DCC : Détection par consommation avec des courants faibles

[bobyAndCo]

Merci René, c’est vraiment très sympa de ta part. Il y a quelques experts en électronique sur le site qui ne manqueront pas j’en suis sûr d’examiner cela et de faire leurs suggestions.

Je vois que tu as tenu compte du fait que le montage était en 5V mais que l’entrée digitale du l’ESP32 (satellite) elle est en 3,3v

Quelqu'un peut-il me dire le nb de tours nécessaires pour L1 (TALEMA-AS103) car sous la référence il y a plusieurs modèles avec des nb de spires différentes. Attention : il faut penser HO mais aussi N, les consommations peuvent être différentes...

Quelle est la question exactement, le nombre des spires de la bobine ? 1000 dans celles que j’ai acheté sur AliExpress (Les mêmes que Cédric avait utilisé). Mais je pense que tu veux parler du nombre de tours qu’il faut faire autour de la bobine avec le conducteur DCC ? De mémoire, Etienne disait je crois qu’il en avait fait deux ! Je pense qu’il faut tester différents cas au moment de la mise en place. Je crois qu'il est intéressant de relire son message :
https://forum.locoduino.org/index.php?topic=1656.msg18504#msg18504

Dans cet excellent article souvent cité, l'auteur dit qu'après de nombreux tests, il a fini par adopter des bobines de 50 spires !!! : http://www.sumidacrossing.org/LayoutControl/TrainDetection/InductiveDetectionCircuit/

Je remarque aussi que tu as prévu une résistance variable pour ajuster les réglages.

Je vois aussi que tu as mis un transistor entre l'ATTiny et le relais. Sur le principe, je trouve ça bien mais cela ne rajoute'il pas un peu de latence dans la commutation ? J'avais pensé à des relais basse consommation comme celui-ci, justement parce qu'on est en dessous des 40mA max des broches de l'ATTiny et je pensais, peut-être à tort qu'il n'y aurait pas besoin de transistor : https://fr.rs-online.com/web/p/relais-de-signaux/1762909?gb=s

Pour la partie programmation de l’ATTiny, je n’ai pas de soucis, ce sera assez simple. Tu programmes comme si c’était un Arduino. C’est d’ailleurs un Arduino qu’il faut utiliser pour les tests et ensuite on recopie sur l’ATTiny.

En attente des avis !!! Merci par avance

[laurentr]

Bonjour

Je pense que tu pourrais laisser le CPU sur le 5V au lieu du 3v3 ( venant de l ESP). voir dans ce cas tirer le 5v du régulateur en place.
Tu peux ajouter au besoin les connecteurs de PROG pour le CPU si on veut le mettre à jour in situ ou si c est un composant CMS. ( il peut être substituable par un ARTINY202 ou 402 par exemple) ( brochage a vérifier)
.
Peut être aussi ajouter une résistance talon sur la partie variable afin de ne pas avoir un seuil trop haut au cas où.
Apres on peut envisager des ponts diviseur avec sélection par curseur pour déterminer des seuils pré définis. Cela facilite l équilibrage d une section d une carte vers une autre. ( aux erreurs de 1% prêt des résistances en place et donc plus précis que le trim.)

Proposition à regarder.

Toutefois dans ce montage la détection de conso qui va assurer la protection est  après la mesure railcom.
Il semble que LENZ procède à l'inverse et donc il faudrait alors plutôt positionner l'AS103 en amont de la mesure railcom cote source DCC.

Ltr

[bobyAndCo]

Je pense que tu pourrais laisser le CPU sur le 5V au lieu du 3v3 ( venant de l ESP). voir dans ce cas tirer le 5v du régulateur en place.

Bien vu Laurent pour le 5v. Et je pense que c'est aussi le cas pour le relais et tant qu'à faire aussi la LED qui est reliée au relais.

Il semble que LENZ procède à l'inverse et donc il faudrait alors plutôt positionner l'AS103 en amont de la mesure railcom cote source DCC.

