Animation maquette

Un des mes amis modélistes, vient de s’offrir le chevalement de mines Faller n°946 en version statique.

Pour peu qu’on se donne la peine de passer par l’étape peinture et patine, cette maquette est une très jolie reproduction d’un chevalement de mines comme il en existait autrefois dans de nombreuses régions.

Equipée de ses grandes roues de montée et descente de la machinerie d’ascenseur, il ne restait plus qu’à motoriser la mécanique et à doter l’ensemble d’un circuit de commande du moteur. Le cahier des charges retenu est le suivant :

- Faire tourner les deux grandes roues suffisamment lentement pour que l’effet visuel des roues à rayons en mouvement, soit conforme à la réalité,
- Faire tourner les roues dans un sens et dans l’autre,
- Obtenir un démarrage et freinage du moteur avec une simulation d’inertie,
- Permettre de régler le temps de marche pour les deux sens,
- Permettre de calibrer le temps d’arrêt entre chaque montée/descente.

Au travail donc ! 

La première étape est la motorisation de l’ensemble à l’aide d’un petit moto-réducteur de récupération équipé pour l’occasion d’une petite poulie en aluminium réalisée au tour.
Cette poulie est destinée à entraîner une autre poulie solidaire de l’arbre d’entraînement des grandes roues.

Toutes les solutions sont envisageables et tout bon modéliste, équipé ou non d’outillage adéquat, viendra à bout rapidement de cette motorisation.
La principale contrainte étant, encore une fois, d’obtenir un mouvement suffisamment lent pour qu’il soit bien visible.
Par essais successifs, il suffit de déterminer la tension à appliquer au moteur pour y parvenir.

Pour ce qui me concerne, et avec le moto-réducteur choisi, c’est sous 8 Volts que le résultat est le plus proche de la réalité.
Pour obtenir ces 8 Volts, diverses solutions s’offrent, mais comme par ailleurs, un circuit électronique est nécessaire, le plus logique est de commencer par installer un régulateur intégré, type 7808.

En amont de ce régulateur se trouvent bien sûr un pont redresseur et un circuit de filtrage électrochimique habituel.

Cette configuration permet d’alimenter l’ensemble sous une tension quelconque, alternative ou redressée mais dont la valeur doit être comprise entre 11 et 18 Volts environ.

Vient alors le tour de la solution électronique pour commander l’ensemble.

Pour avoir des tensions entre 0 et 100% de la vitesse, le moteur n’est pas commandé directement sous 8 Volts. Cette fonction est obtenue par l’intermédiaire d’un transistor Darlington (BDX33), dont la polarisation de base et assurée par une tension variable aux bornes d'un condensateur.

En faisant varier cette tension (charge et décharge), on obtient très simplement les 4 états :
- le démarrage progressif,
- la pleine vitesse, 
- le freinage progressif du moteur, 
- l’arrêt,
et ainsi de suite.

On s’aperçoit tout de suite que des impulsions calibrées dans le temps sont nécessaires, c'est le rôle de l'oscillateur astable, confié ici à un 555.

Entouré de ses habituels circuits de réglages de temporisation, le 555 fournit de manière très régulière des impulsions qui sont appliquées sur la base du Darlington via une résistance de 47 kOhms permettant la charge et la décharge lentes du condensateur.

Dans le cas présent, le rapport cyclique du 555 devient dissymétrique est ajustable pour permettre des durées de marche et d'arrêt différentes. En effet, j'ai opté pour un temps d'arrêt (démarrages et freinages compris) d'environ 1/4 du cycle, les 3/4 restants sont consacrés à la marche à pleine vitesse. C'est le rôle de la cellule composée de 2 diodes 1N4148, d'un potentiomètre (P2) de 470 KOhms et d'un condensateur de 47 µF, le tout relié aux broches 2 et 6 du 555. Ce dispositif permet de charger le condensateur de 47 µF via une des diodes et de le décharger via l'autre diode.
Selon la position de P2, ces durées de charge et décharge sont ajustables sans changer la fréquence générale du 555.

A ce stade, on obtient pas encore l’effet souhaité car les commandes envoyées au moteur sont toujours polarisées dans le même sens.

Il suffit de faire transiter la tension de commande du moteur par les contatcs R/T d’un petit relais câblé en inverseur bistable pour que le cycle soit le suivant :

- démarrage progressif de la rotation dans un sens,
- pleine vitesse,
- freinage progressif,

- arrêt
- inversion du sens de marche pendant l'arrêt,
- démarrage progressif de la rotation dans l’autre sens,
- pleine vitesse,
- freinage progressif,

- arrêt,
- inversion du sens de marche, etc....

Bien que synchronisée avec les impulsions fournies par le 555, l’inversion de polarité doit se faire une fois sur 2 par rapport à l'alimentation du moteur.
C'est à une bascule D (CD4013) configurée en diviseur par 2 que ce rôle est confié. A noter qu’ici, une seule des deux bascules contenues dans un CD 4013 est utilisée.

Le relais est alimenté alors que le moteur est encore à l’arrêt, et ne démarre que quelques fractions de secondes plus tard (durée réglable par P2) pour une durée de plusieurs secondes ou dizaines de secondes (durée également réglable par P1).


Puis le moteur s’arrête pendant quelques secondes, le relais change d'état et le moteur redémarre dans l’autre sens. A ce sujet, régler P2 pour que la commutation du relais se fasse après l'arrêt complet du moteur, faute de quoi, les effets d'inertie seraient annulés.

Autrement dit, la première impulsion positive disponible en sortie du 555 est appliquée parallèlement sur l’entrée Horloge du 4013 et sur la base du Darlington.

