Auteur Sujet: Micro centrale DCC  (Lu 22513 fois)

NitraThor

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Micro centrale DCC
« le: janvier 23, 2023, 08:37:41 pm »
Bonsoir à tous et meilleurs vœux aux passionnés de Locoduino !

La réalisation de la micro centrale DCC à l'adresse https://www.nitrathor.fr/projets/micro-centrale-dcc sera la base d'un ensemble modulable permettant à chaque modéliste de créer les modules dont il a besoin afin de faire évoluer sa propre centrale DCC.
L'article est en cours de finalisation mais tous les paragraphes liés à la conception et la réalisation sont terminés.
Vous trouverez peut-être dans ce montage des idées pour construire vos propres circuits... C'est le principe du partage !

A bientôt sur le forum (ou en MP).
NitraThor.

Dominique

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Re : Micro centrale DCC
« Réponse #1 le: janvier 24, 2023, 09:49:20 am »
Bonjour NitraThor,

J’ai lu le projet sur ton site et j’ai relevé quelques questions et remarques :

1) tu indiques que la centrale embarque une adaptation de  DCC ++ de Greg Bermann (qui maintenant fait tout à fait autre chose que le DCC). Est-ce que ces adaptations se limitent aux paramètres mentionnés? Existe-il des modifications logicielles ?
2) il est un peu étrange que Locoduino ne soit cité nulle part notamment par comparaison et justification des choix faits par rapport aux nombreuses réalisations publiées (notamment l’article de BobyAndCo). Il y a aussi des évolutions de DCC ++ notamment DCCpp et d’autres (EX)..
3) c’est agréable de voir une réalisation complète avec PCB.
4) l’inter coup de poing est impressionnant mais peu nécessaire il me semble. Par contre un bouton pour relancer le jus après détection de court-circuit est nécessaire.

As-tu l’intention de publier ce projet dans un article sur Locoduino?

Et tout cas bravo et la suite avec la mise en œuvre de JMRI en français me semble essentielle.
« Modifié: janvier 24, 2023, 09:51:07 am par Dominique »
Cordialement,
Dominique

NitraThor

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Re : Micro centrale DCC
« Réponse #2 le: janvier 24, 2023, 11:21:43 am »
Bonjour Dominique,

Merci pour ton retour.
Voici les réponses à tes questions :
1) Les modifications apportées au programme DCC++ ne concernent que le paramétrage : remplacement de la référence Arduino Uno par Nano, et les paramètres cités dans l'article.
Le programme original open source a été téléchargé à l'adresse https://github.com/DccPlusPlus/BaseStation. Pour un informaticien, ce programme est tout simplement phénoménal ! La moindre modification du code doit être réfléchie et testée.

2) Il manque encore un paragraphe dédié aux choix effectués dans la réalisation de ce montage. Mais bien sûr, Locoduino est un site absolument incontournable pour la réalisation d'un réseau ferroviaire en DIY et il sera cité dans cet article ! De nombreux modélistes s'inspirent de ce site chaque jour.
Personnellement, je préfère utiliser le L298 plutôt que le LMD18200 quitte à devoir fournir les deux formes du signal en entrée... Concernant la mesure du courant consommé, je préfère un bon vieux montage à base d'ampli OP plutôt qu'un module MAX47X non fonctionnel... L'inspiration ne veut pas dire plagiat.

3) concernant le bouton de relance que tu proposes, j'ai fait le choix, dans cette première version, de redémarrer la centrale par l'envoi d'une commande "ON" via le port série. Le coup de poing d'arrêt d'urgence me semble indispensable car à plusieurs reprises, j'ai été confronté au besoin de devoir arrêter immédiatement l'ensemble du réseau car j'avais réalisé une mauvaise manipulation. C'est toujours l'erreur humaine qui provoque les catastrophes en général...

Enfin, concernant la publication sur Locoduino, il n'y a pas de problèmes. Il faudra simplement m'expliquer la procédure à suivre pour passer par le comité éditorial. Cet article concernant la micro centrale est le premier de plusieurs montages qui pourront être "pluggés" les uns dans les autres (consommation de courant, pilotage par le réseau Wifi...) afin que chaque modéliste, en fonction de ses besoins puisse réaliser le ou les modules qui l'intéresse.

