[Module H0e] Un gril automatique et ses boucles

[chris31]

Je reprend ici un sujet que nous avons commencé à aborder dans la section électronique du forum.
Je rappelle mes motivations pour ce projet : je suis très lent et pas toujours bon dans les techniques de décor et, lorsque je réalise un module, il m'arrive souvent de ne plus avoir le temps de mettre au point les mécanismes que je voulais y inclure et, a fortiori, leur automatisation. Il m'est donc venu à l'idée de faire un gril automatisé, d'abord prévu sur une éventuelle voie de retour, puis carrément, comme module pédagogique, au milieu de la voie de parade. Avantage : que de la menuiserie simple, que je sais faire, et pas de décor mais une présentation soignée comme je fais dans mes réalisations électronique.
De la discussion jaillit la lumière, dit-on, et de l'échange avec Tyrphon est venue l'idée de faire deux boucles de retournement aux deux extrémités du rassemblement de modules.
Le temps de la réflexion est alors venu et voici ce qu'il ressort de mes élucubrations.

La pièce maîtresse est donc le gril qui pourrait ressembler à cela :

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Les références devraient être celles de la voie PECO Setrack qui est tout à fait adaptée à ce genre de choses, malheureusement cette voie ne fait pas partie des librairies du logiciel Rail Modeller que j'utilise (un des rares à fonctionner sur Mac).

• On trouve donc 6 aiguilles qui fonctionnent par paire : celles de droite ayant leur correspondante à gauche. Ceci permet de sélectionner une des quatre voies de garage présentes.
• Les points rouges représentent des éclisses isolante, les voies étant alimentées une par une par des relais.
• Les traits verticaux référencés D... sont des détecteurs de présence. J'ai opté pour un système que j'ai expérimenté souvent : la barrière infra-rouge.

Remarque, on ne s'intéresse pas, ici, au courant de traction. Il peut être analogique pur, PWM  ou digital peut importe, le fonctionnement devrait être le même (au redémarrage des locos en digital près).
Seconde remarque, la position de repos, toutes aiguilles en position directe, permet de débrayer l'automatisme et de "jouer" manuellement, le gril se comportant alors comme un module de passage.

L'automatisme est basé sur la détection de position du convoi positionné sur la voie courante. Par exemple, pour la voie 1 on pourrait avoir :

• Démarrage vers la droite,
• Attente du retour à droite (détection par D_1.1 et D_1.2).
• Passage libre vers la gauche.
• Attente du retour à gauche.
• Coupure d'alimentation lorsque la tractrice est détectée par D_1.2.

La réalisation de cette séquence se fait par une programmation très simple sur Arduino.

[chris31]

Comme je l'ai dit, le fonctionnement décrit dans le post précédent nécessite deux boucles de retournement à chaque extrémité.
En voici le schéma :

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Même remarque que précédemment pour les références de la voie Minitrains (impossible à trouver en France).
Le fonctionnement est simple :

• Le convoi arrive par la droite, l'aiguille étant en position déviée.
• Il s'arrête lorsqu'il arrive au Stop (une simple diode)
• Il est également détecté au même endroit.
• L'automate local met alors l'aiguille en position directe et envoie un signal au système Maître (celui du gril).
• Ce dernier inverse alors le courant de traction grâce à un relais, le convoi redémarre.
• Lorsque le convoi arrive sur le module maître, celui-ci donne l'ordre à l'automate local de remettre l'aiguille en position déviée.

Là encore, la programmation est simple. Le choix d'Arduinos permet de les faire communiquer entre eux très facilement.

[mlm]

Et quand la traction est autonome.....je propose une alarme sonore pour réveiller le mécanicien et une validation

[chris31]

Le support de Rail Modeller est vraiment au top. Questionné ce matin, répondu ce soir !
Et voici donc la version du gril en Setrack que je sais trouvé par chez nous 

Yapuka... après Sedan.

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[tyrphon]

Les aiguilles Setrack que tu prévois d'utiliser ont un rayon de 9 pouces, insuffisant pour du matériel Liliput ou Roco.
Ma loco la plus exigeante, le 042T Roco, tourne sur un rayon minimum de 26 ou 27 cm.

Chez Peco, il faut passer à la gamme Streamline, dont les aiguilles les plus courtes font 125mm de long. Ou alors, il faut utiliser des aiguilles N Fleischmann, de 112,6 mm de long. Evidemment, ça prend de la longueur...
Pour ne pas allonger deémesurément le module, on pourrait réserver les voies 1 et 2 au matériel "exigeant", et dans ce cas, seules les deux aiguilles extérieures devraient être plus longues.