Nous avons convenu avec René que je vais tester cela en rentrant la semaine prochaine avant d'envoyer en prod. Il sera toujours temps de modifier.

Merci pour la contribution.

[rNe]

Bonsoir à vous deux.

Je pense que tu pourrais laisser le CPU sur le 5V au lieu du 3v3 ( venant de l ESP). voir dans ce cas tirer le 5v du régulateur en place.

Possible mais :
- Je n'ai pas fait le bilan de puissance du L7805. Il me paraît un peu léger. A faire.
- Si j'alimente l'ensemble du montage en 5V il faut que j'interface la sortie de l'ATTiny pour rendre le signal envoyé sur 33 de l'ESP32 pour ne pas dépasser 3,3V. D'où un circuit en plus.

Tu peux ajouter au besoin les connecteurs de PROG pour le CPU si on veut le mettre à jour in situ ou si c est un composant CMS. ( il peut être substituable par un ARTINY202 ou 402 par exemple) ( brochage a vérifier)

Ca va charger la carte pour peu d'usage. Perso. je préconiserai un support.

Peut être aussi ajouter une résistance talon sur la partie variable afin de ne pas avoir un seuil trop haut au cas où.

D'accord. Mais à vous de me dire la valeur après essais.
N'oubliez pas les différentes échelles HO et N dans vos essais.

Apres on peut envisager des ponts diviseur avec sélection par curseur pour déterminer des seuils pré définis. Cela facilite l équilibrage d une section d une carte vers une autre. ( aux erreurs de 1% prêt des résistances en place et donc plus précis que le trim.)

Pas tout à fait d'accord :
- combien de pas de réglages ? Avec un commutateur en supplément. Comparé à un malheureux potentiomètre.
- Avec un potentiomètre 10 tours (Bourns ou autres) on prend moins de place et la précision du réglage est au RdV.

Toutefois dans ce montage la détection de conso qui va assurer la protection est  après la mesure railcom.
Il semble que LENZ procède à l'inverse et donc il faudrait alors plutôt positionner l'AS103 en amont de la mesure railcom cote source DCC.

C'est un sujet maintes fois discuté mais jamais expliqué techniquement. Les raisonnements se basent uniquement sur ce que semble faire LENTZ.
Pour ma part je privilégie une coupure au plus près du CC, et la mesure de courant est ainsi débarrassée du régime transitoire des alimentations lors de la remise en tension de la voie.
Tout risque d'interférence entre les circuits Railcom et la mesure d'intensité est ainsi écarté. Toujours positionner le capteur au plus près du défaut probable, principe d'AMDEC (Analyse de Modes de Défaillances de leur Effets et de leurs Criticité).

Bref à valider expérimentalement...

René

[bobyAndCo]

Je pense que tu pourrais laisser le CPU sur le 5V au lieu du 3v3 ( venant de l ESP). voir dans ce cas tirer le 5v du régulateur en place.

Possible mais :
- Je n'ai pas fait le bilan de puissance du L7805. Il me paraît un peu léger. A faire.
- Si j'alimente l'ensemble du montage en 5V il faut que j'interface la sortie de l'ATTiny pour rendre le signal envoyé sur 33 de l'ESP32 pour ne pas dépasser 3,3V. D'où un circuit en plus.

Il n'y a pas de pbme avec le convertisseur de 5V de la carte, il débite 1A et il n'y a rien sur le satellite qui consomme. Quant à abaisser à 3,3v pour entrer dans l'ESP, je croyais que tu avais mis un pont diviseur ?

Tu peux ajouter au besoin les connecteurs de PROG pour le CPU si on veut le mettre à jour in situ ou si c est un composant CMS. ( il peut être substituable par un ARTINY202 ou 402 par exemple) ( brochage a vérifier)

Ca va charger la carte pour peu d'usage. Perso. je préconiserai un support.

Je te rejoins sur ce point

Peut être aussi ajouter une résistance talon sur la partie variable afin de ne pas avoir un seuil trop haut au cas où.

