DCC : Détection par consommation avec des courants faibles

[laurentr]

Salut Christophe

Alors oui avec ton explication c'est plus claire

On aura bien une sortie binaire 0/1 pour la détection d'occupation.(plusieurs montages peuvent assurer ce rôle et pourront être testés) 
La détection d'occupation sera confiée à un sous ensemble ( bloc fonctionnel modulaire)
( RAILCOM aura son propre module ainsi que la détection de CC/reverse)

Deux hypothèses possibles pour le module détection de présence:

On dédie un tout petit MEGATINY pour le job de façon exclusive  sur ce module (avec CPU à 8 broches) qui peut offrir un potar de réglage de sensibilité
Ou
On ajoute ce rôle au MEGATINY qui sert déjà aux protections/reverse de phase.( moins souple à faire)

D'un point de vue module hardware par isolation des blocs de fonction la première version de mon point de vue plus de  sens ( avec intégration directe d un optocoupleur pour les Levels 3V3 et 5V sur chaque I/O en lien avec l ESP32)

Elle est plus rapide et standard.
Cela me semble probant d avoir cette approche au coup d'un CPU à moins d'un euro, ca n'explosera pas le budget fabrication ni les quelques cm² à ajouter.

Cela évite de dédier un CPU qui doit collecter des infos de différents blocs hardware puis de pousser vers l'ESP32. La règle sera que le module doit offrir nativement à l'ESP32 les I/O d'interface intégrant deja les niveaux d alim adéquats en entrée ou sortie.

De plus chaque module peut avoir un CPU adapté à ses besoins.

Si j ai bonne mémoire les satellites V2 LOCODUINO reposaient un peu sur ce mode avec des modules offrant des fonctions différentes. Je pense qu'ils pouvaient utiliser un bus SPI inter blocs mais je n ai pas vu leur réalisation. ( serait pour autant plus simple a réaliser?)
Peut être que cette piste (mois rapide) pourra être à considérer ( aller disons pour la v3 ou V+x). On ne vas pas tout changer d'un coup

Ltr

[Etienne66]

Bonjour,
Je viens de faire des tests avec mon circuit simple avec le zmct103c ci-dessous.
(la diode vers le 5v c'est parceque je n'ai pas de zener 5v en stock)

Avec ma centrale qui envoie du 15V j'ai testé avec un wagon ayant un essieu résistif de 10 kohms et une vénérable
loco jouef (ayant dormi 50 ans dans un grenier ) que j'ai digitalisée.

J'ai fait un tour dans le transfo et la sortie va sur une entrée analogique d'un UNO.
Le sketch envoie la valeur lue vers l'usb et allume une diode au dessus d'un certain seuil.

j'ai essayé plusieurs valeurs pour la résistance et le condo ainsi que plusieurs tours dans le transfo.

Je suis arrivé à 2.7 Mohms et 470 nF.
L'entrée analogique affiche environ 130 pour le wagon, 700 pour la loco immobile et 1024 lorsqu'elle roule.
Le bruit résiduel et d'environ 5 (mais je n'ai pas encore de réseau donc à tester plus tard)
En mettant le seuil à 30 la detection d'entrée est quasi immédiate.
La libération est temporisée d'environ 1 seconde pour le wagon et 3 ou 4 secondes pour la loco.
Je pense mettre une zener de 3,3v, comme çà ça va réduire le temps pour la loco sans toucher à celui du wagon.

En jouant sur le seuil on peut ajuster un peu ce temps de retour à la voie libre.

4 secondes peut sembler fort mais je pense qu'il vaut mieux çà qu'une fausse libération à cause d'un mauvais contact
d'une roue du wagon de queue.

L'essai est concluant et le circuit est parfaitement utilisable.

[trimarco232]

Bonjour ,
enlever la capa et filtrer par le soft ?

[Etienne66]

Non, c'est du courant alternatif donc on a besoin de le redresser et de le filtrer avec une capacité.

[laurentr]

Bonjour

Je reviens sur l'usage de l'ACS712 et des ses "limites".

