SINALIZAÇÃO NA MAQUETE - PARTE 03 - DETETORES DE OCUPAÇÃO

Olá Amigos!

Terminamos o Blog anterior falando sobre os princípios de funcionamento dos blocos de ocupação nas ferrovias reais e vamos falar agora sobre como aplicarmos esses mesmos princípios de modo a  obtermos um sistema de detecção em nossas maquetes. 
O principal para que isso ocorra é projetarmos um dispositivo que nos indique que a linha se encontra ocupada e nos de a possibilidade de usarmos essa informação de modo a obtermos o nosso propósito.
Vamos agora ver como criar o nosso circuito ou, pelo menos quais os parâmetros que poderemos usar para criar nosso circuito.

DETETORES DE OCUPAÇÃO 

Como detectar a ocupação da linha?
O principal é definirmos um dispositivo que nos dê a informação de que alguma coisa está ocupando nossa linha. um dispositivo que sinta a presença física da locomotiva, carro ou vagão, colocado sobre a linha. Há vários meios de criarmos um detetor de ocupação para a nossa linha. 

Foto-Célula, Foto-Resistor, Foto-Diodo ou Foto-Transistor - Podemos usar uma foto-célula colocada ao lado ou sob a linha, por exemplo.

Uma foto-célula consiste de um componente dependente da luz, ou mais conhecidos como Foto-Resistor, Foto-Diodo ou Foto-Transistor. Em uma Foto-Célula, sua atuação varia de acordo com a luz que incide sobre ela e isso pode ser usado para detetar a presença de algum objeto à sua frente (figura ao lado).

Tomando o exemplo do foto-resistor, o trem ao passar por ela interrompe um feixe de luz, e um circuito eletrônico a ela associado nos permite gerar um sinal que nos diga que aquele bloco está ocupado.

Assim que o trem cobrir o foto-resistor o sinal é gerado, mas entre cada vagão haverá uma passagem de luz e novo sinal será enviado pelo foto-resistor. Nosso circuito eletrônico precisará compensar esse sinal pulsante enquanto ele estiver ocorrendo, mas ao final do trem, não haverá mais sinal do foto-resistor e aí teremos que compensar essa falta de sinal até que o trem deixe realmente e linha em uso ou o bloco.
Nessa linha de detecção por luz incidente, podemos citar também os foto-diodos e também os foto-transistores que funcionam de modo semelhante a um foto-resistor, mas são semicondutores (junções PN - como os diodos e transistores), só que também dependentes da luz que incidem sobre ele para seu funcionamento como tal.
Uma vantagem dos componentes semicondutores como os foto-diodos e foto-transistores é a possibilidade de usarmos componentes que são sensíveis a luzes invisíveis ao olho humano, como o infra vermelho (luz abaixo do range de luz visível pelo olho humano). Existem LEDs emissores de infra vermelho (como os controles remotos de nossas televisões) que emitem luz invisível e estes podem ser detectados por outros componentes do mesmo tipo.

Reed-Switch - Podemos usar também um dispositivo chamado Reed-Switch (figura ao lado/abaixo), que é uma espécie de chave magnética que pode ser colocada no leito da ferrovia e um imã colocado no fundo  de cada componente do trem, ao passar sobre ele, fecha magneticamente o contato detectando a passagem do trem. A cada tempo que o imã passar sobre o reed-switch ele fechará e detectará a presença do trem, mas do mesmo modo que na foto célula após a passagem do último carro, isso não mais ocorrerá e assim teremos que também compensar essa falta de sinal até que o trem deixe totalmente o bloco em questão.

Independente do sensor usado para detetar a passagem do trem, sempre será necessário a criação de um circuito eletrônico ou elétrico para trabalhar o sinal enviado pelo sensor de modo a servir aos nossos propósitos.

Nos dois casos, podemos criar, por exemplo, um contador de tempo que mantenha o sinal fechado por um determinado tempo, mas como mensurar esse tempo para que funcione com qualquer comprimento de trem?