[tyrphon]

Je rectifie ce que j'ai écrit dans mon message précédent. Dans mon module HOe, j'ai utilisé pour les voies de service des aiguilles N ST-5 et ST-6. Je viens de m'apercevoir qu'elles avaient exactement la même géométrie que les nouvelles aiguilles HOe ST-405 et ST-406.

Or, j'ai vérifié que toutes mes locos Liliput et Roco passaient sur ces aiguilles. Pour ma 042T, c'est juste juste, mais ça passe, alors que je pense qu'elle risquerait de dérailler sur une courbe continue du même rayon de 9", où le tender articulé vient buter contre la cabine. En fait, sur une aiguille, l'arc de cercle est très court et l'interférence fugitive...

Je pense qu'il est quand même prudent d'utiliser des aiguilles Streamline SL-E491 et 492 pour les aiguilles d'entrée de faisceau. Ça ne prendra qu'environ 7cm de plus.

Idem pour les raquettes, ou je conseille en outre un rayon mini de 262mm pour la boucle (rayon de la défunte voie Roco HOe alias rayon R3 de la voie N Roco/Fleischmann.)... et attention aux "cassures" si on utilise de la voie courbable!

Tiens, je viens de m'apercevoir que le module de gauche de mon réseau pourrait faire une belle raquette, en ajoutant une bretelle... qui pourrait figurer un embranchement forestier en exploitation "normale" de mon réseau!

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Bon, la raquette gauche est déjà (presque) faite, et en plus, elle sera décorée!

[chris31]

Mon idée d'utilisation des aiguilles  Setrack est simplement du au fait qu'elles sont Insulfrog et non à leur longueur.
Cela évite les problèmes de réglementation du cœur qui obligent à prévoir une commutation sur le moteur.
Cela dit, rien n'est figé. Je viens de terminer mon module pour Sedan et je vais me plonger un peu dans l'électronique trop longtemps abandonnée.
Surtout que j'ai bien l'intention d'alimenter Chicoutimi avec mon système PWM télécommandé qui est actuellement en phase validation du schéma. Il faut donc que je fasse la réalisation finale et le boitier.
Du pain (azyme à l'approche de Pâques...) sur l planche 

[chris31]

J'ai écrit quelque part que j'avais l'intention de motoriser mes aiguilles par des servomoteurs.
Je m'étais lancé dans une mécanique un peu compliquée pour ce faire lorsque l'idée m'est venue de voir ce qui se réalise dans le commerce.
Out les tortoise et consorts pour des raisons de prix. Les moteurs à solénoïdes PECO tournent autour de 10 euros et demandent de l'électronique pour les commander.
Une solution pourrait être le SmartSwitch de la même marque. Le coffret de départ à 85 euros pour 4 servos ramène le prix unitaire à quelque 21 euros ! Cher et je n'ai que faire de toute l'électronique fournie avec puisque je postule que c'est un Arduino qui gérera le tout.
Reste la solution de la référence PLS-125 toujours chez PECO : 18,80 € à Strasbourg qui vend également les servos SG 90 seuls à 9,00 €.
Petite recherche sur Internet, un chinois vend le SG 90 à 2,09 €, j'en ai commandé une dizaine ilici presto !
Reste le support que comprend le PLS-125... un peu de cogitation, quelques dessins, une conception 3D, une impression (on peut dire un peu d'espionnage industriel) et voilà la bête :

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Coût : quelques grammes d'ABS et 31 mn d'impression, soit négligeable.
Me voici donc potentiellement à la tête de 10 PLS-125 pour mon gril et mes raquettes.
Que demande le peuple ?

[tyrphon]

Bon, il va falloir un jour que je me plonge dans tout ça... et ce n'est pas la partie que je préfère!
Quand je pense que je ne sais toujours pas ce que c'est qu'un arduino...

[chris31]

Après avoir passé un petit moment le nez dans l'électronique, je reprends cette étude préliminaire de boucles de retournement.
Pour répondre aux besoins des gourmands de rayon de courbure, deux solutions :

• utiliser de la voie PECO Setrack N de rayon R4 (333,4 mm),
• utiliser la même voie mais en rayon R2 (263,5 mm).