NitraThor.
« Modifié: janvier 24, 2023, 11:35:34 am par NitraThor »

Dominique

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Re : Re : Micro centrale DCC
« Réponse #3 le: janvier 24, 2023, 12:53:41 pm »
1) Les modifications apportées au programme DCC++ ne concernent que le paramétrage : remplacement de la référence Arduino Uno par Nano, et les paramètres cités dans l'article.
Le programme original open source a été téléchargé à l'adresse https://github.com/DccPlusPlus/BaseStation. Pour un informaticien, ce programme est tout simplement phénoménal ! La moindre modification du code doit être réfléchie et testée.
Sur locoduino il y a plusieurs variantes comme DCCpp de Thierry, LaBox aussi de Thierry pour l'ESP32 et surtout pas mal de mises en application avec divers composants autour (bouton, afficheurs, etc..- C'est bien de partir de la version de Gregg, mais l'open source bouge beaucoup et il faut regarder un peu partout !!

2) Il manque encore un paragraphe dédié aux choix effectués dans la réalisation de ce montage. Mais bien sûr, Locoduino est un site absolument incontournable pour la réalisation d'un réseau ferroviaire en DIY et il sera cité dans cet article ! De nombreux modélistes s'inspirent de ce site chaque jour.
Personnellement, je préfère utiliser le L298 plutôt que le LMD18200 quitte à devoir fournir les deux formes du signal en entrée... Concernant la mesure du courant consommé, je préfère un bon vieux montage à base d'ampli OP plutôt qu'un module MAX47X non fonctionnel... L'inspiration ne veut pas dire plagiat.
C'est logique et c'est pour cela qu'on utilise aussi le L6203 qui monte a 3A et il y a des remplaçants pour le Max471 (l'ampli op est une bonne solution).

3) concernant le bouton de relance que tu proposes, j'ai fait le choix, dans cette première version, de redémarrer la centrale par l'envoi d'une commande "ON" via le port série. Le coup de poing d'arrêt d'urgence me semble indispensable car à plusieurs reprises, j'ai été confronté au besoin de devoir arrêter immédiatement l'ensemble du réseau car j'avais réalisé une mauvaise manipulation. C'est toujours l'erreur humaine qui provoque les catastrophes en général...
Mon club aussi a mis de tels boutons, mais ça se justifiait car les plantages arrivaient souvent !!
Sur ma centrale j'ai juste un bouton simple qui fait ON/OFF.

Enfin, concernant la publication sur Locoduino, il n'y a pas de problèmes. Il faudra simplement m'expliquer la procédure à suivre pour passer par le comité éditorial. Cet article concernant la micro centrale est le premier de plusieurs montages qui pourront être "pluggés" les uns dans les autres (consommation de courant, pilotage par le réseau Wifi...) afin que chaque modéliste, en fonction de ses besoins puisse réaliser le ou les modules qui l'intéresse.
IL y a une interêt certain à décrire d'abord l'architecture globale que tu souhaites faire et lister les modules qui vont entrer dans cette architecture.
Comme cela s'adosse à JMRI, il y a un grand déficit de mise en oeuvre simple et à la portée des débutants sur ce site. On peut discuter en MP ou direct sur la procédure pour s'enregistrer comme auteur (il y en a déjà 30 !) et suivre les recommandations de présentation.
Il n'y a pas trop de boulot pour passer de ton site à Locoduino.

A bientôt donc.
Dominique
Cordialement,
Dominique

laurentr

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Re : Micro centrale DCC
« Réponse #4 le: janvier 24, 2023, 02:55:35 pm »
Bonjour

J'ai pris le temps de regarder le montage avec soin.

Peut etre ajouter un condo de decouplage de 100nF sur l entrée d alim de l ampli OP ne fera pas de mal.
Je pinaille!

Mais quelques questions malgré tout:

Pourquoi faire une lecture sur A0 ET A1? ( portabilité?)

Pourrait on avoir "la formule qui va bien" pour:

Définir une valeur de R ( et la puissance à calibrer pour celle ci) , un seuil V d alim ( 12 24 )  et un intensité I ( disons de 0,5 à 5) et la correspondance en lecture sur les entrées An.

Cela favorisera une réutilisation éventuelle ultérieure.


Enfin une idée " à creuser" serait la mise en parallèle de plusieurs "mini centrale" afin de gérer des cantons ou des "portions" de réseau: comment synchroniser les ponts en H qui sont alors en parallèle les uns avec les autres...?

Laurent




msport

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Re : Micro centrale DCC
« Réponse #5 le: janvier 24, 2023, 03:42:30 pm »
Bonjour,

deux remarques :

* envoyer 5V sur la sortie d'un ampli op (Arrêt d'urgence) n'est pas très académique.
* le point froid des diodes n'est pas conforme à la spécification du L298. Ce n'est pas Rs mais la masse.

