Auteur Sujet: Projet Dominique  (Lu 4489 fois)

Dominique

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Projet Dominique
« le: février 17, 2017, 12:03:02 pm »
Bonjour,

Enfin, je me jette à l'eau !
Cela fait un moment que j'envisageais de décrire mon projet, mais je ne le sentais pas assez mûr.

C'est seulement le 2ème réseau de ma vie, car je n'ai commencé qu'il y a peu de temps (quand même en 2012, à la retraite), après une reprise du réseau de mon fils qui m'a amené à découvrir l'Arduino et surtout après l'inscription au club CMFA d'Arpajon.



Ce réseau était trop petit mais j'avais réussi à y installer un bloc système en Arduino.
Donc j'ai décidé un jour de voir plus grand !

Il fallait surtout dégager de la place : l'aménagement du grenier du garage m'a apporté cette opportunité qu'il ne fallait pas laisser passer.

Après consultation de centaines de plans de réseau chez les amis et sur le web, j'ai choisi ce tracé :



Il comprend une grande boucle en double voie avec 2 gares, dont une sera cachée sous le village au milieu.
J'ai ajouté une ligne à voie unique, en vert clair, qui parcoure le L du bas à gauche au haut à droite : ce sera un tramway ou métro qui reliera le centre-ville au parc de loisirs.

Au total il y a environ 50 m de voies en format N.

Il y a 3 niveaux et les pentes ne dépassent pas 2% :
  • le niveau le plus bas en bleu pour la voie de parade au devant et la gare cachée
  • le niveau intermédiaire en vert foncé pour la gare principale
  • le niveau supérieur en rouge pour le retour à l'arrière du réseau

Il se pose sur un chassis en L de 300 cm par 215 cm réalisé avec des vieux placards que j'ai débités en planches avec la scie circulaire.
La profondeur de la grande longueur fait 90 cm, c'est le maximum pour accéder au fond du réseau.
La profondeur de le partie à gauche fait 70 cm. Je l'ai allongée récemment pour construire un parc d'attractions dans l'espace au milieu de la boucle.



Actuellement, les trains peuvent circuler par conduite manuelle, et mon réseau ressemble à ça maintenant.



Petite précision importante : j'ai voulu que le pupitre de commande occupe toute la grande longueur du L (sur la photo il n'y a que la moitié), avec des interfaces pour tous les Arduino qui constitueront mon système sans PC  :D, j'y tiens  :)

Le décor est planté (si on peut dire), je vais progressivement entrer dans les détails.
« Modifié: mai 14, 2017, 10:16:53 pm par Dominique »
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DDEFF

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Re : Projet Dominique
« Réponse #1 le: février 17, 2017, 08:51:51 pm »
Bonsoir Dominique,

C'est certainement le réseau que je connais le plus ...  ;D
Mais je suis très content que tu le présentes. On va apprendre plein de choses.

Denis

Dominique

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Re : Projet Dominique
« Réponse #2 le: février 17, 2017, 10:39:59 pm »
Merci pour tes encouragements Denis  :D

En regardant la date de la photo du chassis (octobre 2014), ça fait donc plus de 2 ans que j'ai commencé ce réseau !
Je ne sais pas si je suis lent (sans doute) ou pas, en tout cas je n'avance pas vite  :-[

C'est aussi à peu près le moment où Locoduino a été créé par Jean-Luc : je n'ai pas hésité à le rejoindre et je pense que c'était ma meilleure décision : j'ai appris à me documenter tous azimuts, à tester des tas de choses, à réfléchir à diverses architectures et donc à construire mon réseau avec la certitude d'arriver à un résultat qui ira au delà de mes espérances de l'époque. Et j'ai aussi gagné une vraie bande d'amis   ;D

J'avais acquis une certaine expérience de l'Arduino avec la construction de mon premier réseau qui contenait 2 Arduino Mega, l'un dédié à la traction (avec quelques potentiomètres à glissière) et les automatismes de conduite (un mini block système), l'autre s'occupant de la rétrosignalisation (barrières infrarouge et capteurs RFID) et de la signalisation (quelques feux tricolores), une liaison I2C leur permettant d'échanger des messages d'événements et d'états.

