DCC : Détection par consommation avec des courants faibles

[rNe]

Bonjour à tous.

Donc sur un CC, le relai ne pourra plus commuter après 2A et il restera collé, brulera ses contacts et la zener ZD1 comme le transformateur vont prendre un coup dans le nez. L'option polyswitch n'en devient plus une à mon sens. Le relai doit être modifié pour prendre un 10A peut-être.

A ce stade de la réflexion le fusible réarmable était envisagé au cas où le relais, suite à un CC, était resté collé. Je rappelle également que dans la définition le relais possédait un pouvoir de coupure de 2A, ce qui pouvait être limite.
En intégrant vos remarques j'ai modifié le schéma de principe en recherchant et définissant un relais dont le pouvoir de coupure est spécifié à 8A, ce qui repousse la probabilité d'un CC consommant autant. Quid de la puissance maxi. et des protections d'une centrale DCC en pareil cas ?
Et j'ai également introduit un fusible réarmable que j'ai défini à 8A maxi. Ainsi le relais est protégé (puisque son pouvoir de coupure est également de 8A); car c'était le défaut dont on voulait se prémunir (voir la citation ci-dessus).
Maintenant si on résonne en temps de commutation il n'est pas certain que le fusible réarmable réagira avant le relais en cas d'un CC aussi important. Mais qu'en sera t-il d'un CC de valeur plus faible (pensez à toutes les résistances en série entre le booster de la centrale et le CC : connecteurs, bus DCC, rails, éclisses, résistances de contact, etc.) ? Nous ne sommes pas en présence d'une variable binaire. Pouvez-vous m'assurer que le moindre court-circuit provoquera une intensité de 8A et pas moins ?
Le relais retrouve toute sa raison d'être dans ce cas.
Le détecteur est toujours en phase d'essais, attendons les résultats de l'expérimentation de Christophe...
Il sera toujours temps de modifier la valeur d'un composant ensuite.

@laurentr
Quelles caractéristiques de fusibles recommandes tu ?

Dans ma vie active j'ai souvent découvert et expliqué des problèmes bloquants. Mais j'ai toujours proposé une solution en regard...
Si l'on considère la référence RXEF375 de chez LittelFuse : Ih 3,75 A, It 7,5 A, Rmax 50 milliohms. Par contre contre son Time-to-Trip max. est spécifié à plusieurs dizaines de secondes (cf. datasheet https://www.mouser.fr/datasheet/2/240/Littelfuse_PTC_Rline_Catalog_Datasheet_pdf-3310973.pdf)....
Je préconise donc de le remplacer par un cavalier sur le circuit imprimé car le relais aura commuté bien avant; excepté dans le cas où le relais resterai collé. Mais as t-on des centrales DCC capables de délivrer une I maxi égale ou supérieure à 8A ?
Pour finir sur une note d'humour, les anciens réglaient le problème des court-circuits (boucle de retournement, changement de cantons, déraillements) de la manière suivante : une ampoule à incandescence de forte puissance (mais pas trop, genre ampoule de stop sur les feux des véhicules) en série avec l'alimentation des rails. En consommation normale le filament froid offre très peu de résistance, en cas de CC la température du filament s'élève et limite l'intensité du CC. Retour à la normale après suppression du CC et refroidissement du filament. Simple et efficace.

Bien à vous tous.
René

[rNe]

En complément de mon message précédent et faute de trouver un fusible réarmable avec un Time-To-Trip max. compatible (ce qui n'existe pas à mon humble avis) il est toujours possible de remplacer le Polyfuse (LittleFuse) par un vrai fusible à souder sur PCB pour protéger le système au cas où les contacts du relais resteraient collés.
Le MTTR (Mean Time To Repair) ne s'en ressentirait pas car de toutes manières palette du relais collée = opération de maintenance; seulement au lieu de changer le relais uniquement on change également le fusible...
Je vous le disais : un problème, une solution.

Si la solution du fusible soudable était retenue, il faudrait probablement remonter l'info (fusible HS) vers les satellites et la centrale (j'ignore pour l'instants si cela est réalisé et comment c'est réalisé d'où ma remarque). En avionique on appelle cela un "Flag" (petit drapeau de couleur vive généralement rouge-orange fluo apparaissant dans les fenêtres des indicateurs pour signaler à l'opérateur que la donnée affichée n'est plus valide).

