Alimentazione
 

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Generalità

Per quanto riguarda l’alimentazione da adottare, vale una prima considerazione. Alle nostre collezioni di modelli e a quelle di nostri eventuali ospiti possono appartenere pezzi pregiati e datati. Ragionevolmente non si vuole toccarli aggiungendo un decoder al loro interno, pregiudicando la loro integrità in caso di valutazione economica di pezzo da collezione.
D’altra parte, i decoder per locomotive hanno raggiunto livelli di sofisticatezza assoluta.
In più, con il dispositivo LocoSound e simili abbiamo di fatto un valore aggiunto fino a poco tempo fa impensabile. Allora, la soluzione non può essere che una, predisporre l’impianto atto a funzionare con entrambi i sistemi.
In seconda battuta, l’intenzione è quella di alimentare il nostro impianto in modo da permettere la circolazione di più treni contemporaneamente.
La soluzione digitale spazza via ogni complicazione, poiché le locomotive sono comandate singolarmente e il binario fa da bus digitale oltre che da alimentazione. Ogni macchinista può avere a disposizione un regolatore proprio connesso alla centralina (oggi è possibile anche fare a meno di cavi di comunicazione).
In questo modo il macchinista può manovrare la locomotiva lungo tutto il percorso assegnato.
Noi però vogliamo poter comandare più treni anche in analogico, quindi le cose si complicano.

Più treni insieme

Come dovrebbe comportarsi allora un sistema tale da permettere il funzionamento di locomotive analogiche e digitali e funzionanti contemporaneamente?
Andiamo per gradi. Partiano da un esempio semplificato, ma realistico. Ci troviamo con una linea che presenta alcune diramazioni. Come elementi mobili di tale impianto si notino le undici luci dei segnali (s1..sb) e i tre deviatoi (d1..d3):



Sui binari sono fermi i treni t1 e t2. L’orario prevede che il treno t1 vada ora dal punto 1 al 4. Si predispone l’itinerario che comporta il mettere al verde le luci s1, s6 e s7; i deviatoi d1 e d3 vanno orientati in posizione deviata (o rovescia):



Il treno t1 può percorrere senza pericolo la sua linea perché il treno t2 è bloccato dal segnale sb disposto al rosso. Durante il tragitto del treno t1, il treno t2 può però muoversi lungo la linea fino al segnale sb e quindi se sono presenti deviatoi secondari che insistono su questa tratta può effettuare per esempio delle manovre.
Arrivato t1 a destinazione, è ora la volta di t2 che deve recarsi dal punto 6 al punto 2.
Si predispone l’itinerario che comporta il mettere al verde le luci sb ed s3; il solo deviatoio d2 va orientato in posizione rovescia:



Si noti che la tratta centrale della linea (3) e i deviatoi d1 e d2 sono impegnati da entrambi i percorsi. Per poter gestire questa situazione occorrono due macchinisti, ciascuno con la sua cabina (marcate A e B). La gestione diventa possibile se sezioniamo il tracciato (nei punti evidenziati dai quadratini rossi nello schema). Per predisporre modellisticamente gli itinerari occorre pertanto aggiungere un’altra serie di oggetti da pilotare oltre i deviatoi e i segnali, cioè le sezioni.
La predisposizione dell’itinerario nel primo caso descritto sopra si riassume così: 

Nel secondo percorso diventa la seguente:

Lo schema che segue per semplicità mostra un solo cavo connesso ad ogni cabina, ma si tratta ovviamente di un doppino e i sei deviatori (uno per sezione) sono doppi:

Predisposto il primo itinerario descritto il macchinista A percorrerà la sua linea senza soluzione di continuità trovando le sezioni alimentate correttamente.
Alla luce di quanto descritto, definiamo allora tre condizioni:

1. occorre sezionare il tracciato;
2. in ogni singola sezione può circolare un solo treno alla volta;
3. occorrono tante cabine quanti sono i treni che vogliamo fare circolare contemporaneamente.

