Module électronique de détection de présence d'une loco. sur un canton Märklin des années 60[Résolu]

[Clemenc]

Bonjour,
j'ai besoin du forum pour m'aider a créer un module de détection de présence d'une locomotive roulant sur un canton. L'alimentation Märklin varie de 0 à 18 volts en alternatif. (25 volts pour l'inversion de sens des locos)
Ceux qui me connaissent déjà savent que je suis ignorant en électronique.

Un CANTON est une portion du réseau isolée des autres parties. Afin d'assurer la sécurité et la bonne circulation des trains, il faut connaitre leurs positions respectives sur les cantons. D'ou le besoin d'un détecteur de présence. Ici j'ai besoin d'une détection par analyse du courant consommé, donc la loco est en mouvement. Il existe d'autres détecteurs mécaniques, optiques, aimants et ILS... Un train pourra y être arrêté ou pourra repartir à la demande.
Le module détectera la présence sur 2 types de cantons.
• Zone d'aiguillages. Le module de détection, sur ordre d'un timer, coupe l'alimentation électrique des moteurs d'aiguillages. La coupure est immédiate, le timer a été préréglé sur 0 seconde.
• Zone de voies. Cas 1 Le canton est VERT : Le module de détection, sur ordre d'un timer, laisse le courant du transfo actif pour laisser avancer le train. Il fait clignoter la diode affectée au canton sur le Tableau de Contrôle Optique (TCO) tant que le train est sur le canton.
Cas 2 Le canton est ROUGE : Le module de détection, sur ordre d'un timer, coupe le courant de référence (8 volts ?) pour stopper le train. Le timer à été prérégler aux caractéristiques du canton. Il fait clignoter la diode affectée au canton tant que le train est sur le canton.

Options
1) Un timer est très approximatif pour faire s'arrêter un train au bon endroit dans un canton, mais le réseau actuel est déjà entièrement câbler. A l'avenir je pourrais peut être disposer des barrières lumineuses. Je ne sais pas comment cela fonctionne mais si l'on peut déjà prévoir une entrée dans le module ce serait top.
2) Peut on asservir un timer au courant envoyé sur les voies ? A 18 volts une loco parcoure beaucoup plus de distance qu' 8 Volts.

Ce nouveau module viendra derrière le module de gestion de canton déjà réalisé par le forum. Il gère un relais (et +) et 2 diodes verte ou rouge selon la position du relais.
Le post est a cette adresse : https://forums.futura-sciences.com/e...ml#post6464666


Merci d'avance pour votre aide

Christian

[annjy]

Bjr,

regarde cette discussion, ça peut peut-être te donner des idées..
https://forums.futura-sciences.com/e...miniature.html

fais aussi une recherche des discussions sur le forum avec comme mot clé "canton", et comme identifiant "alainav1" (ça a l'air d'être un passionné)

cdlt,
JY

[Clemenc]

Bonjour,
Merci pour l'info. Oui je pense aussi qu'il est passionné. Je me suis dejà inspiré de la discussion dont tu donnes les références. (https://forums.futura-sciences.com/e...miniature.html). Je suis capable de recopier le schéma de ce post, de le tester et de faire faire les typons qui vont bien ( environ une bonne trentaine tout de meme). Mais incapable de modifier quoique ce soit, notemment pour adapter tout ce que je décris dans les besoins comme le rimer....
En espérant que cette création plaise à qqn du forum.
Merci pour ta réponse.
Christian

[DAT44]

Bonjour,
une détection par 2 diodes (tète bêche) en série sur l'alimentation (retour de masse) du tronçon me semble envisageable ...

Il faut prendre des diodes a faible seuil, genre 10SQ045 par exemple ...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Clemenc]

Bonjour,
Content de te retrouver

Il faut prendre des diodes a faible seuil, genre 10SQ045 par exemple ...

Cela tombe bien j'en ai.
Tu peux préciser.
Christian

[DAT44]

Bonjour,
un truc du genre :


Il existe aussi des modules tout fait pour les mesures de courant :
https://fr.aliexpress.com/item/40001...E&gclsrc=aw.ds

https://fr.aliexpress.com/item/32890...9-cb9e1e3469ba

[Clemenc]

Bonsoir, dat44

Un truc du genre :

Mais comment analyse t'on derrière qu'il y a variation et donc présence.
Vu mon ignorance, je découvre aussi l'effet Hall en question : intéressant. Il y a sûrement aussi d'autres composants à rajouter derrière pour pouvoir faire le job dont j'ai besoin (#1). J'ai une petite quarantaine de de détecteurs à fabriquer.
J attends la suite avec impatience
Christian

[DAT44]

Bonjour,
le problème est que une mesure de courant nul (ou plutôt seuil de détection de courant non atteint) peut avoir deux origines :
1- absence de locomotive sur le tronçon mesuré
2- absence d'alimentation sur le tronçon mesuré

le deuxième cas est problématique, pour évité celui-ci, il faut injecter un minimum de courant dans le tronçon (supérieur au seuil de détection).

