a hora de trabalharmos com a parte escondida da conversão, mas que pode ser de grande prazer para nós e para os que forem observar nosso trabalho.
Mudar o número da locomotiva, calibrar os efeitos de luz, adequar a nossa obra a um protótipo real, trabalhar o som do motor para que responda com fidelidade às variações de comando que colocamos no nosso controle e por aí vai.
Agora não precisaremos mais das ferramentas normais que usávamos até agora. Agora entra em cena a nossa "Cuca". Ler manuais, catálogos dos componentes e aparelhos que dispomos e até mesmo perguntas a amigos mais enfronhados no assunto e com isso descobrir os segredos da programação dos CV - Variáveis de Configuração da nossa locomotiva. Pensar, pensar, Professor!
Na próxima postagem estarei colocando muitas das coisas que aprendi desde que comecei a trabalhar em minhas locomotivas com o sistema DCC, mas confesso que tive que puxar da memória coisas que aprendi há muito tempo atrás e também convocar a "ajuda dos universitários" em algumas situações.
Não se preocupem, pois como muitos de nós que praticamos Ferrmomdelismo, tivemos que entrar em searas que nem tínhamos ideia de como funcionavam e hoje vemos que mesmo assim conseguimos fazer nossas coisas de maneira satisfatória, então, será assim com essa nova faceta do nosso Hobby.

Até a próxima postagem.
Saudações
J.Oscar