AUTOMATISATION D’UN PONT FLEISCHMANN 6152 (HO) AVEC UN ESP32

[bobyAndCo]

Bonjour à tous,

Il y a deux ans déjà, je vous parlais de l’automatisation d’un pont tournant FLEISCHMANN 6152 que j’étais en train de réaliser.

https://forum.locoduino.org/index.php?topic=371.msg8971#msg8971

Ce pont fonctionne depuis un moment, mais, confinement aidant, j’ai repris l’ouvrage pour en faire un article, simplifier et optimiser autant que faire ce peut pour que ce projet puisse être réalisé par d’autres. C’est tout de même le but des publications sur Locoduino.

J’ai une question d’électronique qui n’est pas mon domaine de prédilection. Le changement de polarité sur les rails du pont est une nécessité en fonction du sens de sortie de la locomotive. Alors que dans mon projet initial, le changement de polarité dans les rails était assuré par un relais à l’extérieur, je voudrais ici réaliser ce changement de polarité avec des mosfet (BS170) placés sur le PCB qui lui-même est sous le pont.

La commutation serait assurée par deux broches d’un micro contrôleur. Alors qu’une broche est à HIGH, l’autre est à LOW et vis et versa.

Le montage ci-dessous est-il correct ? Faut-il que je prévoie des diodes roues libres ?



Merci par avance pour vos contributions.

PS : J'ai ouvert un nouveau fil où pourront être déposées toutes les discussions sur ce sujet quand l'article sera publié (ou avant pour ceux qui le souhaitent)

Christophe

[msport]

Il n'est possible de faire circuler du courant dans un BS170 que dans un sens, c'est un canal N. Il faudrait utiliser des FET (N + P) en pont avec la question de la tension de commande.
Un circuit qui vient d'être signalé est le AQY211 isolé par opto interne. 1A 30V, RON de 0,25ohms typ. 2 way, ok pour le DCC ou le DC. Et de taille à tenir dans un pont (tournant). Et comme on ne traverse pas le pont à 300 km/h la surchauffe n'est pas à craindre. A regarder la protection contre plus de 30V.
Pour moi, il en faut 4, à monter en pont (genre Graetz). Il y a certainement moyen de faire avec moins mais il n'est pas sur de faire plus compact.
Attention, ce ne sont pas des flèches de la commutation, prévoir un délai de quelques millisecondes entre les deux sens.

 https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=2ahUKEwjhwZKe2_ToAhVB8OAKHSFVDz8QFjAAegQIARAB&url=https%3A%2F%2Fwww3.panasonic.biz%2Fac%2Fcdn%2Fe%2Fcontrol%2Frelay%2Fphotomos%2Fcatalog%2Fsemi_eng_ge1a_aqy21_e.pdf&usg=AOvVaw1yJdclLr37cT-AuLh1Uko7

[bobyAndCo]

Michel,

Il n’y a aucun doute quant au fait que tu es largement plus doué que moi en électronique mais j’ai quelques observations :
Le courant ne circule pas dans les deux sens, du moins je ne crois pas. En effet, quand il y a un courant positif (3,3v) sur le drain, alors le courant circule au travers du mosfet de vert vers violet. Mais quand il y a 0 volt sur le drain, le courant circule directement du fil bleu au fil violet sans passer par le mosfet, non ?

Par contre, tu soulèves effectivement la question de la vitesse de commutation. Est-ce que les rails peuvent se trouver un bref instant sans alimentation, ce ne serait pas grave. Mais que la même polarité puisse se trouver dans les deux rails est sans doute plus grave.

Qu’en penses-tu de ces deux points ?

Merci à toi

Christophe

[msport]

Q1 :
il faut prendre en compte 2x2 cas :
- d'abord l'inversion des rails
- ensuite le fait qu'un rail soit + par rapport à l'autre. Le courant circule dans un sens ou l'autre dans la locomotive. (DCC ou DC)
ce qui se traduit par le schéma joint. Les traits dans la boite doivent pouvoir véhiculer le courant dans les deux sens.
Ces traits doivent pouvoir se connecter en croix entre le DCC et les rails du pont.
Dans ton schéma le retour du courant passerait par les 1Kohm (?) dans le drain des BS170.
Comme il y a une diode diode roue libre dans le BS170, normalement, il n'y en pas besoin.
Q2 : C'est bien le fait de connecter avant de déconnecter qui peut poser problème. C'est à ce moment qu'il faut prévoir un léger délai (qq ms) pour les AQY211 au moment de l'inversion des rails.

PS : aurais-tu vu ton schéma quelque part, il se pourrait que la diode roue libre du BS170 utilisée à contre emploi puisse le faire fonctionner mais pas tel quel.

[bobyAndCo]

PS : aurais-tu vu ton schéma quelque part, il se pourrait que la diode roue libre du BS170 utilisée à contre emploi puisse le faire fonctionner mais pas tel quel.

Non j'ai imaginé que ça pouvait fonctionner. La resistance de 1kΩ c'est parce que je me disais qu'il fallait une resistance de tirage. Mais c'est pour trouver la bonne solution que je fais appel à la communauté !

