[Réalisation] Électronique pour train miniature

Bonjour à tous

Je travaille avec 2 camarades à l'électronique et l'informatique pour le pilotage et l'automatisation des nos réseaux de trains miniatures. Voici une présentation des réalisations.

Les réseaux sont de type analogique. C'est à dire que les locomotives ont tout simplement un moteur qui prend le courant sur les rails. C'est en opposition avec le numérique où les locomotives sont équipées d'un décodeur (un micro-contrôleur qui pilote le moteur). Les rails servent à la fois de bus série et d'alimentation.

Si les locomotives sont analogiques, tout le reste est numérique.

L'architecture est la suivante :

Le réseau est découpés en cantons. Un canton est une portion de rails d'environ 1m de long mais qui peut être plus petit, jusqu'à une aiguille toute seule et qui possède une alimentation indépendante. Un canton possède dans chaque sens de circulation une zone de pleine voie et une zone d'arrêt (20 à 30cm). Une alimentation permet de :

• détecter si du matériel est stationné en pleine voie et/ou en zone d'arrêt. À cet effet, les wagons ont des essieux graphités pour une résistance équivalente de 50kΩ ;
  
• gérer l'inversion de marche ;
  
• mesurer le courant ;
  
• détecter un court-circuit ;
  
• alimenter via une PWM et un MOSFET ;
  
• mesurer la force contre-électromotrice afin de réguler la vitesse ;
  
• recevoir des paramètre et un identifiant de locomotive via un réseau CAN
  
• recevoir une consigne de vitesse
  

C'est un PIC 18F26K80 anime tout ça.

Voici une des cartes prototypes réalisées qui comporte 4 alimentations :



En haut le connecteur pour le réseau CAN mais aussi des signaux de synchro. En bas les 4 connecteurs d'alimentation de canton et l'alim générale (connecteur noir au milieu).

Les alimentations sont connectées à un bus CAN dédié.

Ensuite, sur un bus CAN dédié aux accessoires, il y différents types de cartes. Pour ma part, j'ai fait une carte de pilotages de 6 servo-moteurs pour les aiguilles et les signaux mécaniques. Je la décrit ici :
http://modelleisenbahn.triskell.org/spip.php?article36
http://modelleisenbahn.triskell.org/spip.php?article40
http://modelleisenbahn.triskell.org/spip.php?article41
http://modelleisenbahn.triskell.org/spip.php?article42
http://modelleisenbahn.triskell.org/spip.php?article46
Il existe aussi une carte de commande relais. Je suis sur la conception d'une carte de pilotage de moteur pas-à-pas par micro-pas
http://modelleisenbahn.triskell.org/spip.php?article39 qui s'adaptera sur un shield arduino avec un L298. Il y aura aussi un tableau de commande. Mes camarades ont une carte en projet pour le pilotage de la signalisation SNCF.

Enfin un 3e bus CAN permet de connecter des poste de conduite pour envoyer des ordres aux locomotives.

Au centre de tout cela, nous avons une carte ARM7 avec pas mal de mémoire pour le logiciel de pilotage. Ce logiciel connaîtra les locomotives en cours d'exploitation sur le réseau, saura dans quel canton elles se trouvent et permettra d'établissement des itinéraires en commandant les aiguilles. Il s'agit de cette carte : https://www.olimex.com/Products/ARM/NXP/LPC-L2294-8MB/

Au total sur mon réseau, qui est le plus petit des 3, j'aurai une bonne quarantaine de micro-contrôleurs.

On est loin d'avoir fini  mais c'est passionnant

La réalisation est vraiment impressionnante ! 40 µC, 3 bus ...  

Et c'est sympa de bricoler à la campagne ! (joli chant de coq sur une vidéo !  )

Concernant les circuit imprimés, j'ai lu que tu passais par une société professionnelle (Eurocircuit), il faut fournir un typon ou bien il s'en occupe à partir d'un schéma ? car c'est sacrément compact ! Je n'ose pas imaginer la réalisation de tels typons sans auto-routeur performant ...  

Je suis bien curieux d'en voir plus !  

bonne continuation !!  

Bonsoir,

Merci pour les compliments  

Quentin a écrit:

Et c'est sympa de bricoler à la campagne !  (joli chant de coq sur une vidéo !  )

Oups :)je fais pas attention aux bruits d'ambiance quand il n'y a pas de voix et le volume de ma machine est toujours à 0. J'ai pas fait attention

Citation :

Concernant les circuit imprimés, j'ai lu que tu passais par une société professionnelle (Eurocircuit), il faut fournir un typon ou bien il s'en occupe à partir d'un schéma ?

Il faut fournir les fichiers de production des typons au format Gerber.

Citation :

car c'est sacrément compact ! Je n'ose pas imaginer la réalisation de tels typons sans auto-routeur performant ...