En démarrant ce nouveau projet, je savais que je pouvais répartir les fonctions entre plusieurs Arduino mais je n'avais pas encore une idée précise de toute les fonctions qu'il faut développer et assembler.

Une seule certitude : vouloir développer 100% des circuits et des programmes moi-même dans la plus pure tradition du DIY (= Tout Faire Moi-même... sauf les locos, wagons, voitures et les décodeurs qui vont dedans, car, en N, c'est trop petit).

Fort de cette confiance, j'attaque la menuiserie.



Sur le chassis de 15 cm d'épaisseur, des tasseaux sont vissés pour réaliser les supports des plans de roulement. Ceux-ci sont découpés dans du contre-plaqué de 5mm.



Je pose les rails en provisoire et je fais rouler une loco analogique pour tester la continuité électrique.
La pente des rampes est soigneusement vérifiée au niveau à bulle.

Les tiges filetées servent à régler l'espacement facilement dans les courbes en pente.





Les rails et aiguilles sont de marque Fleischmann Piccolo avec ballast. Les moteurs d'aiguilles sont retournés et encastrés dans le CP du plan de roulement après avoir découpé l'emplacement du moteur. Cela condamne la commande manuelle (il faut utiliser un cure-dents pour les manoeuvrer dans un trou minuscule, donc à ce stade, il faut commencer à réaliser l'électronique de détection et de commande.
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Jean-Luc

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Re : Projet Dominique
« Réponse #3 le: février 17, 2017, 10:57:25 pm »
Tu me fais envie avec tes 310cm x 190cm  :P

Tu as pas mal de distance entre 2 voies parallèles ? non ?

15cm c'est la hauteur des planches de ton chassis ? Pour ma part je pense utiliser des planches de 13mm x 97mm (http://www.castorama.fr/store/Tasseau-en-sapin-rabote---Longueur-200-m-prod11360045.html?navCount=0&navAction=push&skuId=Casto626698) mais j'ai moins de longueur.

Dominique

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Re : Re : Projet Dominique
« Réponse #4 le: février 18, 2017, 07:31:52 am »
Tu as pas mal de distance entre 2 voies parallèles ? non ?

J'ai respecteé la norme MOROP nem112 (entraxes minimum 25mm en pleine voie et 28 mm en gare) et, tu vois, les deux voies passent pile poil dans les entrées de tunnel :



Citer
15cm c'est la hauteur des planches de ton chassis ? Pour ma part je pense utiliser des planches de 13mm x 97mm (http://www.castorama.fr/store/Tasseau-en-sapin-rabote---Longueur-200-m-prod11360045.html?navCount=0&navAction=push&skuId=Casto626698) mais j'ai moins de longueur.

Je pense que ça va aller avec ces planches surtout si tu les assembles avec des emboitements, vissé et collé.
Moi j'ai récupéré des panneaux en latté de 16 mm qui avait au moins 30 ans donc définitivement stable ! J'ai assemblé 2 cadres comme celui-ci avec des vis et boulons de 10. Les pieds sont vissés dans les angles pour renforcer l'ensemble.

« Modifié: mai 14, 2017, 10:10:05 pm par Dominique »
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Re : Projet Dominique
« Réponse #5 le: février 18, 2017, 10:09:29 am »
Je reviens un instant sur le choix du tracé :

Je sais aujourd'hui qu'il aurait fallu éviter les voies parallèles aux bords. Mais ça aurait compliqué les virages, car j'ai voulu éviter les courbes R1et R2 les plus serrées. Il y en a néanmoins un peu, à gauche de la gare. C'est moche quand une voiture longue se retrouve presque à côté des rails. Je les cacherai dans un tunnel.

Je voulais à tout prix un long parcours fermé permettant à 2 trains de circuler automatiquement avec des horaires pendant que d'autres peuvent être en conduite manuelle. Ça corse les plaisirs et ça permet de mettre le réseau en demo. Là c'est réussi, c'est un grand tour.

Si, en plus, chaque train s'arrête dans la gare cachée et si un autre part juste après, cela fait 4 trains automatiques.

La ligne de métro est arrivée plus tard. J'en avais besoin pour mettre au point le va et vient du réseau de demo du club. On en parlera en détail. Comme il y plus de la moitié du trajet en dessous la voie de parade arrière, je mettrai une caméra dans le sous terrain.