Tudo isso deverá ser pensado quando formos projetar o nosso detetor, seja qual for o sistema usado para gerar o sinal de detecção.

UM MÉTODO MAIS REALISTA - Um outro método que também podemos usar é uma corrente elétrica e os rodeiros do trem para nos dar o sinal de detecção, como acontece nas ferrovias reais. 
Como já escrevi nesse Blog, nas ferrovias reais os trens são detetados quando a primeira roda entra em um bloco sinalizado.

Sim, logo que a primeira roda do trem entra no bloco, uma corrente elétrica nos dirá: Alguém entrou nesse bloco!!!

Entre os dois trilhos das linhas  da ferrovia, há um circuito composto dos dois trilhos, de uma bateria e um relé de modo que uma corrente percorre todo esse circuito mantendo o relé acionado indicando a linha livre (ou luz verde - ver figura 01, abaixo). 

No instante que um trem entra no bloco (figura 02, acima), os rodeiros da locomotiva ou dos vagões dão um curto circuito entre os trilhos da linha, fazendo com que o relé seja desligado e comutando a luz de sinalização para vermelha (linha ocupada). 
Como isso é projetado de modo que a corrente elétrica percorra os dois trilhos para ir de um polo ao outro da bateria, qualquer problema ao longo da linha, como um trilho partido ou algum objeto caído sobre os trilhos  pode também ser detectado por esse circuito.

Num acidente que aconteceu no sul dos EUA, um balsa de carga, devido ao mal tempo, bateu em uma ponte e a deslocou por alguma distância, porém os trilhos se deformaram mas não se romperam e um famoso trem de passageiros da Amtrak percorreu vários quilômetros com sinal verde, até se desgovernar e cair da ponte que havia sido deslocada pela balsa. 

Se os trilhos tivessem sido rompidos, uma sinalização seria dada ao trem e ele pararia antes da ponte.

Como todos os rodeiros do trem provocam o curto circuito entre os trilhos, até que todo o trem tenha saído do bloco, esse circuito estará mantido.

E o Nosso Caso? - No nosso caso, usaremos um método parecido e o próprio controlador (DC ou DCC) para alimentar a linha. Usaremos o motor de nosso modelo ferroviário para sinalizar a ocupação da linha (ver figura abaixo).

Acima, temos a representação de uma linha com o trilho positivo (vermelho) dividido em 5 blocos isolados entre si. O trilho negativo (preto) não precisa ser dividido pois funciona como um trilho comum a todos os blocos.

Um controlador DC (ou DCC - mais tarde veremos a diferença entre os dois) pode ser ligado ao circuito alimentando o barramento positivo e negativo. 

Representando a locomotiva, temos um rodeiro com um eixo isolante com um motor ligado a ele (captadores elétricos das locomotivas são ligados aos rodeiros, seja no sistema DC ou DCC indiscriminadamente, o que muda entre os dois sistemas é o tratamento a ser dado a tensão captada nos rodeiros).
Não pode ser um curto circuito, pois como já dissemos anteriormente, os nossos rodeiros são isolados entre as rodas e se dermos um curto circuito na linha, os trens vão parar imediatamente de rodar, no entanto há uma grande diferença no estado do sistema elétrico da linha quando há ou não uma locomotiva ligada aos trilhos. 

Quando o rodeiro não está em contato com o trilho, a corrente que sai do controlador e flui em cada bloco é ZERO ou alguma coisa muito próximo de zero (resistência interna do sistema muito alta), pois não há nenhuma carga ligada a nenhum deles e portanto não há consumo de corrente.
A partir do instante que o rodeiro faz contato com os trilhos, uma corrente, mesmo que muito pequena, sairá do controlador e irá fluir pelo conjunto rodeiro e motor, colocado entre os dois trilhos. 

No sistema DC, com o controlador zerado, não deveria haver corrente nenhuma, mas mesmo que haja alguma fuga do controlador, essa corrente deverá ser muito pequena para fazer o motor girar, mas lembre-se que em um modelo normalmente não tem apenas o motor dentro dela, temos as lâmpadas também e até mesmo a resistência interna dos componentes da locomotiva, poderá gerar uma corrente que nos dará o sinal que precisamos para detetar a ocupação da linha. 