Les double tableau suivant montre bien les variations sur un ACS712 5A qui offre la plus grande amplitude de variation selon la conso (limitée à 5A) et du coté mesure les exploitations correspondantes

On comprend bien comme nous l'avait indiqué Marcel que pour les faibles valeurs de conso il n'est pas le plus adapté nativement avec un DAC sur 10bits.
Sur 12 bits on gagne en résolution dont on pourra mieux nettoyer le bruit.

Toutefois encore une fois globalement en deca de 50mA il ne faut pas compter sur une mesure précise voir "bien réelle" et donc on privilégiera d autres montages que l'utilisation directe de l ACS712.
A ce seuil on pourrait toutefois bien mesurer un ACK qui se traduit en 10 bits par une variation de 2 pas sinon de 8 en 12 bits ce qui est plus confortable.

Pour bénéficier du 12 bits le DAC les  de la série AVR DD sont idéaux.

l'ESP32 pourrait convenir des lors que que l on ramène la sortie de l'ACS712 dans la plage des tensions ( [0;3]V  sur l' entrée de mesure du CPU. L ampli OP est une bonne solution, un simple diviseur de tension à l aide de 2 résistances est une alternative acceptable mais moins efficace car plus imprécise.
Cependant ce CPU n est pas connu pour être un monstre de guerre sur son DAC dont il faut exclure les PINS reliées au DAC2 en cas d'utilisation conjointe du WIFI. ( c est formage OU dessert!)

Ltr

[bobyAndCo]

Je reviens sur l'usage de l'ACS712 et des ses "limites".

Laurent,

Pour moi la question de l'ACS712 ne se pose plus dans le cadre du sujet qui nous intéresse ici. Je n'ai jamais caché mes limites en électronique, mais il me semble que Etienne démontre bien du le zmct103c fait le job, tant pour les courants faibles que pour des courants dépassant 1 ou quelques ampères ce qui permet aussi de traiter les courts-circuits.

Le montage d'Etienne me semble être celui de Cédric avec quelques différences de composants. Or connaissant Cédric, il n'y a pas de doute à avoir quand il dit que ça fonctionne.

Je suis 100% d'accord avec toi sur les limites de l'ADC de l'ESP32, d'où l'intérêt, dans un montage un peu conséquent comme les satellites autonomes, de dédier un composant à cette tâche exclusivement.

Perso, je vais essayer avec un ATTiny car j'avoue que je ne trouve pas très simple le codage et le fonctionnement pour les composants (MEGATinny) que tu préconises. Mais bon, au stade des tests ça n'a pas grande importance.

Christophe

[Etienne66]

Le problème en plus avec l'ACS712 c'est qu'il est centré sur le 2v5, ou plutôt de la moitié du 5V qui l'alimente.
Et la lecture qui va être faite par l'ADC du contrôleur dépend du 5v qui alimente le contrôleur
Donc la précision de la régulation des 5V joue sur la sensibilité.

Il ne fait aucun doute pour moi que l'ACS712 est parfait pour la détection de court-circuit mais pas les courants faibles.

Mon circuit peut convenir pour les CC mais il faut alors changer les valeurs de la résistance et du condo, celà dit vu qu'on trouve
des modules tout prêts à base d'ACS712 pourquoi s'en priver?

[laurentr]

Hello

En fait paradoxalement je suis plus confort avec les AVR récents grâce aux LIB (et les docs)  de SPENCE KOINDE que les 328P et AVR de génération analogue.

Je trouve plus de flexibilité sur la gamme de MEGATINY mais surement que pour quelques usages élémentaires on doit arriver à un résultat similaire.