Par ailleurs il faudra aussi se préoccuper de l'intensité maxi que les centrales DCC sont capables de supporter et pendant combien de temps afin de dimensionner correctement cette protection. J'avoue être novice sur ce domaine. Si qq un peut essayer de synthétiser cette information ce serait utile pour la suite de notre réflexion.

Je vous quitte c'est l'heure de l'apéro.

René

[laurentr]

Bonsoir rNe

Le mieux est parfois l'ennemi du bien!
A tester pour pouvoir se positionner avec plus de certitudes.

Pour ce qui est des seuils et temps de déclanchement cela varie d'une marque à l'autre:
Par exemple LENZ est proche de 100ms pour le déclanchement. Je n'ai pas le seuil max A en tête.
Coté DIGIKEIJ /YAMORC on peut régler ces 2 valeurs depuis l'interface de paramétrage. Par défaut on tourne sur 1.5A et 30ms mais on peut monter ces chiffres par configuration.

Une valeur mise à au delà de 50ms n'est en rien exagérée et couvre son rôle.

Dans tous les cas il faut garder en tête que le déclanchement de la protection du booster et ou de la centrale doit être le temps le plus long/ ampérage le plus élevé (globalement)  car en haut de chaine venant de la voie.

A voir ce que ROCO sur Z21 et ESU proposent de leur coté respectifs.

Ltr

[Etienne66]

Bonjour,

Ayant reçu mes composants (zmct103c, diodes, zeners...) j'ai monté une carte de détection 16 cantons
sur une breadboard à souder connectée aux entrées analogiques d'un mega2560.
(pour l'instant je n'ai connecté que 8 entrées)
Et j'ai monté une voie de test (avec mes vieux rails jouef acier!) avec 3 cantons pour tester le tout.

Et ça fonctionne comme prévu à un détail près : les parasites.
Lors du premier essai à vide j'avais un haut niveau de parasites, d'un ordre de grandeur comparable à la
mesure d'une roue résistive. Du coup tous mes cantons étaient détectés comme occupés.
J'ai monitoré les valeurs lues par le mega et j'ai eu une surprise : les parasites étaient aussi sur les
broches qui n'étaient pas connectées. Donc ça ne venait pas des coils. J'ai rapidement vu qu'ils apparaissaient
dès que j'allumais la centrale.
J'ai essayé de faire des mesures avec un wagon sur un canton et une loco sur un autre. Et là, surprise!
Les deux cantons occupés avaient une valeur plus forte mais surtout les autres n'avaient plus de gros parasites.
Des essais supplémentaires m'ont permis de conclure que je n'ai des gros parasites que si le réseau est
totalement innoccupé (ce qui n'arrivera jamais).
Il est probable que le réseau à vide joue le rôle d'une antenne qui amplifie les parasites.
Donc je valide mon montage et je continue avec les tests de communication avec JMRI.

[laurentr]

Bonjour Etienne

Voila un retour intéressant

Si on considère le "bruit" à corriger , de quel ordre de grandeur est il?

Sur mes tests avec ACS712 5A (échelle 185mV/A) et avec un ADC 10bits coté CPU une sensibilité < 50mV semble à proscrire. (soit en gros 10mA) A confirmer par d'autres essais pour voir sil ne faudra pas doubler les valeurs.

Je suis aussi resté sur des valeurs par défaut. Pas d'utilisation de Vref avec par exemple un TLP431 réglé aux petits soins pour étalonner.
L'écart étant ici admissible puisque ce n'est pas la précision la plus fine qui est absolument recherchée.

J ai expérimenté ( et je continue) 2 méthodes pour la correction de celui ci.

Un première consiste à négliger les valeurs unitaires des analoguRead() < à un seuil donné et de les remplacer par "0" en faisant la somme ensuite puis la moyenne.

La seconde complémentaire ou non de la première et de faire une moyenne elle aussi "nettoyée" car si inferieure à une valeur donnée là aussi elle est alors remplacée par "0"

Tests réalises sur un NANOEVERY ( AVR Serie0 ADC10bits dont la lecture unitaire d échantillon ( x100) analogRead() est de 2 samples par mesure par défaut en 22 à 24us)

Pas (encore) eu l'opportunité de sortir un 328P/2560 pour comparer.

