LOCODUINO
Parlons Arduino => Shields et Modules => Discussion démarrée par: nopxor le mars 14, 2018, 01:11:13 am
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Bonjour,
Les circuits classiques de détection de consommation de courant à diodes ont 2 inconvénients:
La chute de tension de 0,7V inhérente à l'emploi de diodes et l'exposition de celles-ci en cas de court circuit.
J'ai donc opté pour la détection par induction qui utilise un petit transfo torique.
http://www.sumidacrossing.org/LayoutControl/TrainDetection/InductiveDetectionCircuit/
Le principe est de prélever une boucle du fil du circuit DCC qui alimente le canton et de l'enrouler autour du transfo.
Le circuit est donc parfaitement isolé du DCC.
J'ai utilisé le célèbre circuit de Paisley qui a fait ses preuves.
http://www.circuitous.ca/DccBODvt5.html#PCB
Les transfos AS-103 sont disponibles chez Radio-Spares:
https://fr.rs-online.com/web/p/transformateurs-de-courant/3997317/?searchTerm=AS-103&relevancy-data=636F3D3226696E3D4931384E4B6E6F776E41734D504E266C753D6672266D6D3D6D61746368616C6C7061727469616C26706D3D5E5B5C707B4C7D5C707B4E647D2D2C2F255C2E5D2B2426706F3D313326736E3D592673743D4B4559574F52445F53494E474C455F414C5048415F4E554D455249432677633D424F5448267573743D41532D313033267374613D41532D31303326
J'obtiens une sensibilité de 0,7 mA pour un circuit DCC de 15V (détection d'une résistance de 21,3 K Ohm dans le canton).
J'ai réalisé un circuit imprimé simple face de 100 mm x 50 mm qui regroupe 4 circuits de détection indépendants.
Il s'alimente en 5V et les sorties sont au niveau bas pour une détection et au niveau haut en l'absence de détection.
Ci-joint les fichiers au format Eagle, ainsi que les fichiers Gerber pour la fabrication.
Si vous voulez faire fabriquer le circuit imprimé je vous recommande JLCPCB (Singapour) qui fait un travail soigné à des prix canons.
https://jlcpcb.com
Leur prix pour 5 circuits, port compris: 9€.
Livraison 15 jours après la commande.
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Ci-joint une photo du module:
(https://i.imgur.com/6vIHdze.jpg)
Le schéma:
(https://i.imgur.com/mZrfU2m.jpg)
Le PCB:
(https://i.imgur.com/zL9itcg.jpg)
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Merci,
Voilà une alternative à essayer.
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Bonjour,
Alors, un retour sur ce montage...
Il me semble intéressant pour diverses raisons.
Le montage répond-il au besoin? Pas trop de parasites ou de non détection...
Merci
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Bonjour,
Mon réseau est en construction donc je n'ai pas effectué encore de tests en exploitation.
Ce schéma (Paisley) est pas mal utilisé outre atlantique donc je ne suis pas trop inquiet sur sa fiabilité.
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Hello,
Merci et bon courage.
Attention aux parasites. Ils conseillent de ne pas trop éloigner les capteurs de la voie.
A suivre donc ;)
Yannick
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Bonsoir,
j'ai testé sur table, et avec du pain sur la planche.
Comme espéré, ça fonctionne sans mal et sans modification.
J'ai utilisé des transfos 1000/1 trouvés sur eBay (4,5€ les 10, entraxe non précisé, mesuré à la livraison : 10,16 mm) :
https://www.ebay.fr/itm/10PCS-HMCT103C-5A-5MA-Precision-Micro-Current-Transformer-Sensor-Module-UK/272242518298
Je pense qu'il n'y a pas trop à craindre les parasites, sauf si ils durent longtemps, le montage est bien tranquillisé à coup de condensateur : le temps de réponse est de l'ordre de la seconde.
Avec une Base Station sous 12V, le montage détecte une résistance de 3,3K et ne bouge pas avec une 4,7K.
