[ca] El present Treball de Final d'Estudis consisteix en la creació d'una locomotora de modelisme tripulat en galga de 5 polzades, amb especial èmfasi en un disseny senzill i de cost reduït. Aquest projecte sorgeix a conseqüència de la necessitat de donar un punt de partida als aficionats al ferrocarril que volen introduir-se al món del modelisme tripulat amb material de fabricació pròpia, degut al fet que màquines d'aquest estil acostumen a tenir un cost elevat. Amb aquest fi, s'elabora el disseny mecànic, elèctric i electrònic dels diferents elements que la conformaran començant amb la definició de les dimensions bàsiques, els càlculs de potència requerida i tipologia de motorització. En base dels càlculs realitzats, la potència requerida per complir les especificacions estipulades en el Project Charter és de 350 W. La motorització escollida és de tipus DC amb escombretes, alimentats per 2 bateries de 12 V d'àcid-plom. S'elabora una primera proposta especificant un model concret de motor en el qual basar la resta d'elements tals com la transmissió, subjecció dels motors i suspensió. Aquesta primera proposta, amb 2 motors elèctrics MY 6812 muntats sobre cada eix i transmissió per roda dentada, queda desestimada per possibles dificultats al mecanitzar i clavar el pinyó a l'eix del motor. A continuació, es proposa un segon disseny amb un motor MY1016Z per eix i transmissió per cadena. Aquesta és una opció més adequada donat que redueix la complexitat de l'assemblatge donat que el motor porta incorporada la caixa reductora i permet separar el motor de l'eix tractor, per tant es continua amb la definició de la resta d'elements. El conjunt eix – corona – rodes es dimensionen en base als esforços a realitzar i les dimensions establertes per la normativa de la FCAF. La suspensió es fa a través de molles estandarditzades, fent el guiat de les caixes de rodaments a través del propi xassís de la màquina. Aquest xassís consta de 5 peces tallades a làser i soldades amb elèctrode entre si. Es proposen diverses opcions de disseny de les caixes de rodaments, escollint la que està feta a partir de peces tallades a làser cargolades entre si donat que és més econòmic. Per manca de temps no es fa possible el disseny de la carrosseria, deixant com a proposta el realitzar-la per seccions fetes de plàstic PLA amb impressió 3D . Una vegada definit el disseny mecànic, es realitza el disseny del circuit elèctric definint els consums i dimensionant les proteccions. Seguidament, s'inicia el plantejament i disseny del circuit electrònic començant amb la mesura de corrent dels motors, el qual requereix un amplificador d'instrumentació per adaptar els valors obtinguts pel sensor escollit als del microcontrolador. Per manca de temps, no es pot definir en la seva totalitat. A més, s'inclou una proposta de control de motors a través d'un llaç tancat. Pel seu disseny es modelitza el model del motor escollit, sense la caixa reductora, i es simula el comportament del sistema amb un sol motor amb el programari Simulink. Finalment, s'elabora un pressupost en base als costos de mecanització i compra de cada element, sumant per separat una estimació dels costos d'enginyeria. Malauradament, el cost final de la màquina es un 60% major que el pressupost estipulat en el Project charter. Tot i així és una màquina que per les seves característiques és fins a 3 vegades més assequible que una d'equivalent.

[en] This final degree's project consists in the creation of a model railway's locomotive of the 5 inch gauge, with special emphasize on a simple and low-cost design. This project comes from the desire of giving a starting point to the railway enthusiasts that want to take part on the garden railway world with it's own rolling stock built by themselves, given that locomotives of this style are usually costly. With this in mind, the different mechanical, electrical and electronic elements that make up the machine are designed, starting with defining its basic dimensions, calculating the required power and its motorization type. Based on this calculations, the power required to follow the specifications required by the Project charter is 350 W. The choice of motors is of the brushed DC kind, supplied by two 12 V lead-acid batteries. A first design proposal is shown specifying a motor model in which to base the rest of the elements like transmission, motor mounting and suspension. This first proposal, with two MY6812 electric motors mounted above each axle with direct gear transmission, is dismissed because of possible difficulties when machining and inserting the pinion onto the motor's axle. Next, a second design is proposed, with a MY1016Z electric motor for each axle and chain transmission. This option is better suited for the requirements as it reduces complexity because the motor itself contains the reduction gear. The axle – pinion – wheels assembly is evaluated based on the forced to be applied and the rules defined on FCAF's regulations. The suspension is achieved by standardized springs, having its guiding carried out by the locomotive's chassis. This chassis consists of 5 laser cut pieces soldered by electrode welding. Different design options are proposed for the axle boxes, choosing the one made of different laser-cut pieces with screws holding them together because it's the more economical option. Due to the lack of enough time it's not possible to design the bodywork, leaving the suggestion of building it out of 3D printed PLA plastic sections. Once the mechanical side is defined, it's followed by the design of the electrical circuit by defining the protection hardware. Next, the proposal and design of the electronic circuit is started, first by defining the current measurement circuit which requires an instrumentation amplifier to adapt the values obtained by the selected sensor to the ones the microcontroller can read. Due to the lack of sufficient time, it cannot be completely finished. Additionally a proposal is included to control the motors via a current closed loop. To design it, the chosen motor model is modeled without it's gearbox and the system's behavior is simulated with Simulink software. Finally a budget is drawn based on the machining cost and retail price of each component, plus an estimated cost of the engineering design. Sadly, the final cost of the locomotive is 60% above the budget required by the Project Charter. Even then, the machine is 3 times cheaper than similarly equipped locomotives.