Coté bouclier j'ai finalisé ceux ci avec l'ajout en // soit de l'usage d'un ACS712 ( 5A 10A 20A) ou d'un coil ( PE5xxx ou AS-103 ou zmct103)

J ai pour le coup également retravaillé les largeurs de pistes pour bien "encaisser" les différents ampérages sans aléas sur  les sections DCC allant aux voies. La connectique prévue des l'origine n'a subi aucune modification!

Pour rappel j'utilise cette calculette bien pratique:
http://nononux.free.fr/index.php?page=elec-brico-outils#!elec-brico-outil-largeur-piste-pcb

Les boucliers bouchons sont aussi finalisés.

Pour memo on pourra avoir:

En entrée jusqu'à 8A ( avec le module de protection) et en sortie jusqu'à 3A (via module RAILCOM)( selon les seuils des diodes)


PS: J'étale un peu les dépenses de réalisation car (seul à financer) ca pique (un peu)!
Mais tout finira par être testé!

Ltr

[Etienne66]

Chez moi les ACS712 sont sur la centrale en detection cc avec plusieurs secteurs limités à 3A et une alimentation 10A.

Pour les cantons c'est le zmct103 qui sort à travers une diode 1n4148 sur, en //, une résistance de 2.7MOhms, un condensateur de 470nF
et une zener de 3.3v.

Il faudrait analyser avec l'oscillosope mais j'ai l'impression que les parasites les plus importants sont au niveau de la masse entre
la carte mega et la carte des coils. (je n'ai pas de prise de terre là où je suis branché)

Mais ces parasites ne viennent pas des coils. Du coup, en faisant 2 ou 3 tours j'augmente la sensibiité du détecteur sans modifier
sensiblement les parasites.
Avec 2 tours je détecte sans soucis une roue résistive de 10kOhms.

[laurentr]

Supposition sur le phénomène ou causes qui peuvent amplifier:
proximité (trop)rapprochée des coils
passage des fils DCC et mesure qui se touchent

dernière hypothèse: la faute à pas de chance ( je sais elle plait souvent celle ci!)

Ltr

[Etienne66]

La piste de masse est // à la piste d'alim DCC du côté coupé. Je pense que ça vient de là.
J'ai vérifié qu'un coil ne crée pas d'interférence avec ses voisins.

[laurentr]

Bonsoir

Pour apporter un peu de visibilité sur les designs discutés voici les 3 constructions de design assurant la détection de courants faibles.

Chaque solution requiert plus ou moins de composants notamment en regard des tensions requises sur les IO du CPU final ( ex 3V3 pour les ESP32 vs 5V sur AVR)


La solution d'Eteinne66 est testée sur AVR (ARDUINO MEGA 2560). Elle fonctionne mais quelques ajustements peuvent être requis ou traités au niveau soft.
Cette solution est l'une des plus économiques.

Pour ce qui est des détections "erronées" un début d'explication dans les propos de R.MULLER:

Traduction GOOGLE:
"J'ai donc essayé de me débarrasser du potentiomètre. Mais un test sur un tracé réel a montré des problèmes avec certains modules, montrant une occupation même sans rien sur la piste. La capacité des fils appariés produisait suffisamment de courant au moins aux bords du signal DCC. Le retard logiciel a rendu le capteur encore plus sensible à cet effet. Un condensateur à la base du transistor a résolu le problème. Aucun des 28 capteurs utilisés lors de la réunion d'Alsfeld n'a détecté de fausses informations. même avec le condensateur, le capteur est suffisamment sensible pour cette application."

Source: voir section CIRCUIT:
http://dcc-mueller.de/wire4dcc/sensor_e.htm

Ltr

[Etienne66]

Pour que le circuit de Muller puisse marcher il faudrait que R23 soit de 10Mohms

Le problème des circuits utilisant un transistor comme détection de seuil c'est que le seuil n'est pas précis.

Pour donner une idée : lors de l'un de mes tests j'avais 0.3v de parasites et 0.4v avec une roue résistive.
En règlant la détection numérique pour 0.35v ça marche mais avec un transistor ça va être très sensible.

L'autre problème qu'il y a avec les circuits qui ont un seuil et une sortie digitale c'est qu'on n'a pas la
possibilité de savoir à quels niveaux sont les courants détectés, alors que dans mon circuit on peut
simplement afficher la valeur analogique lue en utilisant le moniteur de l'IDE arduino et ça permet
de voir le niveau de bruit et comparer avec les niveaux des wagons et locos.

