Souvent demandé et pourtant pas si compliqué.......

Titre un peu curieux peut-être, mais ça fait longtemps qu'on me demande régulièrement comment gérer les feux rouges et blancs sur des locos digitalisées, alors, allons-y.

Dans la plupart des cas, le décodeur se charge de l'inversion automatique des feux rouges et blancs en fonction du sens de marche.

En fait, c'est la fonction F0 qui commande l'allumage des feux, c'est dire blanc à l'avant et rouge à l'arrière si la marche avant est enclenchée (que la machine soit à l'arrêt ou en marche) et l'inversion se produit si c'est la marche arrière qui est enclenchée.

Electriquement parlant, ce sont donc deux sorties physiques du décodeur qui sont mises à contribution en même temps par la fonction F0 et qui, selon le sens de marche, activent les feux blancs et rouges pour obtenir la signalisation souhaitée.

Une des deux sorties est connectée aux feux blancs avant et rouges arrière, alors que l'autre sortie est connectée aux feux rouges avant et blancs arrière.

Selon que le niveau électrique Zéro Volt ou VDD est disponible sur les sorties 2 et 6, on obtient l'allumage des feux.

Ce qui revient à dire que les feux blancs d'une extrémité et rouges de l'autre extrémité sont reliés à la même sortie et s'allument donc simultanément. 

Jusque là tout va bien, mais les puristes diront que dans la réalité, il y a bien d'autres façons d'allumer les feux, dont les feux de position par exemple.

Certains constructeurs de décodeurs et de platines électroniques embarquées, proposent, moyennant une programmation souvent fastidieuse via certaines CV's indexées, de pouvoir gérer séparément l'allumage de chaque feu ou presque.

Quoiqu'il en soit, il me paraît indispensable que les feux du côté arrière puissent rester éteints quand la loco tracte une rame. Mon propos restera donc limité à ce cas général pour les locos équipées de décodeurs à 8 ou 21 broches.

Le montage retenu par les constructeurs est presque toujours le même, à savoir que l'interface NEM doit assurer la compatibilité entre le fonctionnement en analogique et en DCC.

A noter que certains constructeurs ont conçu des platines électriques qui fonctionnent sur le même principe, mais basés sur un schéma nettement plus complexe. C'est le cas des motrices Jouef (type CC 21000, ou 6500 par exemple). Ce cas particulier sera traité prochainement car la modification à faire est totalement différente (schéma reconstitué ci-dessous).

En courant continu, on rencontrait autrefois un montage différent de celui d'aujourd'hui. On se contentait de "diriger" à l'aide de deux diodes le potentiel disponible selon le sens de marche vers les ampoules avant et arrière. Il est à noter que ce montage aujourd'hui abandonné doit être remplacé pour assurer la compatibilité avec une utilisation en DCC ou en analogique avec prise NEM.

En effet, bien que la loco puisse rouler en  marche avant ou arrière, il est nécessaire de disposer d'un potentiel positif permanent quelque soit le sens de marche.

C'est par rapport à ce potentiel positif (commun) que les Leds  pourront être alimentées correctement  selon le sens de marche.

Puisque le commun est positif, les Leds sont alimentées par une tension négative.

En DCC, les sorties accessoires du décodeur, (dont les feux) fournissent également une tension négative alors que le commun (feux et accessoires) est quant à lui au potentiel positif.

Cela peut paraître bizarre, mais il faut se souvenir que le protocole NMRA est par définition d'origine américaine et que chez nos chers voisins d'outre atlantique, la masse électrique industrielle a longtemps été positive, y compris sur certaines voitures où le pôle positif de la batterie était à la masse !

Cette époque est révolue, mais certains dispositifs sont restés basés sur cette norme.

En tout état de cause, c'est le cas des décodeurs DCC et il va falloir faire avec, sans que ça pose vraiment problème, l'essentiel étant de le savoir.

Si nécessaire, je ferai un petit rappel du fonctionnement de l'interface NEM en analogique et en DCC.

Le principe de la neutralisation des feux du côté choisi (arrière) est simple, il consiste à couper électriquement la ligne du commun des feux arrières (rouges et blancs), pour la rendre indépendante de celle des feux avant.

Au préalable, il sera nécessaire de déterminer quel sera le sens retenu pour la marche avant et d'agir uniquement sur les feux arrière.

Sur la coupure réalisée, il est possible de souder un micro interrupteur, mais cette solution n'est ni très élégante, ni très pratique.

L'idée est d'installer un interrupteur électronique commandé par une autre fonction, F1 par exemple et il va donc falloir "charcuter" un tout petit peu le circuit imprimé de la loco.
Cette opération est donc à éviter sur une loco sous garantie.