D'accord. Mais à vous de me dire la valeur après essais.
N'oubliez pas les différentes échelles HO et N dans vos essais.

Je ne sais pas de quoi on parle, jocker !

Toutefois dans ce montage la détection de conso qui va assurer la protection est  après la mesure railcom.
Il semble que LENZ procède à l'inverse et donc il faudrait alors plutôt positionner l'AS103 en amont de la mesure railcom cote source DCC.

C'est un sujet maintes fois discuté mais jamais expliqué techniquement. Les raisonnements se basent uniquement sur ce que semble faire LENTZ.
Pour ma part je privilégie une coupure au plus près du CC, et la mesure de courant est ainsi débarrassée du régime transitoire des alimentations lors de la remise en tension de la voie.
Tout risque d'interférence entre les circuits Railcom et la mesure d'intensité est ainsi écarté. Toujours positionner le capteur au plus près du défaut probable, principe d'AMDEC (Analyse de Modes de Défaillances de leur Effets et de leurs Criticité).

Bref à valider expérimentalement...

CQFD

[laurentr]

Les liaisons entre le 3v3 et le V doivent etre opto-couplées puis qu'on ne transfert que des états 0 ou 1.
Un opto de type LTV354 fera cela bien, il y en a beaucoup autres qui peuvent convenir.
On aura cote ESP32 du coup un entrée de type PULLUP externe. A noter que si on veut travailler en logique non inversée ( 0 train = 0 envoyé à l ESP pour 0 occupation et réciproquement, il faut ajouter un montage inverseur.)

Le "problème" du 7805 ( et consorts de type régulateur LDO)  est le suivant.
Il va devoir dissiper la différence de tension entre le VMAX du Dcc et 5V.
Dans le pire des cas on a 19V d écart ( max de la norme DC = 24V)

Couramment on sera le plus souvent sous 18V et donc 13V x conso du montage au total à dissiper.
On voit vite sur les datasheet les élévations de températures par watt et au toucher mieux vaut alors être prudent! Au départ cela semble anodin mais quand on va additionner les consommateurs: CI logique, CPU, relais, led témoin... on grimpe vite!)

Et c est la que cela commence à "chauffer".
La solution est alors de le remplacer par un montage convertisseur de type DC-DC qui ne présente pas ce genre d aléas ou si on conserve un régulateur LDO de l alimenter avec un tension présentant un écart réduit avec la tension de sortie de celui ci: ex 8V en entrée pour du 5V par exemple.

Si on fait le choix d une alimentation externe pour les circuits et de ne pas prendre sur le DCC l alim, en cas de coupure du DCC alors l électronique de contrôle peut continuer a jouer son rôle...

C'est un choix aux adeptes multiples sur les deux solutions.
Ltr

[rNe]

Il n'y a pas de pbme avec le convertisseur de 5V de la carte, il débite 1A et il n'y a rien sur le satellite qui consomme. Quant à abaisser à 3,3v pour entrer dans l'ESP, je croyais que tu avais mis un pont diviseur ?

Les liaisons entre le 3v3 et le V doivent etre opto-couplées puis qu'on ne transfert que des états 0 ou 1.
Un opto de type LTV354 fera cela bien, il y en a beaucoup autres qui peuvent convenir.
On aura cote ESP32 du coup un entrée de type PULLUP externe. A noter que si on veut travailler en logique non inversée ( 0 train = 0 envoyé à l ESP pour 0 occupation et réciproquement, il faut ajouter un montage inverseur.)

Pas ni pwoblêm : je passe tout le montage en 5V et je mets un optocoupleur en sortie vers la broche 33 de l'ESP32.

La solution est alors de le remplacer par un montage convertisseur de type DC-DC qui ne présente pas ce genre d aléas ou si on conserve un régulateur LDO de l alimenter avec un tension présentant un écart réduit avec la tension de sortie de celui ci: ex 8V en entrée pour du 5V par exemple.