Diferenciar essa corrente com o circuito aberto e o circuito com uma locomotiva sobre ele é ajustado pelo controle de sensibilidade e é o nosso sinal de detecção.

No sistema DCC é mais fácil, pois mesmo com a locomotiva parada e totalmente inativa (sem luzes ou sons ligados), há um consumo de corrente a ser considerado, devido ao fato de o decoder estar sendo alimentado pela tensão no trilho que é sempre presente e fixa (em torno de 14 a 20VAC (pulsante)) enquanto o controlador DCC estiver ligado.
O decoder, mesmo totalmente inativo, consome corrente pois tem componentes internos que estão ativos, como a fonte de alimentação interna, os sistemas de memória e o microprocessador. Então nosso detetor de ocupação para DCC deverá também ter um ajuste que nos dê essa calibragem do valor de corrente a ser sentida como consumo por um dispositivo sobre a linha e o valor de corrente (espúria) tida como não havendo dispositivo algum sobre a linha. 

Normalmente basta colocarmos um dedo entre os dois trilhos para que o detetor de ocupação interprete isso como algum dispositivo sobre o trilho e indique que a linha está ocupada. A impedância (resistência) da nossa pele (intacta - sem cortes e seca) é muito, muito alta e a corrente que passaria pelo nosso dedo seria baixíssima, mas suficiente para ser detectada.

Onde Colocar Nosso Detetor de Ocupação - Como vamos precisar medir a corrente que passa entre os dois trilhos, do mesmo modo que faríamos com um multímetro, temos que colocar nosso detetor de ocupação em SÉRIE com a fonte de alimentação do circuito.

Pela figura acima, podemos ver nossos detetores de ocupação colocados em série com a alimentação dos nossos blocos na maquete. A corrente de alimentação sai de um polo do controlador, passa pelo detetor, passa pelos trilhos e depois volta ao outro polo controlador.

A corrente fornecida pelo controlador DC ou DCC (I) se dividirá entre aqueles blocos que estejam ocupados por uma locomotiva ou trem (agora representada por um par de rodeiros alimentando um motor). 
Nos blocos desocupados, podemos ver que não haverá nenhum consumo de corrente (I=0) pois há um circuito aberto entre os dois trilhos, enquanto que nos blocos ocupados, o motor se encarregará de consumir a corrente necessária (I=X) para que o circuito detetor de ocupação nos indique a ocupação do trecho.

Mesmo que nossa locomotiva esteja parada, o simples fato de haver uma impedância diferente daquela observada quando o trilho está desocupado já será suficiente para que o circuito de detecção indique o fato. 
Todo detetor de ocupação tem um ajuste de sensibilidade para calibrarmos isso.

Resumindo, o nosso detetor de ocupação sente a presença de algum dispositivo sobre os trilhos e nos dá, na sua saída, um sinal indicando que a linha está ocupada. 
Essa indicação pode ser um sinal luminoso (LED ou Lâmpada) que colocaremos em um painel indicando a ocupação daquele trecho, como pode ser também um sinal eletrônico (analógico ou digital) que poderemos usar para essa ou outra finalidade.

No nosso caso, também usaremos esse sinal para comandarmos nosso sistema de sinalização.

Circuito de Controle de Sinais - Na figura acima, podemos ver o esquema de ligação dos nossos detetores de ocupação os circuitos que  usaremos para controle dos sinais. 

A ideia aqui é sempre que o circuito detetor de ocupação detectar a ocupação da linha (como podemos ver em DO3), o circuito de controle dos sinais, ligue a luz vermelha do sinal a ele designado. Ao mesmo tempo, o circuito de controle de sinais deve enviar um sinal ao circuito anterior, ordenando que este acenda uma luz amarela, indicando que o sinal a frente está vermelho. Os demais sinais devem permanecer com sua luz verde acesa, indicando linha livre. 