Cela dit, rien ne s'oppose à ce que la même opération soit faite aussi sur la partie avant, mais il faudra utiliser une autre sortie de fonction du décodeur, F2 par exemple.

Cet interrupteur électronique est constitué d'un seul transistor qui sera choisi pour être capable de commuter un courant collecteur/émetteur d'au moins 200 mA, le gain quant à lui n'étant pas critique. 

Puisque nous allons commuter (ou pas) la ligne positive, à partir d'une tension négative, c'est donc un transistor du type PNP qui sera nécessaire.

Le choix peut être fait sans problème sur le type 2N2907 qui correspond au cahier des charges énoncé.

Il faut donc commencer par repérer sur le circuit imprimé de la loco le commun des accessoires connecté à la broche 7 de la prise NEM du décodeur.

Généralement, le commun est disponible à chaque extrémité de la loco et un simple ohm-mètre permet de le repérer sans erreur.

Quand l'identification est faite, il est préférable de débrancher la prise du décodeur pour éviter toute fausse manipulation.

A l'aide d'un cutter ou d'un petit disque à tronçonner, il faut couper sur le circuit imprimé la piste à l'endroit marqué "X" sur le schéma, ou désouder le fil raccordé à la piste correspondant au commun à destination des feux arrière de la loco.

Cette coupure devra être la plus courte possible car on y soudera sur chaque côté deux des pattes du transistor PNP 2N2907.

Les sorties à destination des Leds sont reliées par construction aux bornes 2/6 du décodeur qu'il sera facile de repérer.

Sur une prise NEM 8 broches, en partant de la borne 1 marquée sur le schéma, et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, on trouve dans l'ordre : 1-2-3-4-5-6-7-8.

Comme je prévois de pouvoir quand même faire fonctionner les feux blancs et rouges à l'arrière quand la loco est "haut-le-pied", c'est la tension négative obtenue sur la sortie de fonction qui établira la commutation (F1 par exemple qui est généralement connectée à la broche 3 du décodeur).

Le transistor est passant ou bloqué selon qu'une tension négative est appliquée ou non sur sa base.

Pour des raisons de simplification, une seule Led blanche et rouge par extrémité est représentée sur le schéma.

On soudera donc l'émetteur du transistor du côté du commun venant de la broche 7 du décodeur (positif), le collecteur sur ce qui reste de la ligne positive à destination des Leds arrières. La base sera quant à elle reliée via une résistance de 10 kOhms à la connexion de la broche 3.

De cette façon, comme dit plus haut, la commande des feux arrières sera obtenue par la fonction F1 (ou une autre fonction en intervenant sur le mapping).

Bien évidemment, si l'on dispose d'une autre sortie physique, il est possible de la commander par la touche de fonctions correspondante.

Petit essai avant de remonter la caisse avec la prise du décodeur réinsérée sur son connecteur :

- F0 en fonction, marche avant enclenchée : les feux blancs sont allumés à l'avant et rien ne s'allume à l'arrière.
- F0 en fonction, marche avant enclenchée : les feux rouges sont allumés à l'avant et rien ne s'allume à l'arrière.
- F0 + F1 en fonction : le fonctionnement d'origine est rétabli.

Il est très difficile d'en dire plus car le circuit imprimé de chaque loco est différent, mais le principe est toujours le même.

Petite précision toutefois : Le fait de faire passer la ligne positive des feux arrière par un transistor introduit une légère chute de tension liée à la structure même d'un transistor (jonction émetteur/collecteur).

Bien que cette chute de tension de 0.7 Volts soit imperceptible en pratique, il est possible de la compenser. Il suffit de faire passer la ligne positive des feux avant au travers d'une diode type 1N4000 dans le sens passant qui présente elle aussi une chute de tension  de 0.7 Volts environ.

Idéalement, il vaut mieux utiliser des transistors CMS pour des raisons d'encombrement, mais l'opération peut en rebuter certains car c'est petit et il faut être équipé en conséquence, la soudure de ce type de composants restant délicate.

Sinon, utiliser des transistors classiques, mais de préférence en boîtier plastique car moins encombrants et surtout isolés électriquement.

Point particulier pour les locos équipées d'ampoules :

Le montage décrit est prévu pour l'utilisation de Leds, mais il subsiste encore des locos équipées d'ampoules.
Si on coupe le commun sur une loco équipée d'ampoules, les feux concernés s'allument ensemble très faiblement car les ampoules sont alors alimentées en série entre les sorties du décodeur dont une est au potentiel positif et l'autre au potentiel négatif, ou l'inverse. 