Si è arrivati a questa soluzione tanti anni fa in America. In Italia abbiamo avuto il maestro Italo Briano che una quarantina di anni fa nel suo manuale ‘L’elettricità nei plastici’ a pagina 29 presentava gli schemi seguenti:



Gli schemi 14 e 15 sono analoghi tra di loro, il secondo è una generalizzazione del primo, abbiamo una sola alimentazione per più sezioni. Ogni tratta è alimentata se si chiude l’interruttore corrispondente. Rispetto a quanto detto sopra c’è una differenza: gli schemi 14 e 15 non permetterebbero manovre al treno t2 mentre t1 è in marcia (si muoverebbero entrambi insieme).
Lo schema 16 prospetta invece una soluzione più onerosa, ma che permette movimenti contemporanei e indipendenti. Si verifica però il problema del passaggio da una sezione alla successiva. Occorre infatti che la polarità delle due alimentazioni contigue sia omogenea per evitare corti circuiti e il blocco del sistema. Il macchinista inoltre è costretto a cambiare cabina passando da una sezione all’altra.

La soluzione americana
La soluzione americana di interporre un deviatore tra sezione e cabine è stata proposta in prima istanza da Bruce Chubb nel suo manuale-caposaldo ‘Build your own universal computer interface’ dove alla pagina 232 troviamo lo schema seguente:
 

Per semplicità, nello schema abbiamo due sole cabine. Il deviatore oer ogni sezione ha anche la posizione neutra.
Lo schema è complicato dalla presenza dei rilevatori di occupazione (detectors) di ogni tratta (block) e al blocco 4 è stato aggiunto un invertitore di polarità (per esemplificare il caso del circuito ‘a racchetta’).
Nulla ci impedisce di concepire la cab.A del nostro schema funzionante in digitale, mentre la cab.B può essere analogica. Non basta. A sua volta la regolazione analogica può essere almeno di due tipi:

1. tradizionale, con la tensione proporzionale alla velocità angolare dei motori;
2. elettronica, ad onda parzializzata, con la tensione sempre massima al binario, e variazione della frequenza di impulso.

Non tutti i tipi di motori in commercio funzionano correttamente sotto entrambi i sistemi. Pertanto lo schema precedente si amplia aggiungendo un'altra alimentazione analogica. Il deviatore diventa un commutatore a rotazione, sempre bipolare. In genere questi dispositivi hanno 12 contatti, pertanto, lavorando in bipolare possiamo avere fino a sei alimentazioni differenti. La singola sezione si connette allora come segue alle tre cabine predisposte:
 

Le cabine allora si differenziano anche per il tipo di alimentazione.
In un mio plastico precedente avevo approntato questo sistema. Dalla foto, seppure sfuocata, si nota nella parte destra 17 selettori a più posizioni, uno per ogni tratta del tracciato:

Gli schemi al centro del quadro sotto il sinottico riepilogavano le posizioni dei selettori nei casi d’uso più frequenti. Quale è la complicazione di un sistema del genere? Si perde un sacco di tempo a ruotare i selettori. E’ un’attività poco realistica, che richiede un operatore che passa il suo tempo a predisporre i tracciati per i macchinisti.
Bruce Chubb supera il problema delegando la selezione delle cabine a un programma di computer. In base al contesto, occupazione dei binari, stato dei segnali e posizione dei deviatoi, il programma assegna automaticamente le cabine alle tratte eliminando l’operazione manuale.
Ogni tratta è connessa a una scheda particolare contenente sette relé dei quali in alternativa uno solo è attivo; ad ogni relé e collegata una cabina, pertanto ogni tratta può essere alimentata da una sola tra sette possibili cabine alla volta:

La scelta adottata

Per l’impianto attuale non ho adottato una soluzione così radicale e ho preferito delegare al computer altre importanti funzioni descritte in queste pagine.
Ho suddiviso l’impianto attuale in 6 grandi sezioni, delle quali la principale è sua volta suddivisa in sottosezioni (analizzeremo questa sezione in dettaglio nella pagina dedicata agli automatismi). Solo la sezione principale è destinata anche al controllo digitale. Lo schema è stato sviluppato secondo il percorso da punto a punto, ma la sezione principale è in realtà un grande ovale (7.00x2.50 m), con la stazione su un lato lungo.
La soluzione permette agli operatori locali di manovrare, mentre in linea possono circolare uno o più treni secondo l’orario. Per questa soluzione non si ricorre al software, è sufficiente collocare i selettori di cabina nei posti opportuni del tracciato. I selettori di Barzio e Ballabio possono attribuire alla sezione anche la cabina reciproca.