Il est sûr que la voie N a un travelage qui ne va pas en H0e, mais l'écartement est le même, le code est le même (80) et comme on est hors circuit, on se moque un peu des traverses.
Voilà ce que donne ces deux possibilités :

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Rayon R4, coût en avril 2017 : 45,70 €

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Rayon R2, coût en avril 2017 : 39,95 €

Les coûts sont proches l'un de l'autre et ne sont donc pas un critère de choix, même remarque pour les dimensions, la seule différence réside dans la courbure que donne le raccordement par voie flexible SL-300 : la variante R2 me semble assurer une transition plus douce et donc me plaît mieux.

J'en suis là pour l'instant, j'espère en avoir fini avec ces recherches d'ici septembre pour pouvoir commande le matériel à Clément pour livraison  au RAMMA.

[tyrphon]

Je te conseille de prévoir un petit bout de voie droite à gauche de ton aiguille, et même de souder les rails de ce petit bout de voie sur un morceau de plaque pour circuit imprimé, fixé solidement à la planche. Cela permettra d'éviter l'arrachement des rails en cas d'accident de manutention du module, et en plus d'éloigner l'aiguille de cette zone dangereuse et "bricolée".

[chris31]

Tout à fait d'accord JP.
D'ailleurs sur mon premier schéma il y avait bel et bien un rail droit en entrée.

[chris31]

Du nouveau pour ce projet.
À force de réfléchir à un moyen simple d'effectuer la détection de présence et de parcourir le net pour voir ce qu'on fait les autres : MERG, Loco-Revue, etc., je crois avoir trouvé l'ultime solution.
En fait, il s'agit d'abandonner le monde de l'analogique pour passer à celui du numérique. Remplacer, comme je le fais la plupart du temps,  la logique câblée par la logique programmée.
Si l'on se reporte à mon schéma de gril, il me faut un détecteur à chaque bout de voie et un sur chaque raquette, soit avec les 4 voies que je prévois 10 unités. J'étais parti ici sur un circuit à base de 741 et j'avais même préparé le typon pour ce type de circuit.
Et puis je suis tombé sur une discussion où l'un des protagonistes ne jurait que par l'Arduino.
Il me faut un Arduino pour gérer les automatismes de mon gril et pourquoi ne pas lui faire faire, en même temps (comme dirait un candidat président), la détection de présence ?
Et finalement, après essais, j'opte pour cette solution hyper-simple. En voici le schéma :

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Ben c'est un pont diviseur, me direz vous ! Oui, mais avec une LDR en partie haute et une résistance de 680 ohms en partie basse. La tension envoyée vers l'Arduino varie donc en fonction de l'intensité lumineuse reçue.
J'ai vite monté une maquette avec 4 LDR pour valider le système :

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On voit bien les résistances et les LDR montées en pont et le point commun de chaque pont relié aux entrées analogiques de l'Arduino. Le long fil orange relié à une entrée digitale sert à déclencher une salve de mesure de tension lorsque on le met momentanément à la masse. Il remplace en fait un bouton poussoir.
Le programme est des plus simple : après avoir initialisé tout ce qu'il faut, on se met en attente d'un zéro sur l'entrée digitale. Lorsque ceci arrive, on fait une série de lecture sur les voies analogiques et on envoi le résultat sur le moniteur série de l'IDE. Et on recommence jusqu'à plus soif !

Voici quelques résultats de mesure :

Code : Tout sélectionner

***** Nouvele mesure *****
LDR 0 = 319
LDR 1 = 311
LDR 2 = 295
LDR 3 = 333
***** Nouvele mesure *****
LDR 0 = 304
LDR 1 = 293
LDR 2 = 283
LDR 3 = 328
***** Nouvele mesure *****
LDR 0 = 303
LDR 1 = 292
LDR 2 = 283
LDR 3 = 328

On voit que les mesures sont assez proches les unes des autres et relativement stables. Avec un éclairage plus puissant, celui de ma lampe de bureau, on obtient ceci :

Code : Tout sélectionner

LDR 0 = 376
LDR 1 = 357
LDR 2 = 358
LDR 3 = 416
***** Nouvele mesure *****
LDR 0 = 387
LDR 1 = 379
LDR 2 = 375
LDR 3 = 436
***** Nouvele mesure *****
LDR 0 = 416
LDR 1 = 397
LDR 2 = 392
LDR 3 = 456

Ceci nous montre que les LDR ont une certaine inertie et que les valeurs ne se stabilisent, comme le canon du fusil, qu'après un certain temps.
Ce qui est intéressant c'est lorsque l'on obscurcit une des LDR en posant un bouchon de gros stylo feutre dessus :