Dans ce cas, il suffit de polariser le montage en insérant une diode 1N4148 entre les sorties d'origine et les ampoules concernées.

Attention : le rôle des diodes dont il est question ici n'a rien à voir avec celles qui sont déjà montées sur le circuit imprimé de la loco et peuvent donc cohabiter.

Info : correspondance entre les broches des décodeurs 8 et 21 broches :

8 broches       21 broches 

      2          =         7
      3          =       15
      6          =         8
      7          =       16                      

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

 

Caméra HD embarquée

Je viens de me faire offrir une caméra de petites dimensions dont j'avais au préalable imaginé l'utilisation que je pourrais en faire, et bien évidemment, j'ai souhaité immédiatement la mettre au travail sur mon réseau.

Rien de bien nouveau me direz-vous, mais le but de cette description est néanmoins susceptible d'intéresser quelques modélistes.

J'ai choisi le modèle Bullet HD Pro Rollei, caméra étanche prévue en principe pour les utilisations sportives, dans la mesure où elle est livrée avec un tas d'accessoires permettant tous les types de fixation sur casque, vélo, moto, voiture etc, mais à priori rien de prévu pour le train miniature...

Comme on peut le voir, ce n'est pas à proprement parler une déclinaison de la famille "GoPro" dont on commence à voir des images un peu partout (sports, police, pompiers et même télévision), car bien que miniaturisée, l'encombrement la rendrait incompatible avec l'utilisation sur un réseau HO.

La Bullet HD quant à elle, a des caractéristiques électroniques comparables (1080p/720p), elle ne mesure que 30 mm de diamètre et peut donc équiper sans problème un wagon HO sans engager le gabarit.

Personnellement, je l'ai installée sur un wagon "plat 2 essieux" Roco, et sa mise en place ne pose aucune difficulté. Le wagon en question est relié "en pousse" à un engin moteur quelconque.

Le wagon ne comportant pas de suspension réelle, il est important d'isoler mécaniquement la caméra de la plate-forme pour éviter, autant que possible, les secousses. 

Après avoir essayé divers dispositifs de fixation, j'ai finalement opté pour un "berceau" réalisé à partir d'éléments de joints d'isolation thermique adhésifs collés sur la plate-forme du wagon.

Lors des premiers essais, la caméra a été fixée avec des élastiques, ce qui est très suffisant pour faire des tests, mais la fixation définitive est faite à l'aide d'un mini collier rilsan qui solidarise l'appareil au wagon de façon très sûre.

En effet, bien que pratiques et rapides, les élastiques peuvent casser à tout moment avec pour conséquence d'entraîner la caméra dans un vol plané en virage, configuration pas vraiment prévue par le fabricant, et à proscrire absolument vu le prix de l'appareil !

La caméra est équipée d'un slot recevant une carte Micro SD jusqu' à 32 giga Octets, sur lesquels prennent place les enregistrements qui ne demandent plus qu'à être lus sur un micro-ordinateur, soit directement, soit via un câble USB.

Malgré la présence d'un système de gain automatique sur les circuits vidéo de la Bullet, je me suis aperçu que lorsque le convoi pénétrait dans un tunnel, où par définition, la lumière faisait bien évidemment défaut, les enregistrements présentaient alors des parties très sombres ou presque noires avec pour conséquence, une montée du bruit vidéo dans l'image, tout à fait normale en pareil cas.

Pour parfaire le fonctionnement, j'ai donc équipé le wagon d'un éclairage autonome à Leds prélevant son énergie électrique sur la voie.

La cerise sur le gâteau serait de prévoir un interrupteur crépusculaire qui mettrait en service l'éclairage quand la luminosité ambiante fait défaut, mais je ne suis certain que ce soit nécessaire.

Dans le cas présent, l'éclairage d'appoint fonctionne donc en permanence, dès que le wagon est posé sur les rails.

Le wagon porteur été équipé de 4 capteurs (un par roue), réalisés à partir de fil de bronze 2/10èmes de mm mis en forme et soudés directement sur un petit circuit imprimé dessiné et gravé spécialement pour cet usage. 

Le courant d'alimentation étant du DCC, j'ai prévu un redresseur double alternance constitué de 4 diodes type 1N4007 et un condensateur électrochimique de 22µF pour compenser les micro ruptures d'alimentation. Bien évidement, le montage est compatible sans modifications avec un courant traction analogique.

Le circuit imprimé prend place sous le wagon entre les essieux, la sortie de la tension redressée et filtrée est alors disponible aux bornes du condensateur.

J'avais d'abord essayé avec des Leds blanches très haute luminosité, mais l'éclairage était vraiment trop puissant et surtout trop focalisé.