Agora, na figura acima, podemos ver o que acontece quando o trem ultrapassa um bloco (DO4), mas continua ocupando o bloco anterior (DO3). 
No caso, como dissemos no parágrafo anterior (DO4), agora também sinaliza a ocupação do bloco ligado a esse detetor acendendo a luz vermelha a ele associada, então, como a luz vermelha é mandatária, ela deverá ficar acesa e uma indicação de luz amarela deveria ser passada ao bloco anterior (DO3), mas o bloco anterior (DO3) continua ocupado e também sinalizando a luz vermelha que é mandatária. DO3, este sim é quem vai indicar o comando de luz amarela ao bloco anterior a ele (DO2), enquanto que os demais permanecerão com luz verde. 
O bloco ocupado sempre envia ao bloco seguinte um sinal para que este acenda a luz verde, mas esta somente acenderá se não houver algum sinal de que ele deverá acender a luz vermelha (mandatária) ou a luz amarela.

Como Funciona um Circuito Detetor de Ocupação - O Detetor de Ocupação mais realisticamente operacional, é um circuito eletrônico que monitora a corrente/tensão existente entre os trilhos da maquete. Ele vai usar essa informação para monitorar a presença o não de um ocupante da linha, seja uma locomotiva ou até mesmo um vagão ou carro de passageiros.
Quando existir ou não algum dispositivo sobre a linha ele dá um sinal de saída que será usado para sinalizar a presença  ou não desse objeto. Esse sinal pode ser uma tensão (voltagem alta ou baixa), a presença de um contato elétrico ou um sinal luminoso. 
O que fazer depois com esse sinal dependerá do tratamento que quisermos dar ao nosso sistema.
Isso funcionaria tanto em DC como DCC, mas o tipo de sensor para cada sistema é um pouco diferente.

Na figura acima vemos o diagrama em blocos do Circuito Detetor de Ocupação. 

A placa propriamente dita do circuito detetor de ocupação consiste de três blocos fundamentalmente. 

Circuito Detetor - O circuito detetor propriamente dito.

Circuito de Tratamento do Sinal de Detecção - É um circuito que adequa o sinal do circuito detector, fazendo a ligação com o circuito de saída.
Circuito de Saída - Esse circuito nos dá o sinal que usaremos para comandarmos o nosso circuito de sinalização propriamente dito.
Além desses blocos, não estão representados no desenho acima, um potenciômetro regulador da sensibilidade do circuito e um LED indicativo da atuação ou não do circuito.

Devido a diferença no tipo de tensão usado nos sistemas DC e DCC,  o circuito que faz a detecção da ocupação da linha é diferente para cada um deles. 

CIRCUITO DETETOR

Sistema DC - No sistema DC, usamos uma tensão contínua (DC), embora para efeito de mudança de direção da locomotiva ela possa variar de polaridade, ela sempre será contínua (DC positiva ou |DC negativa). A chave de inversão de direção da locomotiva simplesmente muda a direção da corrente em relação ao sentido de passagem pelo motor, mas não muda a característica da tensão.
Para o sentir a presença dessa corrente podemos usar um diodo, por exemplo. 
Um diodo só começa a funcionar quando entre seus terminas existir uma tensão de 0,6V. Antes da tensão entre seus terminais chegar a esse valor, ele funciona como um circuito aberto. 
No momento em que a tensão chegar a esse valor (0,6V), ele passará então a manter constante esse valor de tensão entre seus terminais, mesmo que a tensão da fonte que o alimenta, ultrapasse em muito a esse valor. A corrente por dentro do diodo, no entanto, tende ao infinito e é por isso que sempre que alimentamos um diodo, precisamos colocar em série com ele um resistor de proteção ou uma carga, para limitação da corrente que passa pelo diodo. 
No nosso caso, quem fará a limitação de corrente no diodo será o motor. A corrente solicitada pelo motor  assim que ele começar a girar, passará então pelo diodo e o diodo a ser usado deverá suportar a corrente máxima solicitada pelo motor (escolhe-se um diodo com capacidade muito superior ao máximo necessário por segurança).

