Analog : Le BAL nouveau est arrivé

Je constate l'inverse de ce que tu décris : chez moi la décélération est bien, c'est l'accélération que je ne trouve pas réaliste (trop brutale).

Je viens à l'instant de faire quelques essais pour modifier la rampe, mais ce qu'il faudrait pour se rapprocher de l'évolution de vitesse voulue est une rampe de la forme en vert sur le graphe suivant, nettement moins facile à produire analogiquement que la forme en rouge qui accentuerait le défaut.
Bref, contrairement à ce que j'ai écrit un peu vite, ça ne simplifierait pas du tout le générateur de rampe ! Je pense que je vais rester sur du linéaire...

CleoN a écrit:

Sur les décodeurs Lenz que j'utilise habituellement il y a deux fréquences de PWM possibles:
- 23KHz, fréquence classique pour les décodeurs
- 19Hz,  fréquence qui me parait très basse et que je n'ai jamais testée

Sur l'ancienne version de mon pilotage de train en analogique, j’utilisais aussi une fréquence d'environ 100Hz avec satisfaction pour ce qui est de la marche au ralenti.

Tous les tests que j'ai effectués à des fréquences > 10 KHz avec un découpage classique et diode de roue libre sont désastreux, les résultats sont bien moins bons qu'en continu lisse. Je ne sais pas comment Lenz s'y prend...
Le 19Hz, je pense qu'il faut oublier si on veut garder les moteurs longtemps.
Comme Mistigris, le meilleur compromis ralenti / vibrations que j'ai pu obtenir est autour de 100 Hz

Mistigris : Quels schémas te manquent-ils ? Je pense avoir tout posté au fur et à mesure, mais Servimg supprime automatiquement les fichiers non consultés depuis un certain temps.

Dmarrion a écrit:

Tous les tests que j'ai effectués à des fréquences > 10 KHz avec un découpage classique et diode de roue libre sont désastreux, les résultats sont bien moins bons qu'en continu lisse. Je ne sais pas comment Lenz s'y prend...

Bonsoir Dominique,

Je pense que la PWM à haute fréquence et faible rapport cyclique a le problème que la PFM tente de résoudre, les impulsions ne sont pas suffisamment longues pour que le moteur réagisse.

Les décodeurs ont une fonction de régulation type PID si on en croit certains CV. C'est probablement comme cela qu'ils peuvent fonctionner avec la PWM à haute fréquence.

J'ai commencé les essais avec ma ligne à crémaillère. Pour le moment, c'est un générateur de fonction me permettant de varier le rapport cyclique qui génère la PWM, l'oscillo me donne un retour. Je créerai un sujet spécifique lorsque cela sera plus abouti.

Merci pour les schémas, bon début de semaine et meilleures salutations.

Mistigris : Quels schémas te manquent-ils ?

Citation :

Merci DMarrion, j'ai tout tes schèmas (peut être pas la dernière version) et la dixaine de cartes est réalisée et fonctionnel… je n'ai juste malheureusement pas pu réaliser ce projet… Je m'y remettrai un jour… Je me permettrai de te demander le jour ou je m'y replongerai, c'est le raccord entre la première et la dernière carte (la fin de la boucle)… Dont je ne me rappelle plus bien, mais comme j'avais fait mes propres typons d'après ton schèma ??? En fait, je parlai du PWM et du module additionnel que tu es en train de mettre au point. Je suis cela de pret (l'idée d'un PWM superposé à une tension "régulière" me parait top ! dans mes essais je n'avais pas pu faire cela… mes test pour mon mes moteurs de sous marins s'étaient bornés à modifier les courbes d'une même fréquence et/ou à moduler la fréquence (de dix ou 20 dans un sens et l'autre en modulant la courbe…)… mais les moteurs étaient des 540 5 poles… Cela me rappelle que j'avais fait une commande "magique" en PWM (arduino) à l'époque pour le train pour m'amuser avec un ultrason et un pont en H… t'as la main suspendue dans le vide, tu léve le train demarre doucement tu baisse (du point de depart) il recule (plus t'es loin plus il va vite)… c'était top et amusant pour épater les enfants (c'était le jean michel Jarre du petit train !! )… Sinon j'ai testé un truc comme cela (3 euros je crois en chine) Variateur PWM… peut être que tu peux jeter un œil sur les composants marche très bien sur mes locos (Flesihman et Arnold…)
En tout cas merci encore… Je suis de tes petites merveilles et cela continue de me faire réver.