Enfin, ce tracé continue à évoluer un peu. Je vais supprimer les TJdS qui font des court-circuits avec certaines locos et modifier la voie de manœuvre de devant la gare qui relie la voie de programmation au dépôt et au reste du réseau.
Cela veut dire que la voie de programmation a vocation à participer aux manœuvres. J'aurai une commutation des centrales DCC !
« Modifié: mai 14, 2017, 10:12:06 pm par Dominique »
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DDEFF

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Re : Projet Dominique
« Réponse #6 le: février 18, 2017, 07:34:58 pm »
Bonsoir Dominique,

Je ne me permettrais pas de critiquer un réseau, n'en ayant moi-même aucun... :-X

Le mien sera forcément un "plat de spaghettis", fortement décrié dans toutes les revues.  >:(
Je ne pourrais m'en sortir qu'en en planquant une bonne partie, sauf la gare qui sort vraiment de l'ordinaire.

Mais je ne pouvais m'empêcher de remarquer que le "new Jean-Luc" correspondait aux canons actuels (je lis énormément de revues).

Pour le tien, je pense que quand le décor aura évolué, on en reparlera, je suis sûr que ça sera bien.

Jean-Luc

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Re : Re : Re : Projet Dominique
« Réponse #7 le: février 18, 2017, 09:32:50 pm »
J'ai respecteé la norme MOROP nem112 (entraxes minimum 25mm en pleine voie et 28 mm en gare)

Effectivement, mon impression visuelle était fausse :) On a toujours l'impression que les voies sont trop écartées

Dominique

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Re : Re : Projet Dominique
« Réponse #8 le: février 20, 2017, 05:31:25 pm »
Pour le tien, je pense que quand le décor aura évolué, on en reparlera, je suis sûr que ça sera bien.

D'autant qu'il n'y a pas encore de décor, car je tiens à installer tous les équipements électriques (détecteurs, signaux, alimentations DCC (au moins 3, une pour le va et vient, une pour la voie de programmation et au moins une pour le réseau principal, avec de l'électronique et des relais pour les isoler ou raccorder les zones ensemble), ainsi que les branchements du décor.

Pour le moment, j'ai 2 centrales DCC (modules de traction), un TCO physique (plaque représentant le réseau avec leds d'occupation et de position d'aiguilles et inverseurs d'aiguilles), un module de commande d'aiguilles et un système de gestion simplifié.

Chaque module est connecté sur un bus CAN et échange des messages avec les autres modules.

Le module de traction du va et vient est le plus récent. Il tourne sur Nano avec une face avant sympa :



C'est un projet basé sur DCC++ (http://forum.locoduino.org/index.php?topic=203.60) que j'ai modifié pour intégrer une reconnaissance automatique de l'adresse DCC de la loco posée sur la voie, l'automate de gestion complète du va et vient avec asservissement de vitesse selon une consigne affichée en km/h, et d'autres asservissements pour réaliser le ralentissement et l'arrêt en gare en souplesse, comme en vrai.

Le module de traction principal a été réalisé il y a plus d'un an et est basé sur CmdrArduino.


Il gère les vitesses, directions et feux de 4 trains par potentiomètre à glissière et inverseurs et envoie les changements par message CAN. Il peut aussi recevoir des messages pour ralentir ou stopper un train, ce qui est nécessaire pour faire du cantonnement et un block système.

Je vais complètement refaire ce module sur la base de DCC++ avec diverses manettes de commande. J'y reviendrai plus loin.

Le module de commande d'aiguilles est un Arduino Mega qui pilote 40 relais (2 par aiguille, afin de n'alimenter la bobine qu'une seconde et jamais 2 bobines en même temps).

Le module TCO est aussi un Arduino Mega qui gère 20 inverseurs et 80 leds. Il fallu recourir à un paquet de 74HC595 pour démultiplier les commandes des leds. Il reçoit aussi la rétrosignalisation (les détecteurs de consommation). Je le détaillerai plus loin.



Enfin le module gestionnaire est un Arduino Due qui doit se charger de tout gérer en communiquant avec les autres modules via le bus CAN.