L avantage des générations de CPU plus récentes est d offrir une plus grande vélocité aussi avec des architectures internes de traitement revues.

ex avec le digitalattachinterrupt() et le ISR hardware que j ai "découvert" et mis en œuvre pour la gestion du module de détection CC/reverse ou la rapidité d exécution est un critère important. (ce qui me fait aussi économiser en ressources)

Dans tous les cas dans mon montage actuel et connaissant déjà l étalonnage de sortie de l ACS712 sur des conso "élevées" ou CC sur une durée déterminée je sais exploiter les valeurs

Dans le cas des COILS il faut voir les correspondance et tester la aussi

Pour la mesure de conso/présence de base on est OK ce type de montage présente une sensibilité supérieure simple à exploiter et utiliser comme avec le montage  à base de NE555/NE556. ( qui est sur le bouclier Adhoc)

Je testerai le premier bouclier la semaine prochaine, le code est prêt, le PCB fabriqué est en transit depuis l'Asie et arrivera dans quelques jours.

Ltr

[rNe]

Bonjour à tous.
Un détail qui ne change rien à votre réflexion :
Pour le relais, pensez à la FCEM (force contre électro motrice) de la self du relais. Une diode en inverse protège le transistor de commande, qu'il soit sur la carte ou que ce soit une sortie de l'ESP32. Je ne compte plus le nb de transistors grillés suite à cet oubli 
René

[bobyAndCo]

Merci pour le rappel. Mais effectivement c'est bien le baba et c'est prévu.

Pour préciser les choses, le relais n'est pas reliée à l'ESP32 mais commandé par l'ATTiny qui est sur la carte de détection.

L'ESP32 n'est relié à l'ATTiny que par une broche en numérique qui envoie une seule information, "busy" si le seuil de détection est dépassé, dès que par exemple la résistance sur l'essieu d'un wagon ait suffit à dépasser ce seuil. Et en cas de court-circuit, l'information "busy" est bien évidement encore d'actualité !

Christophe

[rNe]

@tous
Si je comprends bien nous allons avoir 1 carte satellite, 1 carte détecteur Railcom, 1 carte détecteur de présence. Çà fait beaucoup de cartes; ce n'est pas trop gênant en HO main en N
Pourquoi ne pas rassembler le tout sur un seul module ?

Alors pour apporter mon "caillou" à l'édifice voici ce que je vous propose :
1- vous me communiquez (en MP) le schéma théorique du/des ensembles envisagés. Peu importe la forme croquis à main levée ou dessin ou photo.
2- je mets en forme sous Kicad, puis je vous le communique.
3- vous validez le schéma ainsi réalisé. Eventuellement vous me donnez les contraintes (dimensions, composant spécial, etc.)
4- j'effectue le routage du PCB, puis je vous communique le résultat.
5- vous validez le projet.
6- Je mets les fichiers GERBER à disposition de tous.

Processus itératif : à chaque changement l'indice tourne, ainsi on ne se mélange pas les aiguillages 

En seconde étape on peut envisager une version CMS...

René

[laurentr]

Bonjour René

Merci pour votre apport et votre implication.

Ici nous parlons spécifiquement de la détection des courants faibles via différentes solutions.

Vous évoquez ensuite l'utilisation de ce type de montages que l'on retrouve sur les satellites autonomes (historique ou en version modulaire)

C est la séparation en blocs fonctionnels simples qui est un ajout de ma part sur la base qu'a proposé Christophe avec le concept et son itération des satellites autonomes.

Pour la version que je mets en œuvre j ai repris les éléments principaux et afin de valider ces blocs il y a un découpage en différents "boucliers" ce qui facilite la maintenance, l évolutivité, et dans une certaine mesure la fabrication entre autre via des composants CMS et un montage usine assurant une qualité pro et un encombrement réduit de l'ordre du format initial en 10cm x10cm

Je pense qu'il faut en discuter dans les post dédiés.

Pour ma part 1 montage sur la détection de courants faibles est fait:
l un à base de coil + NE555+megatiny

Je dois me pencher sur une solution finale alternative comme celle évoquée par Cédric:
COIL + megatiny + composants périphériques.

Les deux boucliers sont inter substituables ce qui selon les tests, les couts ou les préférences rend les choses simple sans tout devoir reprendre.