Code : Tout sélectionner

***** Nouvele mesure *****
LDR 0 = 407
LDR 1 = 349
LDR 2 = 293
LDR 3 = 34
***** Nouvele mesure *****
LDR 0 = 383
LDR 1 = 326
LDR 2 = 287
LDR 3 = 37

On passe d'une valeur d'environ 450 à une valeur d'environ 40. Et c'est gagné, ce saut étant parfaitement détectable par le programme.
Voilà, je n'ai plus qu'à approvisionner le matériel nécessaire pour réaliser cela. Il va me falloir, pour l'électronique une dizaine de servomoteurs que je viens de recevoir de Chine, un Arduino possédant au moins 10 entrées analogiques, qui sera donc un Mega puisque le Uno n'en possède que 6, et diverses bricoles que je dois avoir en stock. Pour les raquettes, deux Nano seront suffisants, l'important étant qu'ils sachent communiquer en I2C. Il va me falloir également les divers rails et aiguilles que je commanderai, cet été, à Clément pour livraison au RAMMA. Si j'en ai la force, je monterai les menuiseries également cet été que j'ai l'intention de passer à Castelnau si ce foutu crabe me fout la paix.

[JJB]

Salut Christian.
Faisant partie du MERG, tu aurais trouvé les fichiers d’impression pour les supports SG90 prêt à utiliser sur le site!
Amicalement, J-J.

[chris31]

Voilà, après quelques jours d'essais divers et variés sur des variantes de mon montage copiPeco, en passant par une tentative d'impression du support MERG récupéré grâce à JJB (impression plantée au milieu et comme j'ai éliminé Sketchup de ma machine, impossible de reprendre le fichier), je crois avoir trouvé le support idéal, simple et de bon goût, voyez plutôt :

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J'ai conservé l'idée du servomoteur vertical mais j'ai revu la fixation, ce qui me donne une pièce ultra simple et qui n'a nullement besoin de supports durant l'impression, d'où moins de consommables et moins de temps, donc moins de risque de plantage. J'ai plus qu'à en fabriquer 10, mais avant je vais me concocter un banc de réglage dont l'idée m'est venue cette nuit 

[mlm]

Encore un qui a des nuits "difficiles" Après cela on n'avance pas car il y a toujours une nouvelle idée qui vient chasser l'idée précédente.

[chris31]

Ce ne sont pas des nuits particulièrement difficiles.
J'ai hérité de mon père une fonction "réflexion cachée" qui opère durant le sommeil.
Lorsque j'avais 14-15 ans et que j'avais des soucis pour résoudre un problème de géométrie, nous nous plantions tout les deux devant la planche peinte en vert spécial tableau qui me servait de tableau noir.
Et lorsque ma mère sonnait l'heure du repas du soir nous arrêtions nos cogitations, souvent sans avoir trouvé la solution.
Et régulièrement, le lendemain matin, mon père me disait un truc du genre : "Ça m'est venu tout seul, la réponse c'est...".
On dit bien que la nuit porte conseil, pour moi c'est vrai et je ne saurais compter le nombre de problèmes que j'ai résolu simplement en dormant !

[chris31]

Un week-end plus que pluvieux m'a permis de monter ce fameux banc de réglage des servomoteurs.
Voici la vue de l'ensemble :

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À droite, le banc lui-même entièrement monté avec du matériel tiré des stocks (chutes de lambris découpé à la scie circulaire Proxxon, équerre plastique, un peu d'impression 3D, ...). Il permet de positionner le servo monté sur son support au zéro et à plus ou moins 90° et d'avancer ou reculer par pas de 1° programmable.
À gauche l'Arduino monté sur mon petit module d'essai (qui ne sert à rien dans le cas présent) et relié au banc par un Shield en Veroboard.
Une petite photo du SG 90 dans son support :

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Les premiers essais m'ont permis de faire deux constatations :

• Le support du servomoteur est un peu souple et il manque une vis de fixations car deux sont insuffisantes,
• La transmission vers l'aiguille, faite ici par un fil de fer recourbé, n'est pas idoine : le montage oblige à sortir le bras du SG 90 pour enfiler la commande.

Donc, petit travail de mise au point à effectuer. Mais ça avance, c'est le principal.

[chris31]

Je remonte ce fil, juste pour dire que le projet a évolué dans un autre sens...
Ce n'est plus un gril, mais une Pizza qui va sortir de là.
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