En fait j'ai construit ces modules ne sachant pas exactement où aller au moment où j'ai commencé. Mais les échanges très instructifs sur Locoduino m'ont amené à définir toutes les fonctionnalités que je souhaite avec des possibilités d'évolutions.

Ainsi, le gestionnaire devra piloter le réseau conformément aux règles de la SNCF : le train doit obéir aux signaux. Il doit aussi piloter le TCO, les aiguilles, les signaux et les éléments de décor en relation avec les circulations (passage à niveau par exemple). Il doit aussi assurer les circulations automatiques.

Je sais depuis longtemps qu'il serait trop compliqué de concentrer la totalité des traitements dans un seul Arduino, même un Due qui en est certainement capable.

Deux exemples :
1) Le module de traction peut connaitre les trains dans le détail (nom, correspondance entre crans DCC et vitesse réelle par étalonnage des vitesses, pilotage par la vitesse réelle plutôt que par le cran DCC, etc..). Il peut gérer seul le ralentissement avec la seule connaissance de la distance. Il peut donc présenter une interface simplifiée avec le gestionnaire qui peut voir des trains "virtuels" et ne pas s'encombrer des caractéristiques spécifiques à chaque train.

2) Le module TCO qui reçoit la rétrosignalisation peut filtrer les signaux reçus avant de transmettre des occupations et libérations "propres".

Sur tout cela je reviendrai plus loin en détail.

« Modifié: mai 14, 2017, 10:24:43 pm par Dominique »
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Dominique

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Re : Projet Dominique
« Réponse #9 le: mai 14, 2017, 10:47:02 pm »
Retour sur la description de mon réseau : entre temps j'ai testé avec succès le Gestionnaire de Pierre (voir sur le Forum http://forum.locoduino.org/index.php?topic=166.msg2920#msg2920).

Je reviendrai en détail sur les réflexions qui m'ont conduites à ce point, mais les principale conclusions qui vont guider toute ma réalisation sont les suivantes :

  • J'ai bien fait de découper la réalisation en plusieurs modules Arduino (traction, TCO/rétrosignalisation, commandes d'aiguilles, Gestionnaire et bientôt les commandes des signaux et la gestion du décor et des animations).
  • J'ai bien fait de ne pas utiliser de centrale du commerce, ni de capteurs du commerce, ce qui me laisse l'entière liberté de réaliser exactement ce que je veux, sans aucune contrainte et avec autant de possibilités que les logiciels du commerce. Cela s'est fait avec une première étape qui m'a permis de faire rouler les trains (avec la centrale DCC, le TCO, la commande d'aiguilles et un gestionnaire simplifié). Les évolutions vers le système final se feront progressivement sans pénaliser le plaisir de jouer aux trains  :-*
  • Le Gestionnaire a besoin de rétrosignalisation propre et cohérente : c'est le cas des occupations de zones, mais lorsque une zone est libérée, il faut que le train en soit complètement sorti, ce qui n'est pas le cas chez moi pour le moment et je dois ajouter quelques capteurs dans les zones de gare en particulier (au minimum) pour détecter que les trains y sont entrés complètement. C'est essentiel pour faire fonctionner les itinéraires, leur réservation et leur libération
  • Pour connaitre à tout instant la position des trains, de façon a pouvoir les commander (arrêts, ralentissement, cab-système, etc..), je dois mettre en oeuvre un système de détection automatique que je décris par ailleurs.
  • Le développement du Gestionnaire et sa mise au point ont nécessité des modifications du réseau (remplacement des TJD par des aiguilles, modification du tracé, etc.. Il faudra donc ajouter des commandes d'aiguilles supplémentaires et des détecteurs d'occupation

Tout cela renforce donc l'intérêt du bus CAN pour faire communiquer les modules Arduino entre eux.
C'est l'objet de l'article http://www.locoduino.org/spip.php?article148



Dans mon projet, l'élément clé est la définition des messages CAN qui circulent sur le bus. Grâce à cela, chaque module peut évoluer indépendamment des autres. ;D

Et comme le projet est devenu modulaire grâce à cette architecture, je vais pouvoir en décrire la réalisation en plusieurs parties indépendantes.

Je vais commencer par le câblage de l'alimentation DCC qui vient en même temps que la pose des rails, avec la réalisation des détecteurs d'occupation par consommation de courant.