J'ai souvenir d'un poste que l'on avait construit à la boîte qui chauffait du diable car on lui avait mis une alimentation ballast (because rayonnements). il dissipait plusieurs centaines de W en chaleur pour à peine 15W émission.

Je regarde la version convertisseur et je refais le schéma en version 0.2

Pour la résistance talon il s'agit d'une résistance mise en série sur le +5V du potentiomètre pour éviter que le curseur en butée fournisse un seuil de consigne trop élevé.
Là aussi je positionne un emplacement de résistance, libre ensuite à le câbler ou non.

Bon, je termine le routage de la V0.1 et je vais me coucher 
Demain soir je modifie le schéma comme je l'ai dit et je le remet sur le fil.
Bonne nuit à tous.
René

[laurentr]

Bonsoir Rene

A discuter mais tu peux peut être prévoir aussi un choix via jumper pour des seuils pre déterminés: ex avec une valeur du pont diviseur on limite à 0.8A ( pour nos Niste)
puis 1A ou 1.2A, 1.5A et jusqu qu 2A ( qui ets le seuil courant de coupure des petits relais que on utilise généralement.)

Pour limiter la conso on peut aussi mettre un relais à double enroulement avec verrouillage (on a assez de PIN dispo sur le CPU pour cela) Tu peux alors le commander sinon par un transistor NPN par un NMOS.

Ltr

[rNe]

Bonjour Laurent

A discuter mais tu peux peut être prévoir aussi un choix via jumper pour des seuils pre déterminés: ex avec une valeur du pont diviseur on limite à 0.8A ( pour nos Niste)
puis 1A ou 1.2A, 1.5A et jusqu qu 2A ( qui ets le seuil courant de coupure des petits relais que on utilise généralement.)

Au fait, de quels seuil discute t-on ? Moi je comprends qu'il s'agit de donner une consigne à l'ATTiny à partir de laquelle il juge que l'intensité dans le canton est trop élevée et décide de couper la tension DCC.
Si c'est le cas peux-tu argumenter ton choix (jumper) par rapport à l'utilisation d'un potentiomètre ajustable 10 tours.

Pour limiter la conso on peut aussi mettre un relais à double enroulement avec verrouillage (on a assez de PIN dispo sur le CPU pour cela) Tu peux alors le commander sinon par un transistor NPN par un NMOS.

J'avais pensé à relais bistable. mais compte tenu qu'en fonctionnement normal (DCC alimentant la voie) le relais sera au repos (je sais ce n'est pas sécurité intrinsèque) et vu qu'en cas de CC il restera collé au maximum qq secondes voire qq dizaines de secondes le bilan d'énergie n'en sera que très peu impacté. Par contre il faudra rajouter un transistor de commande supplémentaire. La carte commence à être bien "tassée"...
Même un relais monostable peut être commandé par un MOS. L'avantage de ce composant est qu'il n'est pas besoin de résistance de limitation grille car il n'y a pas de courant comme sur la base d'un transistor, la grille d'un MOS se charge comme un micro condensateur. Dans ce cas il ne faut pas oublier d'activer les résistances pull up ou pulldown de la sortie de l'ATTiny.
Quel référence de MOS préconises tu ?
Connais tu une référence de double MOS en un seul boîtier ?  ça me règlerait bien qq difficultés de routage.

[laurentr]

Bonjour rNe

L intérêt que je vois dans les jumper +ponts et d'avoir des pre réglages équilibrés entres toutes les cartes aux même valeurs ce qui est lus délicat avec le trimer mais pas impossible ( mesure omhmettre requis)

En fait on a déjà des seuil pre connus selon les échelles. ( ceux que j ai proposé par exemple) mais on reste libre du choix à mettre en place.

Comme je travaille beaucoup en CMS je n ai pas de composant magique à te proposer pour ton besoin directe.

