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
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[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

[DAT44]

Bonjour,
8V c'est trop, il est inutile de faire grogné les loco pour détecter leur présence, a mon avis on peut abaissé un peu cette tension et ajouté une résistance en série pour limité le courant (6V + 47 ohms 1W par exemple)

Les 1N5821 me semble un peu juste en courant 3A au lieu de 10A pour les 10SQ045 ...

Le module Détecteur de présence Loco quand il alimente le relais , il coupe l'alimentation du rail et donc la détection de la loco ...

Le module de détection (AB) serait mieux, si il était placé sur le neutre ...

[Clemenc]

Bonjour,
Plein d'interrogations dans ton dernier Post.

8V c'est trop, il est inutile de faire grogné les loco pour détecter leur présence

Est ce que je comprends bien cette phrase ?

Petite simulation de situation.

Une loco arrive avec son allure du moment sur un canton.
Comme elle roule on peut la détecter.
Soit il faudra la laisser passer. Soit il faudra l’arrêter
Donc on la détecte puisqu'elle roule en entrant dans le canton et comme le canton est VERT, le module de détection la laisse passer (le relais ne bouge pas)

Donc on la détecte puisqu'elle roule en entrant dans le canton mais comme le canton est au ROUGE il va falloir l’arrêter. Pas tout de suite sinon ses Wagons sont encore sur le canton précédent. Un timer fera le boulot. Il faut couper le courant au bout du timer pour stopper la loco : le relais bascule. Et donc OUI

il coupe l'alimentation du rail et donc la détection de la loco.

Pour ne pas l’arrêter tout de suite je propose de mettre du 8 volts sur les rails du canton dès que quelque chose ou quelqu'un l'a fait passer au ROUGE. C'est le rôle du relais dans le module "gestion canton" de mettre le 8 Volts (schéma #18). Je vois au moins 2 avantages au 8 volts . Dans la majorité des cas cela fera déjà ralentir la loco avant de la stopper. Ensuite toutes les locos auront (à peu près) la même vitesse dans un canton rouge et donc le réglage du timer en sera facilité (en attendant mieux!) pour faire déclencher le stop.

Une fois qu'elle est arrêtée, plus besoin de la détecter : on sait que le Canton est au rouge et qu'il n' y a plus de courant sur les voies.
Le moteur de la loco n'a jamais grogner.

Es tu en phase avec mois sur cette partie du détecteur ? As-tu des objections ?

Les 1N5821 me semble un peu juste en courant 3A au lieu de 10A pour les 10SQ045 ...

OK. Pour les tests avec la petite loco N°1 (cf#17) tu vois un problème ?

Le module de détection (AB) serait mieux, si il était placé sur le neutre ...

Comment je fais pour être sur que c'est la phase derrière un transfo primaire secondaire.: je me suis basé sur un schéma d'internaute Märklin

C'est quoi mon prochain Test de valeur pour le détecteur?

Merci Christian

[DAT44]

Bonjour,
OK, dans ce cas on ne touche a rien, comme la mesure de courant n'est pas sur le neutre, il faut juste faire un petit montage différentiel pour amplifier la mesure de courant.

Pour ce montage prévoir une alimentation +/- 12V par rapport au neutre , la sortie a +10 volts, indique une non détection de courant (pas de LOCO), la sortie a -12 volts, indique une détection de courant (LOCO détecté):

[Clemenc]

Bonjour,
Merci pour le schéma, et comme d'hab. j'y vais de mes réflexions de "nul", et de quelques réflexions globales sur la suite du réseau.

Cela me parait compliqué d'amplifier (LM358) un signal . Il y a du monde la dedans ! j'aurai au moins 30 détecteurs a réaliser (peut être 40).
Avec un comparateur (LM311) : y aurait-il autant de monde ?
Les 0.3 volt d’écart lorsqu'il y a détection de loco (voir image ci dessous) ne suffisent pas à pouvoir faire travailler le comparateur?

Ne peut on pas augmenter cet écart de 0.3V avec un Shunt différent ou plus de diodes ou suffit il ??
J'ai tenté un essai avec 6 Shottky et le même shunt j'arrive à 0.8V d’écart : voir schéma ci dessous (toujours avec petite loco 1A?)