Logiquement je devrais poursuivre par la centrale DCC qui alimente le réseau. Mais la première version réalisée à base de la bibliothèque CmdrArduino ne me satisfait plus depuis que j'ai testé DCC++.  Je vais donc passer son tour en attendant d'avoir réalisé et testé la nouvelle centrale avant de la publier, car j'ai décidé de ne publier que ce qui marche !.

En attendant je vais décrire le TCO manuel dont a vu les images plus haut.

Ensuite viendra le module de commande des aiguilles.

Il restera ensuite :
  • le gestionnaire
  • le module de commande des signaux

... et plein d'autres modules de gestion du décor pour animer, éclairer, sonoriser, etc...

Soyez patients  8)
« Modifié: mai 20, 2017, 07:09:33 pm par Dominique »
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Marc-Henri

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Re : Projet Dominique
« Réponse #10 le: mai 15, 2017, 07:45:45 am »
Bravo Dominique pour ce super projet et merci pour toutes ces explications détaillées. Je me réjouis de voir la suite.

Tu mentionnes l'utilisation de registres à décalage 74HC595 et j'aimerais savoir si tu as rencontré des problèmes avec ce composant ?

Sur un projet de commande de gares (cf mon blog https://savignyexpress.wordpress.com/2014/01/20/gare-du-reseau-dun-ami-toute-la-doc/), j'ai eu des problèmes d'interférences électromagnétiques. Le système comporte 6 registres à décalages commandant 48 relais. Certains relais sont utilisés pour commander des aiguillages Minitrix, d'autres pour alimenter des zones d'arrêt. Les aiguillages perturbent les registres à décalage ce qui active des bits non sollicités. Le problème a été en grande partie résolu par l'emploi de câbles blindés (RJ 45) pour acheminer les signaux des registres entre les cartes.

Bon début de semaine et meilleures salutations.

Marc-Henri

Dominique

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Re : Projet Dominique
« Réponse #11 le: mai 15, 2017, 12:31:03 pm »
Bonjour Marc-Henri,

Je n'ai eu aucun souci avec les 74HC595 qui ne servent, en fait, qu'à allumer ou éteindre des leds basse consommation, donc qui ne doivent pas générer de parasites.

Dans la description de mon projet je vais continuer par la carte TCO/Rétrosignalisation qui, justement embarque 10 de ces circuits. Elle est présentée un peu ici :
http://forum.locoduino.org/index.php?topic=329.msg3102#msg3102

et le câblage fouillis avec le Mega est ici :


Par contre, j'ai aussi une carte de commande de 40 relais (à laquelle de dois en ajouter 4) qui est constituée d'un Mega et de 5 plaques de 8 relais 5V avec optocoupleurs. Les relais commutent de l'alternatif pour des moteurs Fleischmann, je n'avais pas d'autre choix.

Là non plus, je n'ai pas de parasites.

Chaque carte est reliée au bus CAN et je suis certain de ne pas voir passer d'événements parasites !

C'est pour cela que je commence à décrire tout mon bazard  ;)

Bien amicalement
Dominique
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Re : Projet Dominique
« Réponse #12 le: mai 20, 2017, 06:32:10 pm »
Les détecteurs d'occupation et l'alimentation des rails

Après la pose des voies, il faut se poser tout de suite la question de l'alimentation des rails, les découpages en zones et cantons (pour l'exploitation des circulations) et la détection des trains dans toutes ces zones.

Le principe de base est que la centrale DCC de traction va fournir l'alimentation des rails sur 2 fils (rouge et noir). Comme je n'ai pas de boucle de retournement, j'ai identifié un rail "rouge" et un rail "noir" partout dans le réseau.

Les découpages en zones se font en isolant un deux rails (toujours le même) aux points de coupure. Fleischmann fournit de jolies éclisses isolantes en plastique gris. Parfois j'ai eu recours à la mini-disqueuse pour couper un rail.

Les points d'alimentation des zones sont faits en soudant un fil (noir ou rouge selon le rail) soit sur les éclisses métalliques entre 2 éléments de rail, soit en dégageant le rail sous le ballast et en le soudant à cet endroit.