Sinon, il faudrait détecte l’absence d'alimentation et géré un état "loco indétectable" ce qui n'est pas satisfaisant ...

[Clemenc]

Bonjour,

Sinon, il faudrait détecte l’absence d'alimentation et géré un état "loco indétectable" ce qui n'est pas satisfaisant

Ok, si je comprends bien. pour détecter une loco il faut :
1 : du courant sur les rails
2 : et que la loco avance.
C'est bien celà?

Si OUI. C'est ce que je proposais en #1

A la rentrée d'une loco sur un canton :
1 Canton au vert :le détecteur laisse passer la loco.
2) Canton au rouge : un courant de référence prédéfini (8 volts ou +) alimente alors le canton et la loco roule. Le détecteur va couper le courant au bout de qq secondes pour arrêter la loco.

Cela convient ?

Christian

[DAT44]

Bonjour,

Ok, si je comprends bien. pour détecter une loco il faut :
1 : du courant sur les rails
2 : et que la loco avance.
C'est bien celà?

non, ici, dans la proposition de détection, il n'est pas obligatoire que la loco avance , se seuil de détection du courant qui circule dans le tronçon est très petit et bien inférieur au courant nécessaire pour faire avancé la loco.
Bien sur si le courant est suffisamment important la loco vas avancé et bien sur aussi si il n'y a de loco sur le tronçon il n'y a pas de courant détectable.
Le principe est donc si le courant est supérieure un un tout petit seuil (a définir) on est sur qu'il y a une loco sur le tronçon, par contre on ne sait pas si cette loco roule ou pas ...

A la rentrée d'une loco sur un canton :
1 Canton au vert : le détecteur laisse passer la loco.

Ben non, un détecteur c'est un détecteur, il ne décide rien du tout, il informe juste de la présence ou non d'une loco sur le tronçon

2) Canton au rouge : un courant de référence prédéfini (8 volts ou +) alimente alors le canton et la loco roule. Le détecteur va couper le courant au bout de qq secondes pour arrêter la loco.

En fait je ne comprend pas qui décide qu'un canton soit au vert ou au rouge, c'est l’opérateur ou c'est c'est le détecteur de présence de loco sur le canton ?

Pour moi la présence d'une loco sur un canton devrait automatiquement interdire l'alimentation électrique des cantons N+2 et N-2 (ou N+2 et N-1 si on connait le sens de déplacement de la loco), non ?

[Clemenc]

Bonjour,

Ben non, un détecteur c'est un détecteur, il ne décide rien du tout, il informe juste

J'ai pris un raccourci de langage : bien sûr qu'il informe.... par ex Il faudra qu'il enclenche un timer qui a son tour va fera basculer un relais qui a son tour coupera le courant et stoppera une loco qui etait arrivée sur un canton qui avait ete mis au rouge.

En fait je ne comprend pas qui décide qu'un canton soit au vert ou au rouge, c'est l’opérateur ou c'est c'est le détecteur de présence de loco sur le canton ?

L'opérateur ou un rail de contact décident de l'état du canton (vert ou rouge).
Avec mon 3 rails Marklin d'origine des années 60, en courant alternatif le conducteur central est la phase et les 2 rails extérieures sont au neutre. Un ski sous la loco, frotte le rail central. Les roues sont aux neutres sur les rails extérieurs. Pour connaître le sens du train, Märklin à développé un rail de contact à contact sec. Le ski pousse un levier qui fait le contact sur l'une ou l'autre des sorties selon le sens de passage.

Pour moi la présence d'une loco sur un canton devrait automatiquement interdire l'alimentation électrique des cantons N+2 et N-2 (ou N+2 et N-1 si on connait le sens de déplacement de la loco), non ?

Tu auras compris que la réponse est NON. Pas avec mon réseau d'origine märklin.

Je vais essayer de reformuler ce que la détection de présence doit faire faire.

Si canton vert : laisser passer loco
Si canton rouge : enclencher timer et couper le courant
Si canton aiguillage : couper courant des moteurs aiguillage pour éviter déraillement. Le timer de ce detecteur aura ete mis a 0 seconde lors de son d'installation.

Je pense avoir répondu aux questions?