La détection de C/C est classique : 0.1 ohm donne 0.1 V / A, l'ampli op donne un gain de 10 donc on applique le classique 1V/A  aux entrées A0 et A1.
Et il vaut mieux ne pas en laisser une en l'air pour une BaseStation.
Cordialement

NitraThor

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Re : Micro centrale DCC
« Réponse #6 le: janvier 24, 2023, 08:57:48 pm »
Bonsoir à tous,

Merci tout d'abord d'avoir pris le temps de regarder l'article en détail. Je constate que vous êtes très pointilleux sur tous les aspects des montages ce qui explique la qualité des articles mis à disposition de la communauté !
Je vais essayer de répondre à tous vos commentaires :

@Dominique :
j'aurais du mal à décrire l'architecture finale du projet car, à ce moment, je n'en ai encore aucune idée précise... Mon expérience me dit simplement que je trouverais certainement une solution technique.
En effet, vous remarquerez sur le site https://www.nitrathor.fr/projets que chaque projet est caractérisé par un niveau de maturité et un numéro de version. J'applique la méthode "agile" (que j'emploie déjà au boulot) et qui me parait tout à fait adaptée au développement d'applications ou de montages électronique surtout en ayant la possibilité de modifier les choix techniques au fil de l'eau.

@Laurent :
Nous sommes sur la même longueur d'ondes. J'avais initialement ajouté un quatrième condensateur de 100 nF pour protéger le LM358. Lors des différents tests il a été supprimé car, de mon point de vue, il n'avait aucune plus-value.

A0 et A1 ont été fusionnés car tout d'abord, il n'y a qu'une seule voie et un seul circuit de mesure de courant. Ensuite, pour ne pas intervenir sur le programme, surtout pour cette partie sensible, les deux routines de mesure ont été conservées. Comme en aéronautique, les systèmes importants sont doublés ! ;D
La première routine qui détecte le court-circuit arrête la génération du DCC.

Le montage autour de l'ampli opérationnel (AOP) est un amplificateur de tension non inversé comme décrit dans sa fiche constructeur https://www.mouser.com/datasheet/2/308/lm358-d-299970.pdf page 8, figure 10.
Le gain obtenu par ce montage au vu des résistances (10K et 1K) est de 11. La tension à l'entrée V+ (broche 3) sera donc multipliée par ce gain en sortie.
Aux bornes de R1 la tension variera en fonction du courant consommé par les rails, soit 0,1 V par ampère. Lorsque le montage atteindra une consommation de 4 A, la sortie de l'AOP sera à 4,4 V.
Dans le programme, la constante de seuil (CURRENT_SAMPLE_MAX) a été initialisée à 300, soit un courant maxi de 1,3 A.
Cette valeur pourra évoluer jusqu'à 900, valeur de la constante pour 4 A.
La valeur du programme est obtenue en superposant les deux échelles : mesure analogique (0 à 1023) et la tension aux bornes de A0 et A1 (0 à 5V).

La mise en parallèle de plusieurs alimentations DCC synchronisées sur tout le réseau est à l'ordre du jour mais pour l'instant ce n'est encore qu'une idée...

@msport
Le montage de l'AOP en amplificateur de tension correspond à un régime linéaire à contre-réaction négative. Ce montage n'est pas censé saturer (écrêtage de la sortie au niveau de l'alimentation). La sortie de l'AOP reliée au 5 V lors de l'appui sur le bouton d'arrêt d'urgence, simule ce mode de saturation. Le petit Pimousse qu'est l'AOP (petit mais costaud) est largement capable de supporter ce fonctionnement (certe non académique).

Les 8 diodes 1N4001 en sortie du L298 ne sont que des diodes de protection. D'autre part, la valeur de la résistance de shunt (0,1 ohm) n'a aucune incidence pour la liaison à la masse puisque certains fils ont une résistance supérieure à cette valeur.

Espérant avoir répondu à tous les points.
Bien à vous,
NitraThor.
« Modifié: janvier 25, 2023, 09:02:25 am par NitraThor »

msport

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Re : Micro centrale DCC
« Réponse #7 le: janvier 24, 2023, 10:24:57 pm »
On est quand même prévenu ...

9. Short circuits from the output to VCC can cause excessive heating and eventual destruction.
Cordialement

NitraThor

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Re : Micro centrale DCC
« Réponse #8 le: janvier 24, 2023, 10:43:15 pm »
Je suis d'accord dans le cas d'un montage suiveur (pas de contre réaction)...
Dans le cas qui nous intéresse (amplificateur de tension), il existe un pont qui permet d'absorber suffisamment le courant pour ne pas créer d'échauffement du composant.

NitraThor

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Re : Micro centrale DCC
« Réponse #9 le: janvier 24, 2023, 11:50:52 pm »
Rien ne vaut la preuve factuelle de ce que l'on avance.
Pour supprimer tous les doutes, Je viens de refaire le montage en court-circuitant le +5 V avec la sortie de l'AOP.
Les composants autour sont identiques à ceux du montage de la micro centrale et le gain correspond bien à celui fourni par le constructeur : 11 ! Ouf !
Je mesure le courant passant induit par le court-circuit : 21 mA (l'équivalent d'une LED).

