Contrôleur de présence du signal DCC

Le but de ce petit montage, comme son nom l’indique, est de permettre de s’assurer que le courant testé est bien porteur du signal DCC.

Qui n’a jamais été confronté au problème d’un décodeur d’aiguilles ou de feux qui ne répond pas et de se demander si le DCC arrive bien à l’endroit prévu ? Comme par malchance, les décodeurs en question sont généralement situés sous le réseau, pas facile de s’y promener avec des instruments de mesure conventionnels, dont l'oscilloscpe, par exemple.

Et comme par ailleurs, les modélistes qui en sont équipés ne sont pas légion, il est parfois très difficile, sans cet outil à priori irremplaçable, de tester les signaux qui circulent dans un circuit et en particulier le signal numérique DCC qui nous intéresse.

Décoder le signal DCC de façon très précise et complète serait ici inutile et dans ce cas, c’est effectivement l’oscilloscope qui deviendrait nécessaire, mais ce n’est pas le but recherché.

Alors, disons-le tout de suite, ce montage peut servir aussi à visualiser d’autres types de signaux numériques d'amplitude comparable, le DCC étant un de ceux–ci.

Utilisation

Tout circuit électronique nécessite une alimentation. Ici, l’énergie électrique nécessaire au fonctionnement du contrôleur est prélevée directement sur le bus ou la voie en même temps que les informations DCC, donc pas de pile ni interrupteur de mise sous tension.

L’utilisation de ce contrôleur est très simple :

A l’aide de deux pointes de touche équipées ou non de pinces « crocodile », il suffit de relier le contrôleur au courant DCC, la présence du signal est alors indiquée par deux Leds vertes qui clignotent alternativement à environ 2 Hertz (selon choix de l’utilisateur) dès la mise sous tension.

Fonctionnement 

Après redressement et filtrage, on dispose à l’entrée du régulateur 7812 d’une tension d’environ 23 Volts pour une tension de voie de 16 Volts. En effet, la tension obtenue répond au calcul habituel : pour U1 = 16 Volts, U2 = U1 x  (racine de 2), soit : 16 x 1,414 = 22,6 Volts environ.

En sortie du régulateur 12 Volts, la tension régulée et filtrée, alimente un opto-coupleur à sortie logique 6N137, un compteur binaire CD4020 et deux transistors.

Les impulsions présentes à l’entrée du redresseur sont appliquées parallèlement aux entrées 2 et 3 du 6N137, après écrêtage et mise en forme sommaires.

Dès lors, on récupère sur la sortie logique du 6N137 entre la borne 6 et la masse un signal calibré à 12 Volts crête à crête (voir encadré sur le schéma). 

On aurait pû à ce stade appliquer directement le signal obtenu sur les bases des transistors, mais la fréquence du signal étant trop rapide, les deux Leds clignoteraient tellement vite que le résultat serait inexploitable visuellement.

C'est pour cette raison que le signal est alors appliqué, via une résistance de 10K sur l'entrée horloge (CLK) d'un compteur binaire diviseur dont le rôle est de rendre les états logiques visibles.

On a donc recours à un compteur binaire CMOS type CD4020 par exemple, utilisé en diviseur (tout autre compteur binaire ou même décimal serait également utilisable).

A partir d’un signal d’horloge appliqué sur son entrée H, le compteur binaire fonctionne en faisant passer ses sorties logiques alternativement de l’état bas à l’état haut selon la progression binaire conventionnelle.

Le compteur binaire CD4020 est un compteur 14 étages, dont seules 12 sorties sont utilisables. Il suffit d’en sélectionner une pour obtenir l’information souhaitée.

Pour un signal d’horloge H la première sortie (Q0) sera activée et désactivée alternativement pour H/2. La seconde sortie sera activée/désactivée alternativement pour H/4, la troisième sortie sera activée/désactivée pour H/8, etc. selon la progression binaire (2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, 4096, 8192, 16384 etc.).

Bien que le comptage se fasse en interne selon le code binaire 2, 4, 8, 16, etc, il est à noter que par construction, le CD 4020 ne comporte pas de sorties Q1 et Q2.

Seules les sorties Q0, Q3 à Q13 sont disponibles, et c’est justement une des dernières, de Q10 à Q 13 dont nous avons besoin. En effet, les huit premières sorties basculent encore trop rapidement pour donner un résultat visible.

Le circuit imprimé a été prévu pour relier la sortie par un petit point de soudure à (une seule) des pattes du CD4020. Personnellement j’ai choisi la sortie Q11 (borne 1), mais c’est uniquement une question de choix de la fréquence du clignotement des Leds.

La borne reset (R) étant forcée à la masse, le comptage commence immédiatement dès la mise sous tension.

Si l’une ou l’autre des deux Leds vertes reste allumée en permanence, c’est que le courant testé n’est pas un signal périodique et il faut alors en chercher la cause en remontant vers la centrale.

Le montage prend place sur un petit circuit imprimé qu’il faut isoler pour ne pas faire de courts-circuits avec la voie notamment.

Idéalement, il faudrait le loger dans un petit boîtier plastique transparent permettant de voir les leds et y raccorder deux fils d’une vingtaine de centimètres équipés de pointes de touche ou de pinces crocodile.

Liste des composants :

1 pont redresseur moulé 1A/50V
1 bornier 5mm pour CI
1 condensateur électrochimique 470µF/25V
1 condensateur électrochimique 100µF/16V
1 régulateur intégré 7812 (ou 78L12)
1 CD 4020
1 6N137
1 transistor NPN BC547
1 transistor PNP BC557
2 leds vertes ou autre couleur
1 diode 1N4148
3 résistances 10k
1 résistance 2k7
1 résistance 100 k
1 résistance 2k2
2 résistances 1k

Une version CMS est tout à fait possible, mais avec un circuit imprimé différent, évidemment.

La consommation de l’ensemble ne dépasse les 50 mA et l’intensité prélevée sur le signal DCC proprement dite est par conséquent négligeable.

Bon contrôle…..

JMG