Il faut avouer que ces opérations de découpage et d'alimentation sont fastidieuses surtout quand le nombre de zones est assez élevé (j'ai ai plus de 40). Le passage des fils dans le support doit être invisible et cela demande parfois des ajustements car la perceuse n'est pas toujours passée au bon endroit.

Les rails ne sont fixés pour le moment que par des petits clous enfoncés dans les trous prévus des traverses. Je n'ai pas utilisé de marteau mais un chasse-clou de 2 à 3 mm de diamètre avec lequel j'appuie sur la tête des clous à la main. Cela facilite le démontage ultérieur car il y a toujours des modifications à faire ultérieurement.

Le choix du détecteur d'occupation par consommation de courant s'est fait par recherche sur le web. Le sujet est abondamment traité dans les divers forums.

J'ai finalement choisi ce schéma :



Ensuite, comme il fallait en faire au moins 50, j'ai cherché à faire des circuits imprimés "professionnels". Jean-Luc et son ami Pierre m'ont bien aidé en me fournissant le logiciel Canari (pour Mac) et un peu d'aide au démarrage.

Voilà donc "mon premier circuit imprimé" réalisé en CAO :



Suivi d'une commande chez Electrodragon, puis de la livraison des circuits :



Et l'achat des composants chez TME.

Je rappelle au passage que ces fournisseurs sont présentés sur le site Locoduino :

http://www.locoduino.org/spip.php?article13

Le circuit obtenu contient 2 détecteurs par plaque de 5x5 cm, j'ai omis les potentiomètres pour avoir le maximum de sensibilité (en N les courant sont faibles) et j'ai réalisé l'installation de ces circuits sous le réseau :



Comme on peut le voir sur cette image, à ce stade je n'ai raccordé que le coté alimentation DCC : Un fil noir + un fil rouge arrivent sur le détecteur en provenance de la traction DCC (via un bus réalisé en fil de forte section qui parcoure le centre du réseau) et un fil noir + un fil rouge partent vers les rails.

On verra plus loin le raccordement des détecteurs au TCO.

C'est à ce moment qu'on se rend compte que la hauteur du réseau a beaucoup d'importance pour rendre cette opération plus ou moins confortable  :-[

« Modifié: mai 20, 2017, 07:15:36 pm par Dominique »
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Re : Projet Dominique
« Réponse #13 le: mai 22, 2017, 03:45:41 pm »
Une alternative aux détecteurs de consommation :

Une autre discussion sur la rétrosignalisation, ici -> http://forum.locoduino.org/index.php?topic=329.0
présente une alternative à mes détecteurs.

Pierre montre un circuit qui en regroupe 8 avec un circuit de multiplexage pour la lecture des signaux, qui réduit beaucoup le nombre de fils de liaison avec l'Arduino qui gère ces signaux.

Personnellement j'ai fait le choix des détecteurs présentés dans ce fil avant de connaitre cette alternative. Par ailleurs, j'ai choisi un Arduino Mega pour traiter ces signaux (et plein d'autres) car il dispose de 80 ports et d'une mémoire Flash et Ram confortable (256K de flash et 8K de ram).

Ce n'est pas le prix du Mega2560 qui m'importait le plus (un peu plus de 30€ chez les revendeurs français ou moins de 10€ chez les clones), mais ses capacités techniques.
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Marc-Henri

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Re : Projet Dominique
« Réponse #14 le: mai 23, 2017, 09:54:53 am »
Bonjour Dominique,

Merci pour ton partage. Pour mon nouveau projet de réseau, j'ai plutôt choisi le schéma décrit ici: http://www.1-zu-220.de/besetztmelder.htm. Je n'utiliserai que la partie gauche, optocoupleur inclus avec un condensateur de filtrage en sortie pour ternir compte du fait qu'il ne détecte la consommation que durant les demi alternances positives du signal DCC.

Le principal avantage de ce montage est qu'il ne comporte que 2 diodes au lieu de 4, réduisant la chute de tension à 0.7 V plutôt que 1.4 V. Cet avantage est important pour mon réseau car des diodes de freinage pour le système ABC de Lenz seront en série avec les détecteurs. Testé avec succès en N.

Je développe des cartes regroupant freinage et détection et ce seront mes premiers circuits imprimés. Jusque là je travaillais en cartes à bandes.  ;)

Meilleures salutations helvético-ferroviaires.