Auteur Sujet: Carte d'alimentation des coeurs d'aiguille  (Lu 1289 fois)

railyRabbit

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Carte d'alimentation des coeurs d'aiguille
« le: mai 13, 2018, 03:51:11 pm »
Je me suis lancé dans la création de cartes d’alimentation de cœur d’aiguilles après des déconvenues dans l’utilisation de ma précédente solution, un Quad-Pic de Tam Valley Depot. Cette solution propose le pilotage de 4 servomoteurs, avec notamment des cartes d’alim de cœur basées sur 1 relais monostable, qui permet d’inverser la polarité de l’aiguille.

Le problème (et j’ai commencé à y penser pendant que j’attendais la livraison), c’est qu’en N, le mouvement n’est pas énorme. Selon l’installation du moteur et le déport, elle peut même être très faible. Or le Quad-Pic inverse la polarité de l’aiguille de façon arbitraire au milieu du mouvement. Sur 2 des 3 aiguilles (où la course des servos est la plus faible), je n’ai jamais réussi à régler le mouvement de façon à éviter le court-circuit, l’inversion se produisant soit trop tôt avec l’aiguille toujours en contact avec le rail d’origine, soit trop tard lorsque l’aiguille avait déjà touché le rail de destination.

J’ai donc décidé de fabriquer une carte qui permette de couper totalement l’alimentation du cœur pendant la manœuvre. Au passage, j’ai tenté une solution silencieuse (pas de « clac clac » de relais) mais j’en suis revenu, vous verrez plus tard. Donc 2 relais statiques indépendants, pilotés par 2 transistors.

Pour la connectique, j’avais prévu de chaîner les cartes, un même fil 4 paires pouvant faire transiter les signaux à destination des 3 cartes-relais. C’est la solution que j’avais prise pour mes capteurs IR, mais là aussi je commence à en revenir : les fils sont gros, 1 bus par usage (IR, cœurs), ça semble soumis aux interférences électromagnétiques… bref, je pense de plus en plus à un bus CAN unique, on en reparlera.
Pleins d’emplacement pour orienter les prises… une galère qui m’a coûté un mauvais étiquetage des broches sur la carte. :-[

Le principe de fonctionnement de la carte est simple :
1.   réception de l’ordre de mouvement de l’aiguille
2.   interruption de l’alim de cœur
3.   mouvement de l’aiguille
4.   à l’issue du mouvement, alimentation de l’aiguille avec la polarité correspondant à la position de l’aiguille

Le défaut de ce système, c’est qu’il ne peut pas contrôler la position physique de l’aiguille, il est réduit à « faire confiance » à l’ordre envoyé aux servos. Or si les servos ne sont pas alimentés, la polarité de l’aiguille va être inversée alors qu’elle n’a en réalité pas bougé. J’ai peut-être une idée pour éviter ça (en monitorant l’alimentation des servos), mais on verra plus tard.

En 1er lieu, j’avais choisi des relais statiques de type G3MB-202P. Sauf que je n’avais pas fait attention à un détail de la datasheet : conçus pour piloter des courants alternatifs, ils cessent de conduire (si tel est l'ordre) au moment où la courbe du courant repasse par 0V. Or mon réseau est exploité aussi bien en numérique qu’en analogique, et en analogique le courant ne repasse pas toujours par 0V.


Après quelques recherches, j’ai trouvé un autre composant, le AQY212, qui fonctionne à la fois pour de l’AC et du DC. Par contre… j’en ai grillé 4, il semble très (mais très) sensible (0,5A max). :'(
Je les ai monté (avec leur résistance) sur une plaque de prototypage découpée, pour réutiliser le footprint des précédant G3MB et m'éviter de devoir refaire la carte.


Du coup, je vais revenir aux relais classique « clac clac », ça marche avec l’AC et le DC et ça ne devrait pas cramer à la moindre surintensité. D’ailleurs je n’ai pas l’impression que les relais statiques soient beaucoup utilisé en modélisme ferroviaire, et notamment dans l’alim des cœurs. Est-ce inapproprié, ou bien à cause du coût des modèles suffisamment « résistants » ?

J’ai encore quelques hésitations quant au choix des relais : des relais « simples », mais dans ce cas idéalement avec une conso réduite de la bobine ? ou bien des « latching relays » (je ne sais pas comment ils s’appellent en bon français), dont la gestion est un poil plus compliquée mais qui ne consomment que lorsqu’ils doivent commuter ?