Notemos porém, que quando invertemos a direção da locomotiva, a corrente que passará pelo diodo estará no sentido inverso de sua polarização e um diodo polarizado inversamente, também se comporta como um circuito aberto. A solução para isso consiste em colocarmos dois diodos contrapostos, ligados em paralelo, para que cada um funcione em um sentido da corrente.

Sistema DCC - No sistema DCC a tensão que alimenta  os trilhos é dita AC, mas na verdade ela é uma tensão de onda quadrada que varia entre um valor negativo e positivo. 
Ela precisa ser assim para transmitir os sinais de controle para o decoder da locomotiva. É através desse pulsar na tensão nos trilhos que os sinais são transmitidos para a nossa locomotiva ou outros dispositivos DCC na maquete. Ela nunca deixa de pulsar, mesmo quando não está transmitindo nenhum comando ela continua pulsando. 
O que nos interessa saber é que uma tensão variável, gera um campo elétrico/magnético variável e um campo elétrico/magnético variável pode transmitir energia de um ponto a outro através de um transformador de corrente. Então nosso sensor para o

sistema DCC é um transformador de corrente (ver figura ao lado). 
Os transformadores, de modo geral, trabalham com correntes elétricas e não com tensão. 
A corrente elétrica é quem gera o campo eletromagnético que nos permite transmitir energia elétrica de um lado a outro do transformador. 
Se num transformador houver uma espira aberta no seu enrolamento primário (uma volta do enrolamento partida) e com um voltímetro medirmos a tensão sobre os terminais do transformador, acharemos o valor da tensão que o alimenta, mas não haverá tensão no secundário, pois não haverá corrente passando no primário e portanto não haverá campo elétrico/magnético para ser transmitido ao secundário.
Os indutores reagem a variação de corrente e um transformador sendo um indutor, também reage a variação de corrente e não a variação de tensão.
Alguns poderão perguntar. Esse componente mostrado ao lado só tem dois terminais e no esquema aparecem quatro terminais. 
Eu explico! Pelo orifício que podemos ver no centro do componente, passará o fio que leva a corrente do controlador DCC até o trilho da maquete formando o enrolamento primário do transformador. Algumas voltas desse fio passando pelo orifício central do transformador é suficiente para transmitir a corrente aos terminais do sensor e em seguida ao circuito de tratamento desse sinal.
Circuito de Tratamento do Sinal - Depois que o circuito detetor recebe o sinal, este é enviado para um  segundo circuito que fará o tratamento dele. Esse circuito simplesmente interpretará o sinal do detetor e o transformará em um outro tipo de sinal que o circuito de saída possa interpretar. Não vale muito a pena nos estendermos nisso, basta apenas sabermos que ele trata a forma do sinal que sai do circuito detetor para adaptá-lo para atuar no circuito de saída do detetor.

Circuito de Saída - Falemos agora do sinal de saída do detetor. 
Mais acima, quando apresentei o circuito em blocos do detetor de ocupação, podemos ver que em sua saída há um transistor com um de seus terminais ligado a nada. 
Essa disposição é o que chamamos de Open Collector (Coletor Aberto). O que significa isso?
Significa que dentro de determinados limites (depende da potência do transistor e outras variáveis) e sob determinadas condições, podemos ligar a esse terminal qualquer coisa que quisermos.

O Que É Como Funciona um Transistor? - Um transistor é um componente eletrônico de estado sólido formado por duas junções de cristais semicondutores chamados tipo P e tipo N. 
Os transistores podem ser do tipo PNP ou NPN (a seta na representação do transistor sempre aponta para o cristal N então nosso transistor, representado ao lado, é do tipo NPN). 
O transistor tem três terminais os quais são denominados Coletor, Base e Emissor. 
Quando polarizamos corretamente um transistor ele funciona como um amplificador de corrente. Ao passamos uma corrente entre  a sua Base e o Emissor, uma corrente de maior valor aparecerá entre o Coletor e o Emissor. 
A relação entre o valor da corrente coletor/emissor (corrente de coletor (Ic)) e a corrente base/emissor (corrente de base (Ib)) é denominada Ganho do Transistor e é simbolizada pela letra grega Beta (Beta=Ic/Ib). 
O que acontece na verdade é que com uma pequena corrente de controle aplicada entre a junção base/emissor, podemos controlar uma corrente muito maior entre o seu coletor e emissor e essa característica nos possibilita controlar grandes cargas elétricas com uma pequena corrente injetada na base do transistor.