[laurentr]

Voici une autre version "custom" reprise de https://web.archive.org/web/20140825051230/http://home.cogeco.ca/~rpaisley4/DccBODvt5.html dont j ai adapté les sorties.

Le seuil est ici au 2/3 de la tension lue sur les capa de 2.2uF en entrée.


Cela semble donner un fonctionnent très "binaire".

Elle est cependant tronquée de la partie "réglage" par "potar" de la solution de H SCHAFER mais produit un résultat similaire.

A voir ou se trouve l'optimum.

Ltr

[bobyAndCo]

Bonjour,

J’avoue ne pas bien comprendre tout ce qui est dit précédemment. J’ai réalisé le montage de Cédric dont j’ai parlé précédemment dans ce fil. J’analyse la tension avec un ATTiny44.

J’ai fixé des seuils dans le programme, < 20 rien sur le canton, >= 20 et < 60, détection d’une résistance de 10KΩ, de >= 60 et < 450, détection d’une locomotive (même quand celle-ci est en démarrage (plus forte consommation) et >= 450 courts-circuits.

Les lectures sont très linéaires qui ne nécessitent aucune moyenne et lissage.

Le relais fonctionne parfaitement et coupe l’alimentation DCC des deux rails.

Le switch (4 leviers) autorise la sélection de 4 seuils différents pour la détection et 4 autres seuils pour les court-circuits.

Par ailleurs, 2 signaux digitaux sont disponibles qui indiquent

1)   – Canton occupé, valeur >= 20
2)   – Court-circuit, valeur >= 450

Dans mon cas, ces signaux digitaux sont envoyés au satellite.

Testé depuis plusieurs jours sur mon réseau et aucun problème.

La photo montre l’ensemble, satellite, détection Railcom et détection de courant. C’est un peu encombrant mais bon. J’ai redessiné la carte détection qui ne fait plus 100 x 100 comme ici mais 100 x 75

Christophe

[Etienne66]

Le lissage on est obligé de l'avoir vu que le coil sort un courant alternatif à la fréquence du DCC, donc il faut le redresser et le filtrer.
Et il n'y a pas 50 façons de le faire : il faut le faire avec un condensateur avant d'envoyer le signal à une entrée analogique ou
un comparateur.
C'est différent des protections dans les centrales qui utilisent par exemple un ACS712 mais qui sont branchées sur l'entrée
du pont en H donc sur un courant continu. Donc on peut envoyer la valeur du courant à l'entrée analogique et faire une
moyenne numérique.

Mais avec un coil on aura une sortie en dent de scie si on ne met pas de redresseur ni de condensateur. Donc les mesures
sur une entrée analogique seront variables en fonction de la phase du signal DCC au moment de la lecture.

Le circuit que j'utilise et celui de Christophe fonctionnent bien et il suffit de choisir les bonnes valeurs pour les résistances,
les condensateurs, les nombres de tours des coils et le seuil numérique.

Je pensais de Christophe ne pourrait pas faire à la fois la détection de présence et la détection de court-circuit avec
un seul coil mais il semble avoir trouvé les bonnes valeurs.

[bobyAndCo]

Le lissage on est obligé de l'avoir vu que le coil sort un courant alternatif à la fréquence du DCC, donc il faut le redresser et le filtrer.
Et il n'y a pas 50 façons de le faire : il faut le faire avec un condensateur avant d'envoyer le signal à une entrée analogique ou
un comparateur.

Je parlais bien du montage de Cédric qui a été largement commenté précédemment. Je parlais du lissage logiciel qui n'est pas nécessaire !

Je pensais de Christophe ne pourrait pas faire à la fois la détection de présence et la détection de court-circuit avec
un seul coil mais il semble avoir trouvé les bonnes valeurs.

Les valeurs de seuils se calculent de façon empirique et sans avoir besoin d'une grande précision. Le switch permet ensuite comme je l'ai erxpliqué d'affiner les seuils avec quatre positions pour la détection de présence et quatre pour les court-circuits. Ces valeurs peuvent par ailleurs être changées dans le programme ou les pas entre les seuils.

[laurentr]

Reprise simplifiée du montage précèdent proposé par Eric (NOXPOR) ( dérive du montage de PAISLEY)

https://web.archive.org/web/20140825051230/http://home.cogeco.ca/~rpaisley4/DccBODvt5.html

Je pense que je vais mettre en œuvre celui ci...

Ltr