En fonction du montage particulier réalisé ici autour du 4013, l’impulsion délivrée par le 555 est « mémorisée » et la bascule est vérouillée.
La deuxième impulsion délivrée par le 555 reste sans effet, le sens de marche est donc inchangé.
La troisième impulsion dévérouille la bascule et le relais change d'état, et ainsi de suite.

Le schéma électronique est le suivant :

La réalisation passe par un petit circuit imprimé selon la méthode habituelle. Ci-dessous, le typon :

Une vue de l’implantation des composants ....

Liste des composants :
1 x 555
1 x 4013
1 x 7808
1 x BDX33 (ou équivalant)
1 x pont redresseeur moulé 1A/50V
4 x 1N4148
1 x micro relais 2 RT 6/12V
2 x 470 µF radiaux
1 x 47 µF radial
1 x 22 µF radial
2 x 100 nF 
1 x 10 nF
2 x pot.H 470k
1 x résistance 0,25W 2k2
3 x résistances 0,25W 10k
1 x résistance 0,25W 47k
4 cosses poignard mâles

1 x circuit imprimé.

.... et une vue de la platine terminée.

Bonne réalisation !

Intellibox qui ne plante plus : le bonheur !

Le titre de cet article va peut-être surprendre, d’autant que, pour une fois, il ne s’agira pas d’une réalisation personnelle, mais de la description d’une configuration matérielle visant à améliorer les performances d'une installation DCC, en l’occurrence, la mienne.

Utilisateur de l’Intellibox d’Uhlenbrock depuis des années, j’ai été confronté au problème de la vitesse de traitement de cette centrale, limitée comme chacun le sait à 19200 bauds sur un port sériel type RS232.

Cette configuration IB + PC avec port RS232 est certes un peu dépassée, mais toujours parfaitement viable même s’il est de plus en plus difficile de trouver d'anciens PC équipés de ports RS232.

A l’instar des centrales actuelles qui exploitent le port USB, Uhlenbrock a entrepris d’actualiser sa centrale en USB, mais renseignements pris, il ne s’agirait que d’une émulation de port série d’origine pour le rendre compatible avec les PC équipés de ports USB.

Ce qui revient à dire qu’il faudrait remplacer l’ancienne IB par une plus récente, solution radicale mais pas pour autant plus efficace, surtout pour le cas de la vitesse de transmission.

Quoi qu’il en soit, avec 19200 bauds, le problème reste entier.

Avec un logiciel dédié, quand le nombre de trains qui circulent simultanément devient conséquent, la centrale doit gérer les informations en provenance de la voie par le port S88  et transmettre les ordres par le bus DCC, ça provoque quelques embouteillages qui ralentissent quelque peu (trop à mon goût) le processus.

J’ai par exemple souvent constaté que lorsqu’un train pénètre dans un canton, le passage au feu rouge met parfois presque une seconde à se faire, ce qui est beaucoup trop long.

Je me suis dit que pour bien faire, qu’il faudrait que l’IB soit soulagée d’un certain nombre d’opérations de façon à obtenir des temps de traitement corrects.

Un ami modéliste confronté au même problème m’a confié avoir essayé avec succès le module HSI88 de LDT, et avait obtenu des temps de traitement bien plus rapides.

LDT distribue effectivement une petite interface et qui permet de contourner l’obstacle. Le HSI88 est disponible en USB ou en RS232.

Quand ce module est utilisé avec l’IB, il gère tout le trafic des infos S88 en provenance de la voie en les envoyant directement sur le PC. L’IB voit donc son port S88 complètement libéré et n’a plus qu’à gérer les ordres à destination du bus DCC.

Je me suis donc équipé en conséquence, et le gain en vitesse de traitement est indiscutable.

La modification à faire se limite à débrancher le connecteur du câble 6 fils qui arrivait sur le port S88 de l’IB pour le brancher sur un des 3 ports S88 du module HSI88. La sortie du module, quant à elle, est à connecter  directement sur un des ports USB du PC.

Idéalement, selon LDT, il est préférable de répartir les modules S88 sur les 3 entrées du HSI88 pour obtenir le gain de vitesse maximum. Cette configuration oblige à modifier le câblage puisque les modules S88 ne sont plus en série l’un derrière l’autre, mais répartis de manière équilibrée.

Quoi qu’il en soit, en les laissant « l’un derrière l’autre », comme c'est mon cas, le gain en vitesse de traitement est déjà très net.

Selon le logiciel utilisé pour piloter le réseau, il faut déclarer le module HSI88 comme deuxième interface et c’est tout ce qu’il y a à faire.

Mais la bonne nouvelle, et là j’en reviens au titre ce cet article, c’est qu’avec cette configuration, l’IB qui avait une fâcheuse tendance à planter et à faire des Reset inopinés,

NE PLANTE PLUS DU TOUT !

J’exploite cette configuration depuis plusieurs mois et pas un seul plantage Intellibox alors qu’auparavant c’est parfois 3 ou 4 dans la même journée !

Alors, qu’en déduire ?

Il semble évident que c’est la gestion du flux S88 à destination de l’IB qui pose problème.

En tous cas, dès l’instant où ce flux est dérivé directement sur le PC, l’IB est stable !

Quand je parle de bonheur, ceux qui subissent aussi ces plantages comprendront tout de suite à quoi je fais allusion !

Alors, bien sûr, cette configuration fonctionne parfaitement chez moi alors que ça plantait à tous bouts de champs. Il n’ y a donc aucune raison pour ça ne fonctionne pas chez vous.

Pour mémoire, ma configuration est la suivante :

-        IB 65000 (sans mise à jour du soft)

-        HSI88 LDT

-        Windigipet 10

-        28 cantons (56 zones)

-        40 aiguilles à servos moteurs

-        185 mètres de voie sur 4 niveaux.

Bonne chance à tous.

Me contacter sur ce blog si besoin d’infos complémentaires……

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