Jean-Luc

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Re : Carte d'alimentation des coeurs d'aiguille
« Réponse #1 le: mai 13, 2018, 06:46:39 pm »
J'ai opté pour un système différent afin que justement la position effective du servo commute le cœur de l'aiguillage.

Plutôt que de mettre un fin de course unique : relâché le cœur est sur un rail, enfoncé le cœur est sur l'autre, j'en ai deux : l'un connecte le cœur au rail gauche, l'autre au rail droit. Si ils sont tous les deux relâchés, le cœur est déconnecté. Mécaniquement il est impossible que les deux fins de course soient enfoncés simultanément.

J'ai une seconde paire de fin de courses pour donner à l'électronique la position effective du servo afin de détecter les pannes.

J'ai donc de petites platines comme celle-ci avec les 4 fins de course et un bornier pour les deux rails et le cœur :



Elles sont montées sur des supports en impression 3D :



Le servo est monté comme ceci :



Le palonnier vient donc appuyer sur les fins de course et manœuvre une tige en CAP de 0,5 qui passe au travers de la plateforme.



CATPLUS

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Re : Carte d'alimentation des coeurs d'aiguille
« Réponse #2 le: mai 13, 2018, 06:48:04 pm »
Bonjour

J'ai utilisé et j'utilise encore des relais (5volts)
Comme je suis un peu fatigué (retraite oblige) :D
Si cela peut t'aider, j'avais fait un post sur le relais pour alimentation d'aiguille + contact pour signal

http://teamtrack.soforums.com/t1375-Alimentation-Aiguille-Modernisation.htm

Cordialement
Marcel
Best Regards

Jean-Luc

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Re : Carte d'alimentation des coeurs d'aiguille
« Réponse #3 le: mai 13, 2018, 06:58:07 pm »
Après quelques recherches, j’ai trouvé un autre composant, le AQY212, qui fonctionne à la fois pour de l’AC et du DC. Par contre… j’en ai grillé 4, il semble très (mais très) sensible (0,5A max). :'(

Je vois qu'il y a plusieurs modèles :

AQY212EH : 550mA max
AQY212GH : 1,1A max

Par contre le prix pique un peu : plus de 3€ le composant.

Un autre modèle moins cher : https://www.tme.eu/fr/details/aqy211ehaj/relais-ssr-monophases/panasonic/aqy211eha/

railyRabbit

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Re : Carte d'alimentation des coeurs d'aiguille
« Réponse #4 le: mai 13, 2018, 10:08:35 pm »
merci pour vos éclairages

@Jean-Luc, ce sont des micro servos que tu utilises ? Ce système me dit quelquechose, je crois que je l'avais vu mais sans la platine 3D. L'ensemble semble robuste et pratique, tout étant intégré.

La configuration de notre réseau sur 2 des 3 aiguilles complexifie un peu l'installation (voir la photo) : les voies sont à une dizaine de cm du plateau. On a fixé les servos sur des planchettes amovibles pour pouvoir les glisser sous les voies, et si nécessaire les retirer pour intervenir dessus.

Il faudrait que je fasse un support maison qui permette de maintenir des contacteurs de part et d'autre du palonnier, encore que la course étant tellement limitée, ça va être difficile à régler pour enregistrer les mouvements.

J'hésite à changer à nouveau les AQY, j'ai peur qu'ils ne claquent tout aussi vite que les autres. Sachant que la Mobile Station délivre du 2A, et pour l'analogique le Fleishmann doit délivrer du 1,2A (c'est un 6755). Ou alors lui mettre un polyswitch en série ?
« Modifié: mai 13, 2018, 10:14:28 pm par railyRabbit »

DDEFF

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Re : Carte d'alimentation des coeurs d'aiguille
« Réponse #5 le: mai 14, 2018, 11:20:13 am »
Bonjour railyRabbit,

Citer
Ce système me dit quelque chose, je crois que je l'avais vu mais sans la platine 3D

Je sais où tu as déjà vu ça. C'est dans l'excellent article du même auteur (Jean-Luc) et qui date de ... 2013 !
http://modelleisenbahn.triskell.org/spip.php?article35

Maintenant, c'est effectivement avec une platine faite avec une imprimante 3D.
Les contacteurs sont costauds : je les utilise pour faire des fin de course pour des moteurs de volets roulants et ça marche tous les jours depuis 2 ans.
Chez TME : https://www.tme.eu/fr/details/msm-22/microcommutateurs-snap-action/ninigi/msw-22/

Par contre, sur mon réseau (je ne force personne), j'ajouterai un contact suivant le schéma :


Explications :

A droite, les deux contacts de Jean-Luc. Mais pourquoi deux contacts ? Drôle d'idée ?
En réfléchissant, on pourrait se dire qu'on peut faire avec un seul contact. C'est une erreur !