Le trou de souris bleu permet de faire plusieurs tours pour augmenter si besoin la sensibilité.
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Bonjour,
Intéressant ces tests.
Les transfos HMCT103C 5A/5MA ont des spécifications différentes.
Sur certaines datasheet on trouve même un ratio = 1:2500
Le courant de base du transistor doit être diminué et le temps de réponse allongé.
La sensibilité semble amoindrie, mais ils sont à un prix attractif.
Les AS103 recommandées par Paisley ont un ratio = 1:300, L = 250mH @10kHz, R = 300Ω
Dans le premier lien que j'ai donné (sumidacrossing), l'auteur a effectué des tests de simulation comparatifs du circuit de Paisley et de Müller
Il est possible dans Eagle de définir une empreinte sur mesure pour le transfo avec un pitch de 10.16mm.
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Bonjour,
merci de mettre à disposition tous les éléments pour faire et modifier les PCB.
est-ce qu'il serait difficile de faire une empreinte multiple pour accepter différents transfos au pas de 2.54 ?
J'ai bien envie de me lancer dans Eagle ou Kicad, mais d'expérience, je sais qu'il faut un certain temps avant d'obtenir quelque chose d'exploitable d'un nouveau logiciel.
J'aimerais disposer d'une double connectique, l'empreinte proposée au pas de 3.5 permet de mettre des bornes à vis débrochables est parfaite pour faire du fixe.
De mon coté, je suis dans le démontable, j'aimerais disposer en parallèle d'un header (pinhead) male en bloc 3 x 4 au pas de 2.54.
Ceci permettrait de faire des liaisons directes avec un sensor shield avec des câbles Du Pont 3 fils.
Chaque détecteur disposerait ainsi d'un VCC, d'un GND et de sa sortie S en ligne.
Les quatre S en ligne permettraient aussi de ne pas créer de boucle de masse en n'en utilisant qu'une.
Serait-ce faisable ?
Merci d'avance.
https://www.ebay.fr/itm/1-2-5-10PCS-NEW-70cm-2Pin-3Pin-4Pin-Female-To-Female-Jumper-Dupont-Cable/162725938315
https://www.ebay.fr/itm/Upgraded-V5-Arduino-Sensor-Shield-for-Arduino-UNO-R3-Expansion-Board-V5-0-IIC/263048819923
https://electronics.stackexchange.com/questions/19182/where-is-the-eagle-component-library-for-0-1-breakaway-headers
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Bonjour,
Je ne suis pas spécialiste en électricité, mais l’un a un ratio de 1000:1 et l’autre 1:300.
Ce qui voudrait dire que dans un cas, le signal est réduit et l’autre augmenté...
Tme propose aussi les AS-103...
http://dcc-mueller.de/images/sens_top.jpg (http://dcc-mueller.de/images/sens_top.jpg)
Permet de positionner le capteur au plus près de la voie.
Bonne soirée
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Si on passe deux fois dans le transfo 1000/1 on a 500/1, trois fois 333/1 et ainsi de suite ...
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Bonjour,
Voici donc la version 2 avec pin Header en sortie et double empreinte de transfo.
Tous les fichiers Eagle sont dans "Detection 4 cantons_v2.zip" y compris le Gerber zippé pour les fabricants de PCB.
(https://img2.lght.pics/jFyf.jpg)
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Pour une prise en main de Eagle, Il y a ce tutoriel en français. C'est un pdf qui contient l'essentiel:
ftp://ftp.cadsoft.de/eagle/obsolete/userfiles/doc/tutorial_eagle_fr.pdf
Et pour générer un Gerber pour la fabrication, il y a ce tutoriel en Anglais:
https://www.build-electronic-circuits.com/gerber-file/
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Super et merci,
comme dit le proverbe chinois, donne un poisson à un homme, il n'aura pas faim pour un jour, donne lui une canne à pêche, ce sera pour la vie ...
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Juste une petite question, est-ce qu'il serait possible d'avoir les sorties en un bloc 4x3 comme sur le sensor shield ?