Merci Mistigris !
Après mes dernières réflexions exposées plus haut sur les courbes d'évolution de la vitesse, l'idée du continu superposé au PWM a perdu un peu de l'intérêt qu'elle pouvait représenter.
En effet, en passant du continu au PWM, la courbe d'évolution de la puissance disponible pour les locos en phase de démarrage perd en progressivité. En superposant les 2 modes, la courbe d'évolution de la puissance sera encore plus brutale. Pour éviter ça, il faudrait non pas superposer la tension DC à la tension PWM, mais substituer progressivement la première à la 2°.

Ce n'est sûrement pas impossible à faire, mais c'est moins simple et surtout n'oublions pas le but de mes travaux : je ne cherche pas à repartir de zéro (ce qui permettrait d'envisager bien des choses), mais à trouver une modification facile à faire sur un système existant et les cartes correspondantes, ce qui limite les possibilités.

Je vais encore tester 1 ou 2 idées pour améliorer le comportement au démarrage, et ensuite posterai les schémas des modifs à faire pour exploiter ce BAL en PWM et le mode opératoire pour les réaliser dans la semaine.

Bonjour Dominique,

Au cours de mes diverses tentatives j'ai rencontré, bien évidemment les mêmes problèmes.
Du coup, j'ai dissocié les phases d'accélération des phases de ralentissement.
La phase d'accélération utilise une "vraie" dent de scie bien linéaire (charge d'un condensateur par une source de courant) :accélération constante jusqu'à la vitesse maxi.
Et pour le ralentissement la décharge du même condensateur dans une résistance: freinage énergique au début puis finissant "en douceur".
J'ai conservé la fonction "tachymètre" qui adoucit encore le démarrage en réduisant la largeur active de l'impulsion dès que le moteur commence à tourner.

Si ça peut aider . . .

Je venais d'arriver à la même conclusion ! Merci pour cette analyse qui me conforte dans cette idée.

Pour les lecteurs qui suivent ce sujet, il faut comprendre que la dent de scie dont parle Yves07 n'est pas la rampe commune à toutes les cartes, mais la courbe de charge du condensateur qui simule l'inertie dans chaque carte "canton".
Je mettrai peut être en œuvre cette solution dans la version 2.5 de mes cartes (nouveau schéma, nouveau typon, mais compatible et échangeable avec les anciennes versions), pour l'instant j'adapte les cartes de la version 2.4 en essayant de limiter les modifs à faire dessus.

A défaut d'un système de "charge à courant constant / décharge dans une R", on peut minimiser l'écart de performance entre freinage et démarrage en mettant simplement une R de valeur plus élevée pour la charge du condo suivant le schéma ci-dessous :

De cette manière, les résultats obtenus sans trop modifier les cartes sont acceptables. Bien sur, ça ne rend pas l'accélération plus linéaire pour autant mais ça passe quand même mieux.
J'ai fait une vidéo ce matin où je montre les résultats obtenus sur un petit bout de voie de test avec différentes locos, je suis en train de faire le montage avec les textes de commentaire pour poster ça rapidos.

on peut aussi utiliser R1 et R2 en Resistances ajustables

En effet Jean-Michel, en fait pour être exact il y a sur la carte une R de 100 K ajustable en série sur l'ensemble. R1 fait 100 K et R2 fait 10 K.

Voici la vidéo qui montre les résultats. Globalement, ce n'est pas trop mal :
- j'ai été étonné de voir la BB 63000 Roco démarrer lentement !
- La CC 65500 Startrain roule vraiment au pas (même avec 12V DC, elle ne va pas bien vite),
- La BB 67300 Minitrix est parfaite (jusqu'au bruit qui rappelle la machine réelle).
- Le plus mauvais démarrage est celui de la BB 66000 Piko, toujours assez brutal, mais elle s'arrête de manière fluide.
- La Z 7100 faite maison est un cas intéressant, car son châssis moteur Tomytec est ralenti avec des diodes Zener, et on peut remarquer l'absence d'effet de seuil (plus value qui était escomptée par rapport au continu lisse), elle démarre très bien.