Christian

[Clemenc]

Bonjour,
Schéma canton et rail de contact Märklin


Christian

[Clemenc]

Bonjour,

Bonjour,
un truc du genre :
Nom : Détection courant.gif

Dans le schéma en #6 : quel serait la valeur du shunt ? Pour que je puisse faire des essais.
Et je mesure quoi ?
Christian

[DAT44]

Bonjour,
tout dépend du seuil de courant que l'on veut atteindre, 10 ohms serait sans doute pas mal , cela donnerait 500 mV pour 50mA mesuré ...

Quel est le courant maximum a ne pas dépassé avant que la loco ne bouge ?

[Clemenc]

Bonsoir,

Quel est le courant maximum a ne pas dépassé avant que la loco ne bouge ?

Tu m'as convaincu précédemment qu'il faut que la loco bouge : aussi je vais exploiter ceci. D'après les essais et mesures que j'ai fait il faut du 8 volts environ pour qu'une loco avance clairement et nettement.

Donc, lorsque l'opérateur, le programme ou autres décident de passer un canton au rouge, ils mettent du 8 volts bloqué et pas modifiable par un opérateur, dans les voies de ce canton par l'intermédiaire du module de gestion de ce canton et de son relais à bascule.
Ce module à déjà été réalisé avec l'aide du forum : ainsi
Led verte allumée = relais en mode travail = canton libre et alimenté "normalement" variable.
Led rouge allumée = relais en mode repos = Canton alimenté en 8 volts bloqué.

Donc la loco qui arrive sur ce canton au rouge va avancée normalement mais toutefois lentement avec le 8 volts bloqué.

Donc lorsque la loco arrive sur le canton et le module de detection pourra la detecter.

La logique est la suivante



J'espère avoir répondu à quel courant faut il.

Christian

[DAT44]

Bonjour,
8 volts, cela me parait beaucoup !
quel est la valeur du courant dans les rails quand la loco reçoit du 8 volts ?

[Clemenc]

Bonjour,

Avec 8 volts toutes les locos n'avancent pas et les moteurs grognent voire ci après. Cette valeur reste à préciser en situation réelle. Un transfo sera dédié a cette fonction et il alimentera tous les cantons "mis au rouge" sur lesquels il faudra faire s’arrêter une loco.
J'ai donc "acheter" l'idée qu'il fallait du courant pour détecter la présence d'une loco. Le plus que j'y vois c'est que cela permet de faire rentrer la loco dans le canton ainsi que ses wagons et de l’arrêter, en coupant le courant avec le relais du détecteur de présence, la ou il faut pour la sécurité. Une fois arrêtée, on ne la détecte plus. Seule la diode clignote pour indiquer sa présence. Le relais du module canton n'a pas changé de position : le canton est toujours signalé rouge.
Tout ceci est compatible avec le circuit existant, déjà câblé, vissé etc... ce n'est pas très puriste du rail... mais ce doit fonctionner sans être une usine à gaz.. (2 relais par canton)

8 volts, cela me parait beaucoup !
quel est la valeur du courant dans les rails quand la loco reçoit du 8 volts ?

Voici qq mesures qui devraient répondre à ta question.
R : la résistance est mesurée entre le Ski-Patin et les roues. à vide.
U : sur les rails avant d'y mettre loco
U1 : sur les rails pendant que la loco tourne
loco 1 U=8.09V U1=7.57V R=8Ω
Loco2 U=8.09V U1=7.45V R=15Ω
Loco3 U=10.27V U1=11.24V R=3.5Ω (avec 8.09V cette loco n'avançait pas)
La valeur du courant est entre 0.5A et 3A : c'est bien celà ??

Vois tu un autre fonctionnement compatible ?
Tu as une autre idée?

Christian

[Clemenc]

Bonjour,
Voici des mesures faites avec ta proposition de montage. Les diodes shottky sont des 1N5821, je n'ai pas les 10sq045.

Le circuit est une boucle, composé de 2 cantons.

• Le neutre arrive directement du transfo variable sur les rails.
• Au repos, les relais sont passants. Donc la phase arrive en A sur ta proposition et ressort en B vers les rails.
Le transfo préréglé sur 8 Volts (fixe) n'est pas utilisé pour les tests.
Un seul transfo variable est donc en service.

Résultats mesurés entre A et B.
loco roulante DANS canton 0.3 Volt
loco roulante HORS canton 0.02 Volt

Résultats mesurés entre C et D.
loco roulante DANS canton 10.2 Volt
loco roulante HORS canton 10.7 Volt

Nota1 les écarts restent les mêmes en variant potentiomètre du transfo d'alim.
Nota2 les valeurs lues oscillent légèrement autour de ces valeurs.

tout dépend du seuil de courant que l'on veut atteindre, 10 ohms serait sans doute pas mal , cela donnerait 500 mV pour 50mA mesuré ...