Quitte à inverser 1 et 2, 3 et 4 et en faisant passer une piste en dessous des SV# ?
PS : j'ai testé avec un TLC556 (version CMOS) Pas de problème sauf les faux contacts du breadboard ...
Edit : la connexion avec deux cables Du Pont 3 fils : header en rouge
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Voilà la version V2.1 plus compacte avec les sorties de gauche à droite.
(https://img2.lght.pics/jFhy.jpg)
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Merci, excellent, dès ce soir, je vais chez JLCPCB (Singapour) avec votre gerber.
Je vous tiens au courant.
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Effectivement, c'était sans problème, offre de bienvenue pour 10 cartes à 2$ le tout, port standard à 10$.
Plus qu'à patienter.
Merci pour votre aide.
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L'offre de "Bienvenue" à 2$ les 10 circuits, elle est permanente ! :)
Il faut compter environ 15 jours pour la livraison standard et il y a un numéro de suivi.
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... elle est permanente ! :)
Et moi qui y ai cru, mais, bon, c'est pas plus mal ;)
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Quelque temps plus tard ...
Qualité irréprochable des circuits de JLCPCB, 11 à la dizaine.
15 jours pour la livraison des PCB, mais j'ai attendu plus d'un mois mes 556.
Quelques essais complémentaires : remplacement des 2,2µF de temporisation par des 1µF pour réduire à moins d'une seconde le passage au repos. Fonds de tiroir pour les condensateurs de filtrage.
Tentative d'utilisation de la version CMOS TS556CN : raté, ils se mettent en oscillation.
Sensibilité de la dernière version : 1 Kohm sur la voie, ne déclenche pas pour 1,5 Kohm . Testé sur un petit circuit de 1m x1m : pas parasites. Nota : détecte les décodeurs d'aiguillages sous la voie Geoline.
Les transfos toriques ont en fait un empattement de 10 mm, il a fallu pousser un peu d'autant que le perçage était trop juste pour les pattes de 1 mm, résolu par un passage du forêt correspondant.
En photo : le détecteur connecté à un Arduino avec le sketch S88 de Rudy Boer lui-même connecté à une version S88 de la Base Station (par Xavier) en phase de test avec CDM-Rail. (un détecteur IR par réflexion en comparaison)
Connexions par câbles Dupont.
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C’est pas tip-top comme sensibilité, notamment pour les essieux graphités
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Oui, j'oubliais de rappeler que le rapport du transfo impacte directement la sensibilité :
J'ai pris des 5A/5mA premier prix sur eBay ;) 4,25€ les 10. Soit 1/1000 et donc le montage est 3,3 fois moins sensible que l'original.
On peut passer plusieurs fois dans le tore pour regagner en sensibilité. (peut être plus simple de chercher d'autres transfos dans ce cas)
En passant cinq fois dans le tore - possible avec du 24AWG - on détecte 27 Kohm, pas 33 Kohm, et ce, avec 12V CC sur le pont.
En passant trois fois dans le tore - on détecte 10Kohm pas 12 Kohm.
A noter une certaine intégration à la détection, on peut déclencher un peu au delà des limites indiquées en attendant.
Le montage est alimenté par l’Arduino en 5V.
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Bonjour,
Je découvre le sujet, merci pour le partage.
Une question de débutant, on n'aurait pas pu mettre en parallèle de la diode une capa histoire de filtrer les créneaux du DCC, et de faire l'acquisition de la tension par une entrée analogique d'un Arduino ?
du coup, pas besoin de transistor, d'ampli op...
J'imagine que cela ne peut pas être aussi simple notamment à cause de la contrainte d'avoir la cathode au GND de l'arduino mais bon...
Merci pour votre avis
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Rapide calcul à la hache (arrondi à l'unité) :
On veut détecter 1 Kohm sous 10 V soit 10mA. (ou encore moins). Au secondaire du TF 1000/1 on a 0,01 mA et il faut rester à basse impédance.
On peut toujours essayer en direct avec une entrée d'Arduino ...