Ltr

Ltr

[rNe]

Bonjour laurentr

Je comprends parfaitement votre positionnement et je reste donc "l'arme au pied" comme on dit dans certains milieux 
Sachez également que je reste à votre disposition pour un coup de main avec Kicad.

René

[bobyAndCo]

Merci Réné pour ta contribution et ta proposition pour aider sur les PCB en particulier.

Je sais que les développements de Laurent souvent cités dans ce fil contribuent à créer de la confusion.

Je pense qu’il fera en sorte de contenir ce qui concerne ses propres évolutions sur ses fils à l’avenir.

Le projet des satellites autonomes, du point de vue matériel, est un projet mature et stable. Et ce pour quelques temps encore.

Cela veut dire que la carte des satellites dont la dernière version est la v7 ne sera pas modifiée dans un futur proche.

La fameuse carte de détection n’est pas indispensable au fonctionnement des satellites autonomes + Railcom et je précise qu’elle n’est pas obligatoire pour le fonctionnement de l’ensemble.

Son objectif est double :

1° - Savoir si un canton est toujours occupé alors que la locomotive a elle-même quitté ce canton. Typiquement, c’est le cas de wagons qui eux occupent toujours le canton.

2° - Il me semble que dans le concept de satellite (gérer au maximum ce qui peut l’être en local), il est intéressant de faire en local la détection de courts-circuits et d’apporter aussi en local une coupure de l’alimentation avec un relais comme tu l’as bien noté.

Ces deux fonctions ne sont pas spécifiques aux satellites autonomes, ce pourquoi il est envisagé d’en faire une carte seule pour ceux qui ne l’utilisent pas dans ce cadre.

Concernant les satellites autonomes, je te rejoins, cela ferait beaucoup de cartes, ce pourquoi j’ai dessiné un PCB de la carte Railcom qui va recevoir aussi ces éléments de consommation de courant et de coupure du courant d’alimentation des rails. Il y a une logique à regrouper les deux.

Pour le montage électronique, j’ai rappelé dans ce fil que je retenais le montage de Cédric (Pyk35) qui est simple et je connais la rigueur de Cédric et je lui fais confiance. Je rappelle qu’à quelques variantes près, etienne66 a lui aussi testé ce montage et a obtenu de bons résultats.

https://forum.locoduino.org/index.php?topic=489.msg9139#msg9139

Sans oublier Eric (nopxor) qui est celui qui nous a fait connaitre ce type de montage : https://forum.locoduino.org/index.php?topic=489.msg4982#msg4982

Moi-même, je ferai les tests dès mon retour en France le 6 mars. Je veux de plus que le traitement du signal analogique en numérique soit séparé de l’ESP32 de la carte satellite. Il y a plusieurs raisons déjà largement développées sur ce fil et ailleurs.

Je vais donc mettre un ATTinny pour faire la conversion Analogique / Numérique et qui enverra un seul signal digital à l’ESP32, l’état occupé ou non du canton.
Au passage, je remercie Christian pour sa série d’articles sur l’ATTinny (en particulier celui qui traite du sujet) https://www.locoduino.org/spip.php?article195

Après relecture des différents articles, je suis convaincu que c’est une solution simple, efficace et économique.

Voilà j’espère que ceci rendra plus clair l’état de l’ouvrage.

Alors, oui, René, je retiens ta proposition pour m’aider car tout ceci est beaucoup de travail. Cela vaut également pour toutes les autres bonnes volontés.

Et n’hésitez pas les uns et les autres si vous avez des questions.

Christophe

[rNe]

Bonjour.

Comme je vous l'avais proposé voici un schéma de principe regroupant :
- Le détecteur Railcom
- La présence d'un consommateur de courant dans le canton
- La protection contre les court-circuits.

La partie détecteur Railcom reprend la version de Christophe.
Reste à définir la partie soft pour l'ATTiny. Sur ce sujet je suis moins expert...
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...
Je soumets tout ceci à vos bienveillantes observations.
Une fois vos remarques validées, je pourrais alors lancer le routage du circuit.
Merci d'avance pour vos retours.

René