Car ce contact inverseur aurait à ses bornes d'un côté le + et de l'autre le - et comme on ne sait jamais ce qui se passe à l'intérieur des relais ("s" du pluriel  ;)) il se peut très bien qu'au cours de son mouvement les deux contacts se touchent et fassent au début une étincelle, puis plus de contacts du tout car HS.
Là, ça ne peut pas arriver.
C'est une grande avancée par rapport à tous les schémas habituels.  ;D ;D

Moi, je vais y ajouter le contact de gauche, un peu pour les mêmes raisons.

En effet, traditionnellement, on relie chaque (aiguille mobile + rail fixe du milieu) au rail le plus proche par un câblage fixe. C'est une erreur !
Et c'est d'autant plus une erreur que la coupure des rails se situe à proximité de la pointe de cœur.
Parce que, quelle que soit la position de l'aiguille, l'un des rails (le rail "mort") est au potentiel opposé à celui de la pointe de cœur.
Ce qui fait que, si on a déraillé, la roue du wagon peut faire un court-circuit à cet endroit.
En fait, c'est dangereux d'alimenter le rail "mort" qui passe entre les roues des wagons. Mon contact dés-alimente le rail "mort".
J'ai laissé exprès les couleurs pour qu'on voit bien le problème.

Je pense que ce câblage est inédit.  ::)

De l'autre côté de la pointe de cœur, c'est le même problème, sauf qu'il est très facile d'éloigner la coupure de la pointe de cœur.

Denis
« Modifié: mai 14, 2018, 11:22:27 am par DDEFF »

CATPLUS

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« Modifié: mai 14, 2018, 05:39:29 pm par CATPLUS »
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railyRabbit

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Re : Carte d'alimentation des coeurs d'aiguille
« Réponse #7 le: mai 15, 2018, 10:26:55 pm »
@DDEFF : je crois qu'à part peut-être la désintégration du noyau atomique, tu as tout prévu :o

@CAT+ : toujours bon de rappeler les bonnes pratiques pour assurer la bonne alimentation des aiguilles. Un peu plus compliqué à faire une fois le réseau mis en place ! heureusement on avait lu un tuto du même genre avant de poser les voies.
La technique du fil recuit, je la garde au chaud... (c'est le cas de le dire)  ;D

DDEFF

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Re : Carte d'alimentation des coeurs d'aiguille
« Réponse #8 le: mai 16, 2018, 08:35:01 am »
Bonjour
Citer
je crois qu'à part peut-être la désintégration du noyau atomique, tu as tout prévu
Oui et même ça, je l'avais prévu puisqu'il y a des rails morts... ;D ;D ;D

Je vais ouvrir un fil sur les courts-circuits, problème qui mériterait des développements, à mon avis.

Denis

DDEFF

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Re : Carte d'alimentation des coeurs d'aiguille
« Réponse #9 le: mai 18, 2018, 09:17:51 am »
Bonjour,

Je place ici la réponse à une question de Tony04 (voir fil http://forum.locoduino.org/index.php?topic=501.msg5828#new) :

J'ai travaillé dans des centraux téléphoniques, à la grande époque des relais.
Nous utilisions deux types de relais :

1°) Les relais avec des inverseurs "classiques" c'est à dire contact repos OU travail, avec un OU exclusif, c'est à dire que le constructeur garantissait qu'à aucun moment il n'y avait contact entre les deux positions.
Dit autrement, il y avait un moment où la lame mobile était dans le vide pendant son déplacement, n'étant reliée ni au repos, ni au travail.
C'était garanti, mais le prix des relais était en conséquence. Du matériel professionnel.

2°) Les relais à contact "glissants", c'est à dire que l'on passait continument de la position de repos à celle de travail.
Il y avait donc un moment (voulu) auquel les 3 lames (repos, lame mobile et travail)  étaient en contact.
Donc, à aucun moment, la lame mobile était dans le vide.
C'était construit comme ça, pour des cas très particuliers.
Là aussi, garantie constructeur que le contact était bien glissant.

Pour la petite histoire, les relais avaient souvent deux bobines :
On utilisait les deux bobines pour faire monter le contact et dès qu'on était dans la bonne position, l'un des contacts servait à couper l'une des deux bobine pour diminuer la consommation. On a en effet besoin de plus de courant pour faire bouger les lames que pour maintenir le contact.
Et quand on a 600 000 relais pour 10 000 abonnés, on regarde aussi la consommation.