Au bout de 15 mn, aucun échauffement.
Je pense que le sujet est clos...

NitraThor.

laurentr

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Re : Micro centrale DCC
« Réponse #10 le: janvier 24, 2023, 11:55:13 pm »
Bonsoir

Merci pour les info autour de l'ampliOP.

Si je pose en condition Vmax sur une entrée de CPU = 3V3 ( comme sur un ESP32 par exemple) alors que devient notre montage?
J extrapole donc:
On modifie le rapport du gain afin de ne pas dépasser 3V3? (donc le COEF doit être augmenté?)

On garde 0.1r en résistance de mesure pour garder 0.1V/A
Si on la modifie quel impact ( on chauffe, on a un rapport diffèrent entre delta V et A...?)

Par ailleurs comment déterminer la puissance optimale de cette résistance de 0.1r ( applique t on u²/r ? ) et comment calculer l élévation de température dessus ( je suis toujours soucieux de ne pas mettre en œuvre des radiateurs…)

C est peut être un peu basique mais ca permet de bien comprendre tout le mécanisme et de pouvoir l'exploiter dans d autres montages.

Laurent

NitraThor

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Re : Micro centrale DCC
« Réponse #11 le: janvier 25, 2023, 01:23:01 am »
Laurent,

Voici quelques éléments de réponse en fonction du schéma ci-dessous correspondant à ton besoin :
1) Un AOP ne pourra jamais générer une tension supérieure à sa tension d'alimentation. La sortie sera écrêtée.
2) Donc, en gardant les mêmes composants autour de l'AOP avec une alim 3,3 V, le montage ne pourra mesurer le courant que jusqu'à 3 A.
3) Le gain sera identique à la micro centrale soit (R3 / R2) +1 = gain 11
4) Si on part d'un courant max de 3 A, la tension aux bornes de la résistance de shunt sera U = R I (0,1 x 3 = 0,3 V)
5) La puissance dissipée par la résistance de shunt sera donc P = U²/R soit 0,9 W (arrondie à la valeur normalisée supérieure soit 1 W minimum)
 
Le condensateur C1 permet d'absorber les perturbations et rend les mesures très stables. Personnellement, j'utilise toujours dans ce type de montage, des condensateurs polarisés au tantale pour leur grande fiabilité. Ce montage est d'une très grande efficacité pour les mesures de courants. Il faut le tester !

J'espère t'avoir aidé dans la compréhension de ce composant qui permet de faire énormément de choses.

NitraThor.


laurentr

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Re : Micro centrale DCC
« Réponse #12 le: janvier 25, 2023, 09:59:56 am »
Bonjour

Merci
Explique ainsi c est parfait.

Si je posais le cadre c est pour une question simple d une application que j ai en tète: le auto sens de phase entre booster differents ou la gestion de boucle de retournement ( type LENZ LK200)
 qui repose sur le principe d une détection très rapide de court-circuit pour une inversion de phase

Alors oui une mesure de courant ou de consommation n est peut être pas directement exploitable mais je m interroge sur ce qui peut être exploité pour parvenir a ce mode de fonctionnement très utile.

Laurent

Dominique

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Re : Micro centrale DCC
« Réponse #13 le: janvier 25, 2023, 10:01:26 am »
En ce qui concerne le choix du coup de poing d’urgence qui met à VCC (5V, donc en simulant un court-circuit ) les entrées A0 et A1, donc la sortie de l’ampli op, cela induit un temps de réponse non négligeable du fait du lissage de la mesure de courant.

Pourquoi n’avoir pas branché ce coup de poing sur une autre pin du Nano?

Si c’est pour utiliser DCC++ sans modification, utiliser DCCpp résoud ce problème et apporte bien d’autres améliorations.
« Modifié: janvier 25, 2023, 10:06:56 am par Dominique »
Cordialement,
Dominique

laurentr

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Re : Micro centrale DCC
« Réponse #14 le: janvier 25, 2023, 11:26:31 am »
Hello

Dominique, puisque tu évoques cette notion de rapidité de lecture/traitement d une information je m interroge sur la rapidité de traitement d une info telle que remontée ici par l ampli op et traitée via la lecture des entrées An et la remontée d une info similaire sur un bus I2C comme avec un INA219 ou un INA3221 plutôt que par un INA169 ( équivalent de notre montage en LM358...)

Qu est ce qui parait être le plus rapide/efficace?
L I2C offre un gain de PINOUT toujours utile, présente t il d'autres avantages ( moins sujet aux perturbations?) ou inconvénients ( plus lent finalement?) donc contraire au but recherché?

Des avis?

Laurent