 

Taceno

A Taceno, la seconda levetta da sinistra ci permette di commutare l’alimentazione della stazione in alternativa tra l’alimentatore tradizionale analogico Fleischmann 6755 e l’alimentazione generale della linea, il walk-around memory throttle o wamt (descritto più avanti):

Introbio e Pasturo

Nel caso di Introbio e Pasturo abbiamo l’alimentazione locale che serve anche lo scalo merci antistante la stazione funzionante a onda parzializzata.
Il selettore a sinistra nella foto ci permette di comandare la tratta con la cabina associata all’alimentazione generale (in questo caso abbiamo attivo il sistema wamt descritto più avanti, visibile a destra nella foto):



 

Barzio

A Barzio la situazione è analoga a quella di Introbio, ma la cabina locale (pure a onda parzializzata) è fissa per via dello spazio a disposizione; si noti in alto a sinistra il commutatore per assegnare l’alimentazione generale:



 

Ballabio

Per Ballabio l’impianto è ancora in costruzione. In ogni modo, il selettore di Barzio andrà modificato con un commutatore rotante a tre posizioni.
Sarà infatti possibile comandare la linea anche da Ballabio, qualora l’operatore delle due stazioni sia uno solo. Vale anche il contrario, da Barzio si potrà pilotare il treno fino a Ballabio con la cabina locale.
 

Le alimentazioni analogiche in uso

Focalizziamo l’attenzione sulle varie cabine presenti nell’impianto essendo eterogeneo il loro modo di funzionare.

Alimentazione analogica proporzionale
Per quanto riguarda l’alimentazione tramite alimentatore-raddrizzatore Fleischmann c’è poco da dire trattandosi della soluzione più tradizionale in commercio: al secondario del trasformatore si connette il ponte raddrizzatore da cui esce corrente continua e un potenziometro la regola ai binari. A valle del potenziometro è collocato un deviatore bipolare per l’inversione di marcia dei treni. Nel caso Fleischmann, in realtà l’inversione avviene tramite manopola con lo zero centrale, ma è lo stesso:

Alimentazione a impulsi variabili
Più interessanti sono le tre cabine ‘ad onda parzializzata’ o ‘a impulsi variabili di ampiezza’ che dir si voglia. Il circuito elettronico associato è uguale per tutte e tre e deriva da un progetto classico pubblicato negli anni ottanta:



Esso è affidabilissimo e i minimi sono vertiginosi, ottimi per le manovre. Una caratteristica interessante è che l’inversione di marcia non ha effetto se non si ruota la manopola allo zero; in tal modo i motori sono preservati dal subire inversioni di tensione improvvise. Il circuito controlla ovviamente anche i sovraccarichi e i corti. Permane il ronzio a macchina ferma, e non tutti i motori presenti nelle locomotive lo sopportano (in passato ho bruciato il motore di un 218.6000 della Brawa). Le tre schede ramate sono state riprodotte e tutti i componenti sono stati montati dal mio amico Lorenzo Vittor.

Walk around memory throttle (wamt)
Il sistema wamt è una classica soluzione americana. Il sistema scelto è uno dei tanti prodotti in commercio di questo genere. La ditta che lo commercializza si chiama GML Enterprises e si possono ordinare i suoi prodotti direttamente in rete:

http://www.thegmlenterprises.com/

La caratteristica fondamentale sta nella guida dolcissima dei treni, dalla frenatura e dall’avviamento dilazionabili, ma soprattutto dal fatto che l’operatore può staccare fisicamente la presa della cabina e il treno non si ferma, ma mantiene l’impostazione assegnata. L’operatore si muove lungo il plastico e può reinserire lo spinotto in un’altra presa per riprendere il controllo del mezzo.
I componenti principali sono la scheda di gestione con l’interruttore generale e la cabina con la manopola, il regolatore del ritardo, il blocco freno e l’invertitore di marcia:

 
Lungo il plastico ho installato il cavo tripolare con 4 jack femmina (cavo e spinotti sono forniti dalla stessa ditta).
 

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