MAIS ALGUNS DADOS

Corrente de Saturação - Uma característica interessante do nosso amigo transistor é que dependendo do valor de corrente que injetarmos na sua base, ele pode entrar em um estado chamado de "Saturação". 
A corrente de Saturação de um transistor é aquela em que a variação da corrente entre Base e Emissor, não pode controlar a corrente de coletor, ou seja, a relação entre a corrente de coletor (Ic) e a corrente de base (Ib) não é igual ao ganho do transistor (Beta).
No estado de Saturação, não podemos controlar o valor da corrente de coletor com a corrente de base, pois ele se comporta como um curto circuito e a corrente de coletor só será controlada pela carga que estiver ligada ao seu coletor. Ele não entra realmente em curto circuito, mas apenas se comporta como como se fosse um. Isso significa que entre seu coletor e emissor a resistência é zero (ou praticamente zero), ou seja, se seu emissor estiver ligado a um ponto de Terra (neutro ou comum a um circuito), seu coletor também estará ligado a esse ponto e isso é primordial para a nossa aplicação.
Tensão de Ruptura - Entre as camadas de um transistor (junções PN) existem elétrons livre que estão prontos a serem dirigidos de um ponto a outro pela polarização aplicada ao transistor. O funcionamento do transistor se baseia na capacidade e controlarmos esses elétrons de uma maneira que satisfaça a nossos desejos, sem destruir a junção PN e, por conseguinte, o transistor. Para isso temos que polarizar o transistor adequadamente. Um pequeno deslize nessa polarização e destruímos o transistor. 
Um desses parâmetros é a Tensão de Ruptura. Quando polarizamos um transistor para funcionar como chave eletrônica (Open Colector) isso é muito importante, pois quando ele estiver funcionando como circuito aberto, toda tensão estará entre seus terminais e se esta for maior que sua Tensão de Ruptura do transistor, isso queimará irremediavelmente o transistor, então ao escolhermos o nosso transistor para a saída do nosso circuito, devemos estar atentos à tensão que nossa carga irá manejar para que, no momento em que estivemos trabalhando com o transistor em regime de corte (circuito aberto), a tensão entre coletor e emissor não seja maior que a tensão de ruptura do transistor.

O QUE PODEMOS CONTROLAR COM O NOSSO TRANSISTOR?

Na figura acima podemos ver diversos tipos de cargas que podemos controlar com nosso transistor open colector.
1 - Relé - Podemos, por exemplo, controlar um relé. Ligamos os terminais de sua bobina ao coletor e a uma fonte de alimentação, de tensão adequada ao funcionamento do relé e, através de seus contatos, podemos controlar outros dispositivos que nos sejam úteis. 
2 - Resistor - Podemos também, ligar um resistor (ou uma carga resistiva) e através da tensão que aparecer sobre esse resistor, usar essa informação para vários outros fins.
3 - LED ou Lâmpada - Podemos ligar ao nosso coletor um LED ou uma lâmpada de tensão adequada e através disso sinalizar um evento qualquer.
4 - Um Circuito Eletrônico - Observemos agora o quarto tipo de carga ligado ao nosso transistor. Um Circuito Eletrônico!
Sim, isso mesmo! Podemos ligar um circuito eletrônico ao coletor de um transistor e este fará a ligação desse circuito eletrônico a um outro ponto permitindo que ele funcione só e quando nós quisermos. 
Podemos, por exemplo ligar um circuito eletrônico, inicialmente, ligado ao terminal positivo da sua alimentação e só completarmos a ligação desse circuito ao terminal negativo da sua fonte de alimentação através do transistor em estado de saturação, desse modo o circuito só funcionará no momento que quisermos.
Observe também que através do transistor Open Colector podemos ligar sua carga a uma fonte de alimentação externa, diferente daquela que alimenta o circuito do detector propriamente dito, sem prejuízo para o circuito detetor.