J'ai finalement opté pour des Leds en ruban dont un seul tronçon de 3 Leds a été utilisé et recoupé au maximum de chaque côté. Ces Leds CMS "ton chaud" procurent une lumière plus douce et plus diffuse qui convient parfaitement pour cette utilisation.

Le circuit imprimé collé sous le chassis est relié au ruban Leds par deux fils au travers d'une résistance de 330 Ohms. J'ai calculé la valeur de cette résistance pour obtenir un courant de moins de 10 mA sous 18 volts continus, ce qui produit un éclairage très suffisant à mon sens.

J'avais promis un extrait vidéo, en voilà un mais pour les besoins du blog, c'est une séquence en 720p compressée car le 1080p natif en Mpeg4 est beaucoup trop lourd ici, mais visionnable également sur : 

http://youtu.be/eVSe3m0qJ10

Comme on peut le voir, le réseau n'est pas terminé. La partie électrique et électronique est opérationnelle, mais le décor est en cours de finition....

C'est un peu comme pour la construction d'une maison : le gros oeuvre ça va vite, mais les finitions c'est ce qu'il y a de plus long.....

Pour info, ce réseau qui développe 185 mètres de voie sur 4 niveaux, comporte 40 aiguilles équipées de moteurs lents (cf : la descriptions sur ce blog).

Il est piloté par une IntelliBox, exploité sous Windigipet et permet en mode automatique programmé, la circulation de 12 trains, dont parfois 5 simultanément. 




  

Alimentation des pointes coeur d'une aiguille triple

Je viens de me résoudre à remplacer 2 des aiguilles de mon réseau par une aiguille triple. L’avantage est un gain de place évident, ce qui me permet d’allonger les 2 voies de garage concernées.

Les 2 aiguilles remplacées étant des Roco code 100, j’ai réussi à trouver une aiguille triple d’occasion du même type dont l’installation mécanique ne pose pas de problème particulier.

En revanche, je m’aperçois qu’il n’existe peu ou pas d’informations au sujet du câblage de la commutation des pointes de cœur par les moteurs de commande des lames.

Toutes les aiguilles triples sont prévues pour être manœuvrées par 2 moteurs séparés, les pointes de cœur étant au nombre de 3, on s’aperçoit tout de suite que leur commutation au potentiel correct par les seuls contacts 1RT disponibles sur la plupart des moteurs ne permet pas l’alimentation des 3 cœurs dans tous les cas de figure.

La répartition électrique de ces aiguilles est rappelée sur le schéma suivant :

Si, par chance, les moteurs utilisés comportent chacun 2 contacts 1RT ou 2RT, le problème est plus facile à régler. 
Dans le cas contraire, il va falloir utiliser 2 petits relais 2RT dont l’alimentation des bobines sera commandée par les contacts auxiliaires1RT des moteurs de commande des lames.

Il est évidemment possible de ne s’occuper que des cœurs (H1)C1 et (H2)C2 en laissant le cœur H3(C3) sans potentiel, mais cette solution, par ailleurs peu élégante, laissera une zone électriquement neutre avec tous les risques de plantage des trains à faible vitesse dans les 2 positions déviées.

J’ai prévu d’alimenter les 3 pointes de cœur et le cahier des charges peut se résumer ainsi : En position directe (non déviée), les cœurs gauche (H1)C1 et droit (H2)C2 doivent être alimentés respectivement au potentiel de la file de rail concernée (J et K). Le potentiel appliqué sur le cœur central est quant à lui indifférent puisque dans cette position, il n’y aura jamais aucun essieu à alimenter.

En position déviée à droite, les cœurs H2(C2) et H3(C3) doivent recevoir potentiel de la file de rail K, (potentiel sur H1(C1) sans importance puisque pas utilisé).

En position déviée à gauche, les cœurs H3 et H1 doivent recevoir le potentiel de la file de rail J (le potentiel sur H2 est sans importance).

Un schéma plus simple aurait pu être réalisé, mais il faut prendre une précaution particulière avec ce genre d’aiguille.

En effet, on obtient 3 positions alors qu’en théorie, les 2 moteurs ayant chacun 2 positions, c’est 4 positions qui pourraient être obtenues. Or il se trouve que la position 4 est mécaniquement aussi impossible qu’inutile et même dangereuse !

De ce fait, pour éliminer les risques de courts circuits qui ne manqueraient pas de se produire si cette position était accidentellement enclenchée (contacts 1, 2 , 3 et 4 au travail) il faut absolument protéger le matériel et le fonctionnement du réseau. C’est la raison pour laquelle le schéma de polarisation du cœur H3(C3) est un peu plus complexe.