Le placement est forcément manuel, nous n'avons pas d'outils pour ça. Le logiciel que j'utilise s'interface avec Freerouter (http://www.freerouting.net). Mes deux camarades l'utilisent mais moi je n'aime pas trop car il n'est pas déterministe ; d'un routage sur l'autre on n'obtient pas la même chose. Par ailleurs, quand tu as 4 fois les mêmes fonctions sur une carte, tu as 4 routages différents. Quand il n'y arrive pas, il faut bricoler, pousser un peu les meubles, etc. Et puis je crois que j'aime bien router à la main

La carte en photo a été routée automatiquement mais j'ai refait à la main la carte définitive avec un placement différent (les 2 autres me prennent pour un fou ). Notamment, les PICs sont en bord de carte pour pouvoir être extraits facilement. Voici le typon de la nouvelle, elle fait 94,6mm x 200,4mm :

légende :



côté composants :



côté cuivre :

Je me sens tout petit avec mes typons amateurs qui me donne déjà du fil à retordre ....  
C'est bien de passer par une production pro, on peut se permettre de faire des pistes super-fines ! Chose que je ne peut pas faire pour le moment avec mon petit matos de réalisation de C.I ...  

C'est vrai que ça peut être assez fin, 8 mils de largeur (0,2mm). Mais pour que ça soit rentable il faut faire pas mal d'exemplaires. J'ai pas compté les heures sur ce dessin mais ça m'a pris un paquet de soirées.

Pour les cartes en faible nombre d'exemplaires, on reste en simple face et on fait nous même comme par exemple cette carte que j'ai dessinée et qui se placera sur ce shield Arduino en simple face avec un PIC pour piloter un moteur pas-à-pas (il faut que je vérifie que tout est en face, j'ai scanné le shield pour mesurer les distances  mais c'est pas sûr sûr.

Le shield du commerce :



La carte que j'ai gravée :



Mais ne te sens pas petit, je foire aussi un tas de truc

Bonjour,

Ce projet m’intéresse fortement puisque j'en développe un similaire. Cependant quelques points dans la définition de la carte de cantonnement m'interpellent.

Citation :

Le réseau est découpés en cantons. Un canton est une portion de rails d'environ 1m de long mais qui peut être plus petit, jusqu'à une aiguille toute seule et qui possède une alimentation indépendante. Un canton possède dans chaque sens de circulation une zone de pleine voie et une zone d'arrêt (20 à 30cm)

1 m (voire moins puisqu'il peut être réduit à la longueur d'une aiguille) me semble très court pour un canton et surtout plus petit que la longueur d'un train. Pour ne pas avoir de trou il doit falloir que tous les essieux de vos convois soient graphités ou quelque chose m'échappe. Un canton réduit à une aiguille peut même être enfourché par une voiture voyageurs qui est plus longue que celle-ci. Pouvez-vous m'éclairer sur la logique mise en œuvre pour assurer l'espacement de vos trains ?

Bonjour,

Il est prévu de graphiter les essieux. Le minimum étant le dernier essieux de la voiture de queue.

Effectivement, si la gestion d'un canton était sans mémoire et décentralisée, c'est à dire que le canton serait déclaré libre quand aucun matériel ne consommant de courant l'occuperait, il y aurait un problème. Mais ce n'est pas le cas. Le logiciel qui alloue les cantons à un train suit le train sur les cantons et donc construit une fifo de cantons. Seul le canton de queue de la fifo est libéré quand il n'est plus occupé. Les canton intermédiaires restent alloués. (je ne sais pas si je suis très clair).

Par ailleurs, je fais un réseau époque II et je ne prévois pas de rame de plus de 90cm.

  Je reste admirateur devant une telle carte. Je pense de mon côté monter un système qui reliera chaque poste de pilotage (manuel) de train avec le ou les cantons sur lequel il se trouve... et alimenter les voies en conséquence.

Bonjour,

Je pense avoir capté quelque chose, chaque fois que la tête du convois pénètre sur le canton suivant on tague ce canton à l'aide d'un marqueur (pointeur sur un objet train par exemple) et il devient le nouveau canton de tête. Lorsque la queue du train libère un canton on efface ce tag et le canton suivant a ce canton devient le canton de queue. Ceci n’exclut pas la nécessité avoir une vue sur l'état des cantons suivants pour décider de l'arrêt du train, le passage au ralenti ou à pleine vitesse.

Notre cahier des charges est assez différent. A mon asso on considère qu'un train mesure 3,50m maximum (13 voitures + 1 UM de machines) et nous avons choisi 15 m pour la longueur d'un canton sans pouvoir être inférieur à 4 m.

Par contre dans les gares, les cantons sont divisés en zones pouvant être plus petites que la longueur d'un train afin de réaliser un transit souple. Le suivi de ces zones semble analogue au suivi de vos cantons.

C'est tout à fait ça.

3,5m pour un train, vous devez être en H0. J'ai oublié de préciser que j'étais en N

Je suis effectivement en HO ^^