CIRCUITO DE CONTROLE DOS SINAIS

O circuito eletrônico que ligaremos ao nosso transistor Open Colector é um circuito que atuará no funcionamento correto dos nossos sinais.

Na figura ao lado podemos observar o circuito lógico do controlador de sinais. 

O circuito possui três entradas (Detect, VDin e AMin) e duas saídas (VDout e AMout), além das saídas para ligação do sinal propriamente dito. 
Ao ligarmos cada uma das entradas (Detect, VDin e AMin) ao comum do circuito (Terra), a luz correspondente se acenderá, porém há uma hierarquia entre elas. 
A entrada Detect é preponderante sobre todas as outras, a seguir vem a entrada AMin e depois, a entrada VDin, ou seja, se VDin estiver ligada a terra (luz verde acesa) e ligarmos a entrada AMin a terra, a luz amarela acenderá, apagando a luz verde. No caso da entrada Detect, se esta for ligada a terra qualquer uma das demais que estiver acesa se apagará passando a luz vermelha a estar acesa.

A entrada Detect atua como um "Reset" do circuito e sempre que ela for acionada, um sinal também e enviado à saída AMout e VDout.

Na figura acima, podemos ver um conjunto de três blocos de linha com o segundo bloco (DO2) acionado, mandando um sinal de ocupação da linha.

Quando nosso transistor Open Colector é acionado por DO2, ele liga a entrada Detect do segundo bloco ao comum do circuito (Terra) e com isso a lâmpada vermelha, ligada a esse bloco, é acesa. Ao mesmo tempo envia um sinal para a saída AMout, que estando ligada diretamente a entrada AMin do circuito anterior (Bloco 1), faz com que a lâmpada amarela ligada a esse bloco seja acesa.  A saída VDout do bloco 2 também é acionada e como está ligada à entrada VDin do bloco 3, este aciona a lâmpada verde ligada a ele.

DO1 e DO3 não estão acionados por suas entradas Detect, então prevalece a hierarquia das lâmpadas amarelas para o bloco 1 e lâmpada verde para o bloco 3.

Podemos ligar nessa sequencia, vários circuitos detectores e quantos circuitos de controle de sinais quisermos, sempre mantendo o esquema de ligação entre as entradas e saídas VD e AM. 

Uma mesma saída Detect de qualquer detector de ocupação pode ser ligada a mais de um circuito de controle de sinais, mantendo sempre o esquema de ligação entre as saídas dos circuitos associados. 

Como Faríamos a Ligação dos Circuitos em uma Linha Singela com Trens Andando nos Dois Sentidos - Em uma linha singela, os blocos determinados nos trilhos valeriam para os dois sentidos da via, porém precisaremos que hajam sinais em cada um dos lados da via, funcionando de acordo com o sentido de trafego dos trens. Se depois da passagem do trem em um sentido dermos a ré em nosso trem, os sinais continuarão funcionando de acordo com o esquema anterior ou seja, os blocos ocupados continuarão sendo sinalizados mas a lógica da sinalização não valerá para o sentido de tráfego do trem nesse momento, pois a sinalização adiante do trem não estrará de acordo com o sentido de tráfego. 
Precisaremos de circuitos de controles de sinais independentes, para os dois sentidos da via, mas os circuitos detectores de ocupação podem e devem ser os mesmos que utilizarmos para ou outro sentido, sempre mantendo a lógica de tráfego para cada sentido de tráfego.

VAGÕES E CARROS DE PASSAGEIROS

Como vimos durante o texto, é necessário que haja consumo de corrente para que o circuito detector detecte a ocupação da linha, mas os carros de passageiros e vagões de carga, normalmente não consomem corrente pois todos os seus rodeiros são, a principio, isolados entre cada lado. Isto serve também para os demais métodos de detecção, seja com foto-resistor ou reed-switch. 