Hors vidéo, j'ai également testé avec une BB 25200 Arnold, un autorail X 2800 et une motrice RGP REE/Mikadotrain, une CC 72000 Arnold (un peu trop lente à mon goût, mais qui roule bien), une CC 7100 Roco de presque 40 ans et sa cadette Startrain. J'ai pu trouver un compromis pour le réglage du rapport cyclique pour la "vitesse d'approche" (canton aval occupé) qui colle avec tous ces engins.

on a l'impression sur la video que les locos fonctionnenet par a coup mais c'est peut etre juste une impression liée à la video

La BB 63000 a toujours avancé avec des petites sautes de vitesse lorsqu'elle circule à faible allure, mais en effet la vidéo donne l'impression que c'est le cas pour toutes les machines. Je filme avec un appareil photo déjà assez ancien qui me donne un fichier AVI (n'étant pas spécialement branché ni photo, ni vidéo, je n'ai pas mieux comme équipement). Le traitement par YouTube n'arrange rien à l'affaire, mais j'ai déjà cet effet d'à-coups quand je visionne le fichier AVI original sur l'ordi.

Ce matin, j'ai mis en application le principe proposé par Yves07 : modifier le circuit qui simule l'inertie de manière à ce que lors des démarrages la tension de consigne soit linéaire, et qu'elle soit exponentielle lors des freinages et arrêts.
L'astuce est de basculer d'un circuit de charge à courant constant à un circuit de décharge dans une résistance. Finalement ce n'est guère compliqué, par rapport au circuit d'origine il faut tout de même ajouter un ampli-op, un transistor PNP, une diode Zener, une diode ordinaire et 3 résistances.
J'ai donc fait un petit montage provisoire que j'ai raccordé à ma carte BAL, et essayé tout ça.

Et ça marche ! La différence sur les démarrages est évidente, c'est bien mieux comme ça.
Voici un extrait du schéma de la carte qui porte sur la partie "inertie". La consistance de la modification apparaît en comparant le schéma initial et le schéma modifié :

Bonne nouvelle !

Oui ! Et on peut même supprimer la résistance de 100 K qui est entre les 2 entrées du TL 071. Je l'avais prévue pour le cas où, à cause de la chute de tension créée par le géné de courant qui prend sa "dîme" sur l'alim 15V, la tension aux bornes du condo n'arrive pas suffisamment haut quand la consigne est "vitesse plein pot", mais en fait on atteint les 12V sans problème, j'ai donc enlevé cette résistance et ça fonctionne tout aussi bien.

Y a plus qu'à... recréer un nouveau typon pour les futures cartes, et voir comment je peux adapter les cartes déjà faites sans trop de chirurgie...

Adaptation du BAL à la PWM : C'est en bonne voie !

Après tous les essais décrits dans les précédents posts, je me suis décidé pour le schéma définitif. L'adaptation des cartes pour chaque canton nécessite au final l'ajout :
- d'un ampli-op double type TL072
- d'un transistor petits signaux PNP type BC 557
- d'une diode Zener de 2,7V
- de 3 résistances 1/4 W (100K, 10K et 33K)
Ces composants sont montés sur un petit circuit imprimé fixé sur l'ancienne carte par 2 vis et 2 entretoises, et raccordée à celle ci par 7 petits fils (repérés A, B, C, D +15V, -15V et 0V).

Il faut également :
- ajouter 1 diode 1N 4148, montée à la place du potentiomètre ajustable d'inertie qu'il faut déposer
- ajouter 2 diodes de roue libre type 1N4002, soudées directement sur le coté cuivre de la carte.
- faire une coupure de piste de circuit imprimé (commande de la base du transistor de puissance)
- remplacer une résistance de 12K par 4,7k, et une de 10K par 15k
- remplacer une résistance de 10K par un strap.

Quelques photos des modifs :
Le petit circuit imprimé et son câblage


La coupure de piste et les points de raccordement sur la carte du petit circuit imprimé additionnel (les vis sont montées sur des rondelles isolantes)

L'ensemble câblé et monté


Je reconnais que ça commence à faire pas mal de bidouilles sur mes cartes qui sont d'origine et qui ont été mises à niveau déjà plusieurs fois (j'en étais à la version 2.4), mais la conception généreuse en cm² de circuit imprimé le permet (la miniaturisation, quand elle n'est pas nécessaire, n'est pas une bonne option).
Sur cette nouvelle version (V2.5) il n'y a plus de réglage d'inertie, les valeurs sont fixes et différentes pour l'accélération et le freinage.
Il est tard, je posterai les schémas demain   .