On parle là de matériel professionnel, ce qui n'est pas du tout le cas de ce que, nous, on achète.
Il s'agit de matériel amateur et, vu les prix, de second choix, voire pire.
Donc, là, rien n'est garanti. Mais alors, pas du tout.
Et donc, on peut très bien avoir un contact glissant (ou qui le devient) alors qu'on a acheté (et voulu) un contact classique.
La solution de Jean-Luc utilise, certes, deux contacts, mais ils valent 0,22 € chacun. Cela reste abordable  ;D

Moi, j'en ajoute un autre pour améliorer encore la sécurité.

Denis

railyRabbit

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Re : Re : Carte d'alimentation des coeurs d'aiguille
« Réponse #10 le: mai 18, 2018, 05:10:23 pm »
Pour la petite histoire, les relais avaient souvent deux bobines :
On utilisait les deux bobines pour faire monter le contact et dès qu'on était dans la bonne position, l'un des contacts servait à couper l'une des deux bobine pour diminuer la consommation. On a en effet besoin de plus de courant pour faire bouger les lames que pour maintenir le contact.
Et quand on a 600 000 relais pour 10 000 abonnés, on regarde aussi la consommation.

Et vous faites comment pour gérer la conso électrique, quand vous avez pleins de relais sur votre réseau ?

DDEFF

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Re : Carte d'alimentation des coeurs d'aiguille
« Réponse #11 le: mai 18, 2018, 05:22:17 pm »
Bonjour,

De tels relais type Telecom n'existent pas, à ma connaissance, pour les amateurs.
Il faut qu'ils soient construits comme ça dès l'origine : 2 bobines sur le même noyau, avec la même palette au bout.
La seule solution abordable pour de simples amateurs, comme nous, c'est de décaler dans le temps l'alimentation des relais.
Pas facile à gérer tout ça.

Ou alors (soyons fous ! :o), utilisons un Arduino qui permet de se passer d'un maximum de relais...  ;D ;D ;D

Jean-Luc

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Re : Carte d'alimentation des coeurs d'aiguille
« Réponse #12 le: mai 18, 2018, 05:40:13 pm »
Pour ma part, j'ai deux types de relais sur mon réseau :

- 2 relais 12V 2RT pour l'inversion de polarité de mon pont tournant. ceci dit, ils risquent de ne pas être employés donc on oublie.
- 30 relais 24V 4RT sur mes alimentations traction.

Ils consomment 40mA chaque, soit 1,2A au total.

J'ai mit une alimentation à découpage 24V 50W 2,2A: https://www.tme.eu/fr/details/lrs-50-24/alimentations-encastrables/mean-well/

Je n'ai des relais que pour commuter la traction.
« Modifié: mai 18, 2018, 05:43:16 pm par Jean-Luc »

railyRabbit

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Re : Carte d'alimentation des coeurs d'aiguille
« Réponse #13 le: mai 18, 2018, 06:31:11 pm »
C'est le type d'alim que j'avais regardé dans un 1er temps pour toute l'électronique, les servos. Mais j'ai eu peur que ça chauffe : il aurait été installé à l'envers, dans un caisson... je me suis dit que c'était peut-être pas top pour l'aération.

Du coup pour le court terme, j'ai pris une alimentation chinoise (genre ça). Ca marche pour ce que je lui demande mais le boitier fait un peu cheap : c'est *beaucoup* plus léger qu'une alim d'ordinateur (d'ici à ce qu'il n'y ait qu'un simple module dedans...)

Jean-Luc

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Re : Carte d'alimentation des coeurs d'aiguille
« Réponse #14 le: mai 18, 2018, 07:34:50 pm »
C’est la même techno, ça ne chauffe ni plus ni moins.

Grosso modo ces alimentations ont un rendement de 90%, c’est à dire que si ton alim fait 50W elle dissipe 5W en chaleur si elle débite à 100%. Si tu assures un passage d’air, la convection suffit.

Par ailleurs, je préfère une alim qui est certaine de répondre aux normes européennes : séparation haute et basse tension (au moins 4mm et le PCB doit être fraisé), règles de dessin du PCB, etc. Pas envie de mettre le feu à la baraque :) (un exemple de ce dont je parle: http://www.righto.com/2014/05/a-look-inside-ipad-chargers-pricey.html)

Du coup j’achète des Meanwell qui ne sont même pas spécialement plus cher. Par exemple j’ai mis celle ci pour l’alimentation des régulateurs 5V des différentes cartes : https://www.tme.eu/fr/details/gs40a09-p1j/alimentations-de-bureau/mean-well/