Enquanto a locomotiva estiver dentro do bloco, tudo funcionará perfeitamente, mas no momento que a locomotiva deixar o bloco, a detecção cessará e os sinais mudarão de aspecto, mesmo que todo o resto do trem ainda esteja dentro do bloco anterior, a não ser que tenhamos vagões de carga e carros de passageiros que também consumam corrente, ou de algum modo possam acionar os outros sensores que estivermos usando.

Nesse nosso sistema, com os carros de passageiros, o problema fica mais fácil, pois se um carro tiver iluminação interna, isso já bastaria para que ele seja detectado, desde haja captação de energia pelos rodeiros (se a alimentação for feita por baterias internas, isso não funcionará). Vagões de carga com decoders de som internos, caem no mesmo problema e solução, pois o decoder interno já permite a detecção. 

Nos vagões de carga e carros sem som ou iluminação interna seria necessário que os rodeiros conduzissem um pouco de corrente para serem detectados. 

Um jeito do conseguir isso é colocar resistores de valor adequado (10k parece ser o valor ideal) em pelo menos um dos eixos dos rodeiros do carro ou vagão (ver figura e vídeo abaixo).

Os resistores podem ser do tipo SMD, colados no eixo do rodeiro com super cola (ciano-acrilato) e ligados com uma tinta condutora a base de prata ou outro método de fazer a ligação elétrica entre os resistores e os rodeiros. Os resistores do tipo SMD são ideais para o nosso caso pois são muito pequenos e não acrescentam carga ao rodeiro, mas quem não tiver acesso a eles, pode usar resistores comuns desde consigam soldá-los corretamente aos eixos e rodeiros.

CONCLUSÃO

Há alguns anos atrás, relendo algumas revistas Model Railroader da minha coleção, descobri em três revistas (Maio/2000 e Março/Abril/2001) três artigos falando sobre o assunto aqui discutido. 

A primeira revista falava sobre o detetor de ocupação propriamente dito, com esquema elétrico, desenho da placa de circuito impresso e descrição do funcionamento. Quase todos os componentes utilizados são facilmente encontrados no nosso mercado, a não ser o transformador de pulso (sensor DCC) que, no entanto pode ser encontrado em lojas internacionais que vendem pela Internet.

Também dava a possibilidade de se comprar o circuito montado e testado, o que fiz entrando em contado diretamente com o autor do artigo (Bruce Chubb - https://www.jlcenterprises.net/).

As duas outras revistas falavam sobre o circuito de controle dos sinais sendo que no primeiro artigo descrevia um circuito para sinais de três luzes e no segundo, um circuito para sinais com apenas um LED bicolor. 

Em ambos os artigos, como na primeira revista vinha a descrição do circuito, lista de componentes, desenho da placa de circuito impresso e tudo mais para nós mesmos fabricarmos o circuito. 

Como no primeiro artigo, todos os componentes são de fácil aquisição em nosso mercado e eu construí cinco deles (com três luzes) para testes no meu sistema de sinalização. Os circuitos funcionaram perfeitamente e só não estão funcionando agora pois não tenho ainda uma maquete para instalá-los, no entanto tenho um vídeo deles funcionando em bancada (ver abaixo).

Como na época estava um pouco sem dinheiro, comprei apenas três detectores de ocupação mas no vídeo dá para ver que eles funcionam muito bem.

Por enquanto é só, Amigos.

Espero que tenham gostado e que o presente artigo lhes possa ser útil de alguma forma.
As ideias aqui apresentadas são apenas a minha concepção de  como deve ser um sistema de sinalização para a maquete. 
Havendo alguma outra ideia a respeito de algum tópico, ou até mesmo erros sobre como abordei algum assunto, por favor me escrevam diretamente (j.oscar03@terra.com.br) ou deixem seus comentários ao final do Blog

Saudações

J.Oscar