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Bonjour,
C'est peut être possible et à expérimenter. Mais il y a peu d'entrées analogiques par Arduino.
L'intérêt de cette carte c'est qu'elle délivre un niveau TTL 0-5V directement exploitable en tout ou rien avec somme toute peu de composants.
Je dois dire que maintenant que je les ai installées sur mon réseau, elles me donnent entière satisfaction.
Les détections sont sensibles (essieux graphités) nettes et franches.
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Bonjour,
Du coup j'ai expérimenté et ça marche nickel (voir schéma joint).
(http://forum.locoduino.org/index.php?action=dlattach;topic=489.0;attach=2525)
J'ai visualisé à l'oscilloscope et ça semble bon. J'ai mis une Zener 3.3V histoire de ne pas dépasser pour l'arduino mais aussi pour les autres microcontroller limités à 3.3V car mes essais ont montré qu'en cas de charge, je montais à 7 ou 8V.
J'ai connecté l'arduino (nano, 6 entrées ANA) et je détecte bien place la présence d'un train. Le hic est que le Condo maintient un seuil même quand le train est parti mais ce n'est pas un problème car la différence est nette lorsqu'il y a un train ou pas donc un if(valeur>seuil) règle le pb. Sans Condo, le signal est bien bruité (en fait on voit les trames DCC) maintenant j'aurai pu mettre moins que 68nF.
Mon transformateur de courant est celui-là : https://fr.aliexpress.com/item/32959018154.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.129f6c37RdZfPg
En conclusion, on est sur un montage très simple, pas cher (0.70€ max par voie), sans câblage, le fil ne fait que passer au milieu du transformateur de courant.
Pouvez-vous me donner votre avis sur un tel montage?
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On trouve un circuit tout fait à 1,5€
https://rover.ebay.com/rover/0/0/0?mpre=https%3A%2F%2Fwww.ebay.fr%2Fulk%2Fitm%2F312267298659 (https://rover.ebay.com/rover/0/0/0?mpre=https%3A%2F%2Fwww.ebay.fr%2Fulk%2Fitm%2F312267298659)
Qu’est-ce que ça vaut ?
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Bonjour Dominique,
Oui j’avais vu ces circuits mais comme mon souhait était de faire une carte maison avec 4 détecteurs, j’ai réalisé ce schéma.
Je pourrai écrire un article si tu veux pour le site. ;)
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Bonjour,
quelle est la sensibilité du montage ?
n'y a-t-il pas de risque du fait de l'absence de resistance en série avec la zener ?
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Bonjour,
Quelle est ta crainte? Que le courant soit trop élevé dans la zener? Je peux en effet ajouter une résistance.
Je ne sais pas ce que tu mets derrière la sensibilité. A partir du moment où tu rentres sur une entrée ana de l’arduino, ce n’est qu’un problème soft.
Merci pour tes remarques, je ne demande qu’à fiabiliser le montage.
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On trouve un circuit tout fait à 1,5€
https://rover.ebay.com/rover/0/0/0?mpre=https%3A%2F%2Fwww.ebay.fr%2Fulk%2Fitm%2F312267298659 (https://rover.ebay.com/rover/0/0/0?mpre=https%3A%2F%2Fwww.ebay.fr%2Fulk%2Fitm%2F312267298659)
Qu’est-ce que ça vaut ?
Si on regarde les photos, on y voit pas mal de composants, bien plus que dans le schéma de Pik35. Pourquoi si vous savez ?
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Bonsoir,
n'y a-t-il pas de risque du fait de l'absence de resistance en série avec la zener ?
Sur un des montages proposé sur le site de Rocrail et qui ressemble assez fortement au schéma proposé par Pyk35, il n'y a pas non plus de résistance. Il comporte même une diode en moins, donc trois composants uniquement.
Jean-Michel
(http://Montage Rocrail 4a.jpg)
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Dire que j’avais fait le miens seul!! ;D
Ce qui me dérange dans le circuit de rocrail c’est que l’on a un transformateur de courant tête et dans cas, il faut toujours que le secondaire soit en court-circuit sinon le risque est que la tension s’envole jusqu’à griller le transformateur.