J'ai tout de même testé sur breadbord et ça fonctionne apparement. Mais je ne suis pas allé jusqu'à poser une loco au risque de griller le décodeur. Un peu fou mais pas suicidaire.

Bon ça doit tout de même pas être la mère à boire, c'est similaire aux problématiques de boucle de retournement non ?

[msport]

Un schéma de principe à soumettre à la critique. Le symbole n'est pas le bon, souci pour avoir le bon.
C'est exactement le même problème que la boucle de retournement.

[bobyAndCo]

Merci beaucoup Michel,

Il faudrait donc 4 AQY211. Même en traversant, ils ne semblent pas être très encombrants. Je vais voir cela sur mon schéma d'implantation.

Je suppose que tu en a mis 4 car il y en a 2 pour totalement couper l'un et l'autre des circuits avant d'inverser les polarités

Si toute fois je manquais de place, ce circuit peut il fonctionner à 2 AQY211. Ce serait alors l'Arduino qui se chargerait des temporisations ? Je ne sais pas si je suis clair ?

Un grand merci déjà pour ce que tu m'as apporté.

Bien amicalement.

Christophe

[Jean-Luc]

Salut Christophe

Si je comprends bien le schéma, qui est un pont en H pour passer de l'alternatif, les 4 optomosfets sont nécessaires.

[bobyAndCo]

Bonjour Jean-Luc,

Est-ce qu'il te semble que ce que propose Michel réponde à mon besoin qui est une inversion de polarité commandée par 1 ou 2 broches d'un micro contrôleur ?

[Jean-Luc]

Ben l'AQY211 est relai à semi-conducteur. Il remplit exactement la même fonction qu'une relai avec un contact travail et pas de contact repos (SPST).

Si tu devais faire ta commutation avec un relai, tu devrais choisir un relai avec 2 contacts travail et 2 contacts repos (DPDT). Tu pourrais également employer deux relais SPDT et pour faire l'équivalent avec des relais SPST, tu devrais en mettre 4.

Donc oui, le schéma de Michel est juste et tu ne peux pas faire ce que tu veux avec seulement 2 composants

[bobyAndCo]

Mon vrai problème est un problème d'encombrement et 4 AQY211 ne passeront pas !!!

Ici, Stéphane Ravaut qui connais bien la chose propose pour le même problème, un relais bi-stable : http://stephane.ravaut.free.fr/Train_miniature/PlaqueTournante/DecodeurPlaqueTournanteFleischmann.html#MizajourPlaque

Je suis en train de voir si j'ai la place pour l'implanter.

Par ailleurs, mon montage est tout en 3,3V et j'ai regardé rapidement la datasheet du AQY211 qui me semble fonctionner en 5V.

Voici la datasheet d'un relais bi-stable en 24V que j'ai trouvé: https://docs.rs-online.com/87da/0900766b80dbfc60.pdf

[Jean-Luc]

Tu as également le 12V du moteur pour alimenter la bobine d'un relai.
Pour l'AQY211, la LED IR  en entrée est comme d'habitude alimentée en courant. Le 5V que tu vois dans la datasheet est la tension inverse que la LED IR peut supporter sans claquer. Le courant typique de la LED IR est de 1,2mA avec une chute de tension de 1,5V. Donc sous 3,3V, il te faut une résistance série de (3,3 - 1,5)/0,0012 = 1,5kΩ.

Bistable n'est pas le critère en fait  Bistable te permet de commuter le relai en envoyant des impulsions, il a deux commandes. C'est complètement inutile quand on fonctionne avec un microcontrôleur.

Le relai présenté dans le schéma http://stephane.ravaut.free.fr/Train_miniature/PlaqueTournante/DecodeurPlaqueTournanteFleischmann.html#MizajourPlaque est un DPDT. C'est effectivement ce qu'il faut mais pas en bistable

Le relai de ta datasheet est au format M4. Ça correspond à un DIP 16 broches. Ça fait 10mm de hauteur. De mémoire ton problème est également la hauteur et il existe plus petit, y compris en largeur :

https://fr.rs-online.com/web/p/relais-sans-accrochage/4227041/
https://fr.rs-online.com/web/p/relais-sans-accrochage/7903300/

[bobyAndCo]

Oui je crois qu'on est proche de la solution. En dimensions ça va le faire. Il faut que je trouve maintenant un modèle qui se commande en 3,3v.

Merci

[Jean-Luc]

Mais pourquoi ? De toutes façons il faut un transistor entre les deux.

[bobyAndCo]

Je ne suis pas très doué en électronique.

Bon OK, si je te suis bien, la broche du micro-contrôleur va être reliée à la gate (si c'est un mosfet) ou à la base si par exemple 2N2222. Donc 3,3V !!! probablement avec une résistance ?

Et du 12V entre le collecteur et l'émetteur (ou drain et source si mosfet). Pour la commande du relais en 12V donc.

Bon je creuse cela, je fais un petit schéma que je soumettrai à validation.

Merci