ça a bossé dur Dmarrion ! impatient de voir les schèmas… c'est vrai que ça commence à faire pas mal de bidouilles et de fils sur la carte…
(peut être sera t il intéressant dans quelques temps de remettre une nouvelle carte (nvx schèma)… pour ceux qui seraient intéressés !? avec quelques aménagement une sortie inter occupé (pour stopper sur pupitre TCO), et un point de controle occupé (info pour aduino O/I) et pourquoi pas une marche arrière (pour une manœuvre sur zone canton vers une voie de garage par exemple ?.
(Si tu veux, je veux bien essayer de dessiner le typon à partir de ton plan… comme j'avais fais pour le mien)

Pourras tu faire un essai sur rail ? j'aimerai voir le ralenti de départ et d'arrivé… je ne suis pas sur que je ferai la modification sur mes cartes (c'est un peu lourd sur les miennes…). et puis j'adore le PWM, mais tes cartes précédentes n'étaient déjà vraiment pas mal sur le ralenti et l'inertie…
Merci par avance… bonne journée !

Comme promis voici les schémas et typon correspondant à la mise à niveau de la version précédente (V2-4) pour en faire une V2-5.
Sur le schéma les ajouts sont dessinés en vert, les suppressions en rouge


Voici la carte vue coté cuivre (ne pas oublier de faire la coupure de piste comme sur la photo) et le typon de la petite carte annexe.


Il me reste à faire au propre et à poster le schéma et le typon pour le générateur de rampe à 100 Hz commun pour toutes les cartes BAL (la rampe est connectée à la petite carte annexe, repère R).

@Mistigris :
Le typon de la nouvelle carte mère est déjà en cours d'étude, je l'ai fait pour chaque nouvelle version. Mes cartes datent des toutes premières, c'est pourquoi il y avait déjà des fils et coupures antérieures à la modif PWM, mais les modifs que je viens de poster sur le typon ci-dessus sont valables pour la V2-4.

Pour faire un arrêt commandé en gare, c'est facile Il faut simuler l'occupation du canton aval avec une résistance par exemple, et le train s'arrêtera au signal au bout du quai. Si l'endroit où on veut que le train s'arrête est au beau milieu d'un canton, il faut également shunter la zone d'arrêt de ce canton.

Une possibilité de marche arrière manuelle n'est pas si simple à installer, car les diodes de roue libre court-circuiteraient une alimentation inversée. Il faut obligatoirement désolidariser la voie de la carte par un moyen ou un autre (relais, commutateur,...)

Les essais sont montrés dans la vidéo un peu plus haut dans ce fil. Malheureusement, comme l'a fait remarquer Lepoête, on a l'impression d'un roulement saccadé avec toutes les machines testées. C'est un problème de vidéo, avec mon appareil photo qui sert de caméra je n'arrive pas à faire mieux. Pour te convaincre, tu peux considérer que si j'ai décidé d'adapter toutes mes cartes de BAL et de PRS (et parmi ces dernières celles qui gèrent les voies banalisées à quai sont bien plus complexes que les cartes BAL), c'est que je trouve que le résultat, surtout pour les démarrages, est bien meilleur notamment avec les machines anciennes.

On en termine avec l'adaptation PWM : voici les schéma et typon du générateur de rampe. Je tiens à disposition de ceux qui seraient intéressés tous les schémas et typons de cette adaptation du BAL à la PWM au format pdf.

Le générateur de rampe correspond juste au rectangle en pointillés ; j'ai également représenté l'alimentation générale du BAL sur le schéma (en bleu) pour qu'on voit bien la connexion des 2 entrées AC1 et AC2 du générateur de rampe aux secondaires du transfo.

La résistance ajustable de 2,2K sert à régler la pente de la rampe. Pour ceux qui n'ont pas d'oscilloscope, j'ai mesuré à l'Ohmmètre sa valeur sur ma carte : elle est réglée à 100 Ohms pour avoir la rampe "qui va bien". On peut donc la remplacer par une R fixe de 100 Ohms, si les valeurs des autres composants (essentiellement la Zener de 5,1V et le R de 6,8K) sont au centre de la plage de tolérance.

Ok super magnifique ! merci.
Pas d'ocillo alors merci aussi (ça commence à devenir balaise le truc ! en tout cas pour moi )
Impatient de voir ça sur Patentrin ! bonne journée

salut Dominique,
Je suis toujours aussi émerveillé par tes bidouilles qui sont toujours aussi propre et relativement simple à comprendre pour des non initier comme moi qui savent tout juste magner le fer à souder.
Bonne continuation dans tes bidouilles et merci pour le partage

P

Merci les gars !