Là, la zener peut bloquer mais c’est vrai que dès que la tension va s’emballer, la zener fera alors le job donc pourquoi pas!
Cool
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Bonsoir,
N'étant pas électronicien de formation, je n'ai rien compris à cette phrase :
on a un transformateur de courant tête et dans cas, il faut toujours que le secondaire soit en court-circuit sinon le risque est que la tension s’envole jusqu’à griller le transformateur.
J'ai expérimenté plusieurs montages de détection de présence à base de transformateur de courant, que ce soit ceux de Rob Paisley, de Reinhard Müller, de RocRail et d'autres encore, je n'ai jamais entendu parler de transformateur de courant tête. J'ai expérimenté les transformateurs chinois et d'autres plus conventionnels comme les Murata ou les Talema, et je n'ai jamais observé que la tension s'envolait (mais je n'ai certainement pas tout vu :P).
Jean-Michel
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Bonjour,
C’est un phénomène physique et bien connu dans l’industrie. Il arrive même que des TC explosent lorsque le secondaire s’ouvre alors qu’ils mesurent une charge et c’est la raison pour laquelle on ne met jamais de fusible sur un circuit secondaire d’un TC. Après on est loin de mesurer des courants comme dans l’industrie...
Wikipedia cite : Au secondaire, hors charge, une tension élevée peut apparaître aux bornes du transformateur de courant ; on ne doit donc jamais laisser un transformateur de courant à secondaire ouvert[7].
https://fr.m.wikipedia.org/wiki/Transformateur_de_courant
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Effectivement, le montage Rocrail n'est pas correct puisque quand la diode est bloquée, le secondaire du transfo est en circuit ouvert.
Pas ailleurs mettre une résistance en série avec la Zener (mais avant l'entrée de l'Arduino) ne sert à rien :
Et avec un rapport de ~ 1000/1 on aura jamais plus de 43000/1000 = 43mA au secondaire. (avec un bridge 43A et une alimentation en rapport !) , sinon dix fois moins avec les protections mises en œuvre.
D'ailleurs, la résistance interne de ces transfos est de l'ordre de 50 ohms, on aurait du mal à en tirer des étincelles, et les puissances en jeu sont modérées.
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paradoxalement, ici il vaut mieux être en court circuit que de rester ouvert
mais il y a peut-être aussi quelque chose, qui nous échappe pour l'instant, qui fait que le montage rocrail n'est pas pur, mais ne présente en fait aucun danger ?
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pour en revenir, si vous voulez bien, sur la pertinence de la détection par transfo :
je trouve que l'intérêt est limité du fait de l'encombrement
les diodes ont l'inconvénient de la chute de tension, qui est de 0v7 dans le cas d'une détection par transistor et de 1v4 pour une détection par optocoupleur. Il faut de + équiper les sections pour lesquelles on n'a pas besoin de faire de détection, ceci pour équilibrer les potentiels
mais elles ont l'avantage d'être + discrètes et de permettre la détection en courant continu pour la compatibilité avec l'analogique
et souvent la chute de tension n'a pas d'importance, ou peut être aisément compensée au niveau de l'alimentation de la centrale
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Bonsoir,
En ce qui me concerne, je trouve l'aspect encombrement extrêmement relatif puisqu'il n'y a essentiellement que la hauteur des modules qui peut éventuellement gêner, le "tirant d'air" étant lié à la taille des transformateurs de courant. En tous cas, ça ne m'avait jamais effleuré car sous un réseau, la hauteur des platines (inférieure à 2 cm) n'a pas grande importance à mes yeux.
Ce qui fait que je me suis éloigné de cette solution est que je n'ai pas réussi, toujours à cause des transformateurs de courant, à arriver à un prix de revient se rapprochant de celui des détecteurs par diodes, en sachant que la chute de tension provoquée par leur usage est finalement plutôt un faux problème avec les décodeurs actuels et leur compensation de charge qui joue parfaitement son rôle dans ce cas (je n'ai jamais cherché à faire des détecteurs mixtes DCC/analogique).