Le relais peut aussi rester coller le temps que le CC/overload soit résolu et donc être au delà des temps que tu mentionnes

N y a  t il pas avec ce montage en fait 2 info à envoyer vers l ESP32:( sur 2 broches)

La présence de détection  en deca d un seuil max et le CC au delà de celui ci? (on fait  d une pierre deux coup!)


A voir donc...

Ltr

[bobyAndCo]

N y a  t il pas avec ce montage en fait 2 info à envoyer vers l ESP32:( sur 2 broches)
La présence de détection  en deca d un seuil max et le CC au delà de celui ci? (on fait  d une pierre deux coup!)

@Laurent,

Non il n'y a pas deux infos à envoyer a l'ESP du satellite. Qu'il y ait un wagon qui reste sur le canton, un train complet, ou un court-circuit, la seule chose qui intéresse l'ESP32 c'est l'état occupé ou libre du canton.

Tout ce qui est au dessous du seuil indique un état libre et tout ce qui est au dessus, occupé

Christophe

[rNe]

Voici le schéma de principe en V 0.2 (toujours provisoire, le zéro oblige)

Modifications depuis la V 0.1
- J'ai remplacé le L78L05 par un convertisseur 5V MW N7805-1PV.
- L'ensemble du circuit est alimenté par le 5V du convertisseur.
- L'information d'occupation du canton est transmise à l'ESP32 de la carte satellite via un deuxième optocoupleur.
- Le potentiomètre de consigne pour la mesure d'intensité de CC est remplacé par un DIP_SWITCH qui agit comme un program pin sur l'ATTiny et offrant 8 possibilités de réglages d'intensité maxi.

J'ai gardé le relais monostable car le gain de consommation pour un relais bistable n'aurait pas compensé l"augmentation du prix.
Dans la lecture spécialisée je n'ai pas trouvé d'avantage notable à l'utilisation d'un MOS pour commander le relais, alors j'ai gardé le 2N3904.
Je reconnais que l'utilisation d'un program pin est plus simple pour le commun des mortels qui ne sont pas trop familiers avec les réglages tournevis afin de trouver le bon seuil de I. Mais à charge des développeurs de logiciel pour déterminer par programme les valeurs de seuil lues en entrée ADC du ATTiny. En plus le DIP_SWITCH et son réseau de résistances ne prend pas trop de place sur le PCB.
Il faudra me confirmer également la bonne référence de la self de mesure une fois les essais proto concluants.

Je vous laisse vérifier tout cela pour débusquer une éventuelle erreur de schéma de ma part.

René

[laurentr]

Bonsoir

Je pense qu'un simple DIP SWICTH 2 positions pourrait convenir ce qui laisse alors 4 combo possible de choix de seuils: par exemple 0.5A 1A 1.5A 2A ce qui me semble un calibre progressif valable pour N et HO.

Ceci libèrerait une pin sur le CPU à la quelle je confie la led et je profiterai pour couper DCC1 également via le deuxième pole du relais. ( en coupant on évite tout possible retour de courant indésirable entre zones et matériel déraillé à cheval sur deux secteurs contigus géré chacun par un sat diffèrent.

Apres c'est un choix à faire.

Ltr

[bobyAndCo]

Ceci libèrerait une pin sur le CPU à la quelle je confie la led et je profiterai pour couper DCC1 également via le deuxième pole du relais. ( en coupant on évite tout possible retour de courant indésirable entre zones et matériel déraillé à cheval sur deux secteurs contigus géré chacun par un sat diffèrent.

La led n'est pas un problème, il n'y a qu'à la brancher sur le DCC commuté par CC sortie 5 du relais par exemple, mettre une diode pour éviter la tension inverse et la résistance qui va bien.

Vous récupérez ainsi une broche de l'ATTiny sans rien changer au switch.

N'est-il pas ?

Christophe

[laurentr]

Il y a peut être encore plus trivial en la mettant en // de la commande du relais... et fermeture via le transistor.

Si relais actif led allumée sinon éteinte.

Ltr