Pour la position directe, le fonctionnement est donc le suivant :

Les contacts 1, 2 et 3, 4 sont au repos, H1(C1) et H2(C2) sont alimentés respectivement au potentiel J et K, H3(C3) quant à lui est au potentiel J, ce qui n’a aucune importance.

Pour la position déviée à gauche, le fonctionnement est alors le suivant :
Les contacts 3, 4 sont au travail et 1, 2 au repos, H1(C1) et H3(C3) sont au potentiel J, (le potentiel J sur H2(C2) est sans importance, puisque non utilisé).

Pour la position déviée à droite, le fonctionnement devient le suivant :

Les contacts 1, 2 sont au travail et 3, 4 au repos, H2(C2) et H3(C3) sont au potentiel K, (le potentiel K sur H1(C1) est sans importance puisque non utilisé).

L'élaboration de ce montage a d'abord été concue pour l'exploitation en DCC avec gestion informatisée des initéraires.

Pour une utilisation en courant analogique, voir en fin d’article.

Le fonctionnement obtenu est sans faille et permet en DCC, la commande par un logiciel de pilotage de réseau comme Win Digipet par exemple, avec quelques particularités de programmation spécifiques à la gestion des aiguilles triples.

Comme indiqué plus haut, j’ai donc recours à 2 mini relais 2RT (à bobines non polarisées)  dont l’alimentation des bobines est assurée par la fermeture du contact travail des moteurs (non représentés ici).

Attention, on trouve dans le commerce des relais qui sont équipés d'origine d'une diode interne montée aux bornes de la bobine. Cette diode sert à neutraliser l'extra courant de rupture qui apparaît aux bornes de la bobine quand l'alimentation est coupée.

L'utilisation de ce type de relais est à éviter au profit de relais simples sans diode de protection interne.

Pour vérifier le type de modèle, un simple ohm-mètre suffit et doit donner exactement la même valeur mesurée sur les bobines dans un sens ou dans l'autre.

Ces deux relais ainsi que leur alimentation et tous les connecteurs (ou borniers) sont regroupés sur un petit circuit imprimé qui prendra place sous le réseau à proximité des moteurs d'aiguilles d'origine.

A la mise sous tension, la Led verte doit être allumée en permanence. Raccorder alors les autres connexions et manoeuvrer les aiguilles.

Si tout fonctionne normalement, les 2 Leds rouges ne doivent jamais être allumées simultanément (positions déviées à droite ou à gauche).

L'extinction des 2 Leds correspond à la position "directe". 

Particularités pour utilisation en analogique.

Le module de commutation reste identique, mais pour éviter d'enclencher accidentellement la position 4 décrite plus haut, la gestion des positions d'aiguilles est légèrement différente.

L’alimentation pour la commande de cette aiguille devra se faire en courant continu sous 14/16 Volts. En effet, une relation logique est établie entre les deux moteurs d’aiguilles d’origine. On notera à cet effet la présence de deux diodes 1N4007 à ajouter à la liste des composants ci-dessous.
Le schéma général de branchement pour une aiguille Roco Code 100 par exemple, est le suivant :

Enfin, si des commutations annexes sont nécessaires (TCO par exemple), il suffira d'ajouter des petits relais du même genre dont les bobines seront connectées en parallèle sur les deux relais du module.

Liste des composants :

- 2 relais DIL 12V/2RT à bobines non polarisées
- 4 connecteurs 2 points (ou borniers à vis)
- 1 connecteur 3 points (ou bornier à vis)
- 1 régulateur intégré 12V/1A type 7812
- 2 condensateurs 16V/470 à 1000µF
- 2 condensateurs 100 nF/100V
- 1 pont redresseur moulé 50V/1A
- 2 leds rouges
- 1 led verte
- 3 résistances 1/4W de 1500 Ohms

L'alimentation du module peut se faire sans problème sur le courant DCC puisque celui-ci est équipé d'un ensemble redresseur-filtrage-régulateur, la polarité des entrées J et K à appliquer aux bornes du redresseur est indifférente. Néanmoins, ne pas perdre de vue que si l'alimentation se fait par le DCC, sa consommation, bien que très faible, est très largement suffisante pour provoquer une détection si elle est prélevée sur une zone sous contrôle S88 par exemple. Il est donc indispensable de connecter l'alimentation de la platine en amont des modules de détection, ou sur une source auxiliaire alternative ou continue de 12 à 20 volts.

Les modélistes intéressés par cette petite adaptation et par le typon du circuit imprimé, ou le circuit imprimé proprement dit, peuvent me contacter par l’intermédiaire du site.

JMG.