Ceci étant dit, la conversation technique qui précédait était tout à fait intéressante et je reste attentif aux éventuelles contributions d'autres membres qui pourraient réagir sur cet aspect.
Jean-Michel
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Je ne pense pas que l'on puisse parler de paradoxe. Il s'agit juste de physique, dans un cas très particulier qui est celui des transformateurs.
Un transformateur de puissance classique n'a pas ce problème car sans charge au secondaire, il n'y pas de courant dans le primaire donc pas de courant dans le secondaire non plus, donc pas de problème.
Sur le montage de Rocrail, on dit que le risque est que la tension s'envole au secondaire car au début, le circuit est ouvert, la Zener n'est pas passante. Quand la tension s'envolera (enfin il faut relativiser sur ce genre d'appareil), alors la Zener deviendra passante donc elle recréera une impédance très faible qui stoppera la réaction d'emballement. Ce n'est donc pas "propre" mais pas bien grave.
Concernant ce type de détection, j'entends tes arguments. Moi j'aime assez le principe du TC pour ne pas avoir à interrompre l'alimentation du canton. Après oui on ne fera pas d'analogique avec ces appareils mais la détection de canton en analogique est selon moi un peu moins pertinente.
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paradoxalement, ici il vaut mieux être en court circuit que de rester ouvert
mais il y a peut-être aussi quelque chose, qui nous échappe pour l'instant, qui fait que le montage rocrail n'est pas pur, mais ne présente en fait aucun danger ?
On est effectivement habitué à raisonner en tension et pas en courant.
Le montage Rocrail ne présente pas de danger pour l'utilisateur mais en créant en interne du transfo des tensions pour lesquelles il n'est pas prévu, le transfo risque juste de subir un claquage entre spires ... On suppose qu'il y a de la marge.
Le problème vient de ce que sur les alternances négatives il n'y a pas de possibilité pour le courant de passer car la diode est bloquée. Les montages respectueux ont une diode qu'on peut appeler de roue libre.
PS : prix des TF 5A/5mA sur Aliexpress 5€ les 10 (sans attendre le black Friday !)
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Pour Titi93 (on ne l'arrête plus) : pour avoir un retour plus rapide, il suffit de diminuer le condensateur de 2,2µF proportionnellement : 1µF = ~1/2 du temps, etc.
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Voilà la version V2.1 plus compacte avec les sorties de gauche à droite.
(https://img2.lght.pics/jFhy.jpg)
Bonsoir Eric,
j'ai une application un peu particulière sur un réseau et cherche un détecteur de consommation très sensible, pourrais-tu me vendre de quoi en faire un rapidement ?
Peut-être que le produit a aussi évolué depuis le temps. En tous cas merci par avance pour ta réponse.
Amicalement
Antoine
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Bonjour Tony,
Désolé, mais je n'ai pas de circuits imprimés d'avance ni de transfos dailleurs. J'ai tout utilisé pour mon réseau et cela fonctionne parfaitement.
Les transfos sont toujours en stock chez Radio-Spare. Voir le premier message pour le lien. Livraison en 2 jours.
Il est possible d'avoir une livraison rapide également du circuit imprimé avec JLCPCB. J'ai fourni le Gerber dans le premier message.
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Merci Eric
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Bonsoir,
J'ai lu tout le fil de discussion avec intérêt et je me pose une question au sujet de la remarque sur le fait que le capteur doit être proche de la voie.
Je pensait que le principe de ce capteur était de réagir à l'intensité qui passe dans le fil d'alimentation de la voie.
Or qu'on soit près ou loin de la voie, l'intensité est la même.
Donc quel est le problème de l'éloignement ?
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Bonsoir,
Effectivement, le capteur ne doit pas être spécialement proche de la voie.
Les PCB qui regroupent 4 capteurs sont répartis simplement sous mon réseau et cela fonctionne parfaitement.
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Merci nopxor.