J'ai bossé sur le typon d'une carte qui intègre toutes ces modifications, voici le résultat (documents pdf à dispo de ceux qui seraient intéressés, me contacter en MP).


2 Petits erratum :
- la résistance indiquée 22 K sur la vue coté composants, à proximité du TIP 31 et de la Zener de 2,7V fait en réalité 33 K, comme indiqué sur la vue coté cuivre avec composants vus par transparence (cette valeur joue sur le temps d'accélération, plus elle est élevée, plus l'accélération est progressive).
- Sur la vue coté composants, il manque la valeur sur la R située juste sous le CD4016. Cette valeur est 6,8K.

J'ai également travaillé sur une carte capable de gérer un canton où le signal d'entrée peut présenter l'indication "R" (ralentissement, matérialisée par 2 feux jaunes horizontaux). Un tel signal peut se trouver à l'entrée d'un canton de pleine voie précédant une gare. Dans un tel cas, le signal suivant est un carré avec possibilité de présentation du "RR" (rappel de ralentissement, 2 feux jaunes verticaux), qui impose une vitesse maxi de 30 km/h (ou 60 Km/h si les feux du R et du RR sont clignotants).

Cette carte gère la présentation des feux, et la vitesse du train en fonction de la présentation de ces feux "R" compris. Elle dispose d'une entrée supplémentaire par rapport aux autres cartes, cette entrée est à +12V si le RR n'est pas présenté en aval, et à 0V si le RR est présenté en aval.
Je posterai schéma et typon prochainement.

Voici les schéma et typon de la carte BAL pour un signal pouvant présenter le ralentissement en plus des 3 indications de cantonnement.



- Une résistance porte une valeur marquée "X", c'est elle qui détermine la vitesse de ralentissement lorsque l'indication "R" est présentée. Il faut donc faire quelques essais pour trouver la valeur à votre convenance, qui devrait se situer autour de quelques KOhms.

- Cette carte peut fonctionner en PWM ou en continu lisse. Un petit strap situé près du TIP31 permet de choisir l'un ou l'autre de ces 2 modes suivant sa position (sur les dessins : en bleu = PWM, en magenta = DC)

Bonjour DMARRION… merci pour cette version très intéressante aussi !
J'ai une question "bête" : les cartes PWM et les précédentes sont elles compatibles ?
Si je fais une ou deux cartes en PWM puis je les "chainer" aux 10 autres normales ?
(J'ai compris que pour cette dernière le choix des deux modes sont possibles !)
Merci par avance.

Ta question n'est pas bête du tout, et je pense que la réponse intéressera ceux qui ont réalisé ce block.
Si tu installes sur un même réseau des cartes qui délivrent une alimentation PWM et des anciennes cartes délivrant du continu lisse, voici le bilan de ce qui se passera :

Les points positifs
- Tu ne grilleras rien. En effet, les diodes câblées en série dans les circuits de puissance empêchent les retours d'alim d'une carte dans une autre lorsque les éclisses isolantes entre 2 cantons sont pontées par les roues d'une loco ou d'un wagon. Dans ce cas, la valeur instantanée de la tension à la voie est égale à la plus élevée des tensions délivrée par les 2 cartes concernées.

- Le cantonnement fonctionnera normalement (détection, feux, arrêt des trains au feu rouge). En la matière, on peut dire que les cartes sont compatibles.

Le point négatif
- Tu auras fatalement des sauts brusques de vitesse aux passages d'un système à l'autre. Les fils "vitesse ini out" et "vitesse ini in" restent opérationnels, mais pour une même tension sur ces fils la vitesse du train est différente suivant qu'on est en PWM ou en DC (c'est d'ailleurs la raison pour laquelle les réglages de vitesse sont à reprendre sur les cartes anciennes qu'on adapte à la PWM).

Il y a probablement moyen de limiter ce problème en créant une petite carte d'interface qui corrigerait la valeur de tension présente sur ces fils pour passer d'un système à l'autre. Je parle bien de limiter le problème et non de le résoudre totalement, car les courbes Vitesse = f (tension de consigne) ne sont pas homothétiques entre les 2 systèmes. Une correction valable pour toutes les valeurs est donc impossible à faire avec un schéma simple. En revanche, il y a sûrement moyen de trouver un compromis de correction acceptable. Il faudrait que j'y réfléchisse et que je teste...
Pour l'instant j'ai d'autres choses à fabriquer, mais si plusieurs personnes se manifestent pour ça, j' y réfléchirai à l'occasion.