J'espère avoir bien compris ton schéma

[Clemenc]

Bonjour
Est ce bien la tension de seuil que je mesure??
Avec un multimètre en position diode
Pour schottky 10sq045 je trouve 0.165
Pour 1n4148 je trouve 0.614.
Merci de confirmer

[lutshur]

C'est à peu près ça.
La tension Vf de la diode dépend du courant que tu y fais passer.
Celui du multimètre est riciculement petit, c'est pourquoi tu trouves 0,165V avec la 10SQ045. C'est conforme à son datasheet
Capture d’écran_2022-04-19_13-44-17.png
Idem pour la 1N4148
Capture d’écran_2022-04-19_13-47-43.png

Si tu as un souci pour atteindre les 0,8V nécessaires pour rendre conducteur le PNP, utilises soit une diode silicium supportant 5 à 10A (la loco ne consomme que 3A max ?), soit 2x10SQ045 en série.
Selon la tension obtenue, la résistance d'émetteur du PNP sera à redimensionner

[lutshur]

soit 2x10SQ045 en série.

Comme ceci

[Clemenc]

Bonjour,


Ces Résultats me paraissent super.
je te laisse calculer et ajuster les valeurs pour activer le pc817 qui va derrière : j'en suis bien incapable !

Christian

[lutshur]

Tu as oublié la résistance de 10 Ohms entre A et rail central, que je n'avais pas placée.
Sinon, tes captures d'écran ne montrent pas les points de mesure, ni la façon de connaitre les valeurs crête. Difficile de répondre. 7V et 12,5V, ce n'est certainement pas entre A et rail central.
L'idée est d'obtenir au moins 0,8V entre A et rail central dans le sens direct de D1 et D2. La jonction émetteur-base du PNP devrait se situer à environ 0,6V vu le peu de courant qui la traversera. Courant que tu limites par R1.
Si tu as tes 0,8V dans l'alternance positive, tu peux démarrer avec R1 égale à 10 Ohms pour la diminuer ensuite. Je pense que 4,7 Ohms devrait être la limite à ne pas dépasser. Il faut pouvoir voir le détail sur l'écran de l'oscillo pour l'affirmer.

[Clemenc]

Bonsoir,
Tout d'abord mes excuses au forum et à Lutshur en particulier pour ce silence de 10 mois. Pour moi le sujet est toujours ouvert. N'arrivant pas à mettre en oeuvre les dernières recommandations autour d'une détection de consommation de courant au travers de diodes, je suis parti sur une consommation de courant par bobine et induction. Pour le fil venant des rails je lui est fait faire 2 tours 1/2 autour de la bobine.
Le Montage sur Board fonctionne nickel (même avec 20 mètres de fil entre le bord et les rails!) mais j'ai quelques questions car j'imagine que l'on peut fiabiliser l'ensemble.

Voici le circuit réalisé et testé sur 2 circuits de trains différents. Märklin des années 50(analogique) et train en DCC (numérique).



QUESTIONS ( Rappel : je ne suis pas calé du tout en électronique)
1) J'ai 3.9 volts en sortie N°9 en B du LM556 : comment la faire tendre vers 5V pour gérer un mini relais.
2) Derrière la bobine de 1000 spires, il sort un courant alternatif (??) et il y a une diode (roue libre ??) 1n418 : mais n'en faut 'il pas 2 une dans chaque sens ??
3) Antiparasites et sur-tensions. Une locomotive qui roule et rebondit ne fait pas de très bons contactes. Faut il des sécurités en plus ?

COURT-CIRCUIT, Déraillement. Le circuit réagit bien en détectant une présence.
Question : peut'on créer un montage électronique qui coupe le courant sur la portion de circuit ou il se produit.

Merci
Christian

[lutshur]

Amusant, pourquoi un 556 dont seulement la moitié est utilisée ?
1) En supposant 100 Ohms pour la résistance de bobine du relais.
Pièce jointe 474701
2) la 2ème diode est la jonction base/émetteur du transistor Q2
3) C10 absorbe les micro coupures. En cas de court-circuit, l'intensité au secondaire (1000tours) va dépendre de ce que peut fournir l'alim au primaire (1 tour)

peut'on créer un montage électronique qui coupe le courant sur la portion de circuit ou il se produit.

Il faut donc tout relire ???