Si j'intuite bien, la quadrature est : plus on rajoute de diodes plus la tension diminue sur les rails et moins les locos avancent. Mais on est pas obligé d'amplifier les signaux?

Remarques sur la suite.
1) Chaque canton et/ou portion de circuit auront leur détecteur de présence. Donc au lieu d'avoir le 18V max il aura moins (16V ??) sur l'ensemble du réseau.
Avec le transfo que tu as fait dans un autre post tu as prévu un potar ajustable sur le typon qui permet d'ajuster la sortie du courant alternatif.
Je pourrais viser 20 Volts pour chaque transfo ? pour avoir les 18 max prévu par Märklin ?
2) En sortie du détecteur de présence je voyais (cf #16) des portes logiques TTL ( AND?) pour traiter les infos du canton occuper / libre.

Qu'en penses tu ?

[DAT44]

Bonjour,
augmenté le nombre de diode n'est pas une bonne idée, car les pertes augmente également.
Il est préférable d'augmenté l'amplification du signal détecté, comme ce montage le propose.
Dans un premier temps tu peux faire le montage sur une breadboard, quand celui-ci sera vérifié et mis au point, tu pourra le construire en série en choisissant des composants de petite taille en CMS.

Comme en #16 tu utilise des portes logique ET , il suffit d’ajouté en sortie du montage un transistor NPN pour inversé mettre en forme le signal ...

[Clemenc]

Bonjour,

il suffit d’ajouter en sortie du montage un transistor NPN pour inversé mettre en forme le signal

Pas besoin donc de redresser le signal qui sort en pin n° 7 du lm358 ?

Dans un premier temps tu peux faire le montage sur une breadboard,

Celui que j'ai à l'inconvénient d avoir des contacts un peu plus lâches un fois avoir mis un fil un peut plus gros (resistance 3w). Il fonctionne tout de même mais demande plus de vigilance.
Question y a t'il de meilleurs qualité?

Pour la suite du puzzle j'ai donc besoin de 2 éléments supplémentaires.
1) Je trouverai le 1er = faire clignoter les leds sur le TCO quand il y a présence sur le canton.
2) Je pense que je trouverais aussi le second qui est le timer autour d'une résistance variable pour accompagner la loco au bon endroit avant de couper le courant sur le canton.

Je vais à la pêche des composants que je n'ai pas pour tester le détecteur et l'amplifacateur
Normalement les shottky de 10A me seraient livrés cette semaine mais coronavirus oblige !
Christian

[Clemenc]

Bonjour

Pour l'amplificateur:
Toutes les résistances en 1/4 w?
Tous les condo en 25v?

suffit d’ajouté en sortie du montage un transistor NPN pour inversé mettre en forme le signal ...

Peux tu ajouter le transistor et le schéma pour attaquer du TTL

Pas de SMS
Merci
Christian

[DAT44]

Bonjour,
oui, pour les tests en breadboard c'est bon, après tu pourras prendre des résistance plus petites, pour le schéma, je vois çà se soir, de toute façon, je crois qu'il y a une coquille sur le ce premier schéma ...

Pour le pont de wheatstone (R1,R2,R3 et R4), il faudra prendre des résistances du même lot et (ou) les triés afin de ne pas avoir d’erreurs de mesures , chacune des deux branches doit avoir le même rapport de division ...

[Clemenc]

Bonjours,

Pour ce montage prévoir une alimentation +/- 12V par rapport au neutr

Comment je fais une telle alim ?

[DAT44]

Bonjour,

Comment je fais une telle alim ?

tu peux utilisé le transfo 8Vac ...

Proposition du montage modifié :


C3 est utilisé pour supprimé l'offset du lm358 mais il pourra probablement être supprimé ...

[DAT44]

Bonjour,
proposition d'alim + / - 12V :

[Clemenc]

Bonjour,

proposition d'alim + / - 12V :

Question
1) est elle assez dimensionnée pour alimenter environ 10 locomotives circulant en même temps sur 10 detecteurs de presences differents.
2) Un transfo de plus en vac 8v. J'ai déjà du vac 24, du vcc 12v du vcc 5v, et l'alim que tu as faites
https://forums.futura-sciences.com/e...aerklin-8.html
Peux tu optimiser qqch ? Sinon je m'y colle.
Merci
Christian