ATC : Controleur de train analogique

Bonjour,

J'ouvre ce nouveau fil de discussion pour vous présenter ce nouveau projet en cours de réalisation : ATC pour Analogic Train Controler dont j'avais brièvement parlé lors de ma présentation.

Le but principal de ce projet est donc de proposer un système de contrôle modulaire analogique (Aiguillages, vitesses et détection par canton...) plutôt prévu pour de petits réseaux (mais pourquoi pas de plus importants ?), simple, évolutif et le moins coûteux possible (mais ça sera toujours plus cher qu'un simple transfo jouef...)

Il sera réalisé sur la base de micro-contrôleurs PIC, pré-programmé avec un bootloader pour pouvoir ensuite les mettre a jour par USB sans programmateur (Bon ok il faudra quand même passer par la case programmateur pour mettre le bootloader....).
J'utiliserais au maximum des logiciels Open Source pour éviter de lourds investissements aux personnes qui souhaiterais se lancer dans l'aventure.
Principalement:
- Lazarus pour la partie PC (un EDI Pascal similaire à feu Delphi en moins usine a gaz...)
- JALv2 pour la partie PIC (un language a mi-chemin entre le pascal et le basic)
- TinyBootLoader pour le bootloader du PIC.
- Diptrace pour la réalisation des schéma & typon (freeware pour des petits circuits)
La partie PC n'est uniquement là que pour mettre a jour les programmes des PIC via USB ainsi que mettre à jour l'EEPROM pour paramétrer le programme selon le réseau de chacun.

Je vais réaliser ultérieurement un simple site pour plus de détails(les schéma, sources typons...).
En attendant je posterais les détails dans ce fil en mettant a jour ce premier post pour ajouter les liens au fur et a mesure dans le menu ci dessous (ou en complétant ce menu)

ATC - Analogic Train Controler


1. Présentation (plus détaillée)
   
2. Le module MicroContrôleur
   
3. Le Contrôleur d'aiguillage (8 aiguillages max)
   
4. Le Contrôleur détection (6 cantons avec direction)
   
5. Le contrôleur de vitesse (2 cantons + détection)

@+

Denis

Editions:
[11/09/2011] MAJ lien Présentation et ajout de Diptrace dans les logiciels.
[12/09/2011] Ajout du lien au post : le module MicroContrôleur.
[13/09/2011] Ajout du lien au post : Le Contrôleur d'aiguillage.
[14/09/2011] Ajout du lien au post : Le Contrôleur détection.

Bienvenu au bricoleur informatico-électronique!

On attend la suite avec impatience.....

ATC - Analogic Train Controler

1. PRESENTATION

Donc ATC est donc un projet qui se veut modulaire:
Partant d'une base de quelques modules spécifique, on peut aisément rajouter des modules selon la configuration de son réseau.
Par exemple le module de contrôle d'aiguillage peut gérer jusqu'à huit aiguillages de type relai simple (ou 4 Minitrix). Si votre réseau comporte plus d'aiguillages, il suffit de rajouter un second module, si votre réseau comporte moins d'aiguillages, il suffit de configurer le module en ce sens.

3 modules seront réalisés dans un premier temps :
- Le module de contrôle d'aiguillage
- Le module de contrôle de détection
- Le module de contrôle de vitesse
Chacun de ces modules sont eux même modularisés pour les adapter au maximum a des réseaux hétéroclites, "industrialiser leur réalisation" (on peut parler de sous module)

Ainsi, le microcontrôleur est lui même un sous-module qui est commun aux 3 modules
exemple du contrôleur d'aiguillage:
Vous voyez le module du microcontroleur au centre et les huit modules d'aiguillage a gauche.
En haut et a droite les connecteurs pour les boutons et les LED.

Les modules sont indépendants et dédiés à leur fonction. Cependant j'ai prévu et anticipé la connection de ces dernier entre eux via un bus I2C pour pouvoir ultérieurement faire évoluer le système (MAJ centralisée ? ou contrôle par ordinateur du réseau ?....)

Cette présentation est très théorique mais les prochains chapitres seront plus clair, en tout cas plus démonstratif en décrivant en détail les sous-module et les modules.

@+

Denis

CleoN a écrit:

Bienvenu au bricoleur informatico-électronique!

On attend la suite avec impatience.....

Merci CleoN, ça arrive !! En fait les schémas et typons sont quasi finalisés je n'ai plus qu'a documenter, ce qui est presque plus long ....

Je devrais poster les deux prochains chapitres d'ici ce soir ce qui vous donnera un peut de grain à moudre et de donner votre critique sur les premiers "chapitres" !

Bonjour,
Bravo pour cette réalisation. Je suis très intéressé, car mon réseau est en cours de construction, et la circulation sera analogique.
Je vais donc suivre avec beaucoup d'attention ce post.
Phil

Bonjour.

Je suis "digital" mais, je vais suivre avec intérêt ton sujet.

A +

je suis en analogique donc particulierement interesse par ce projet ...bien que mes connaissances en microprocesseurs PIC sont nulles ...

2. LE MODULE MICROCONTROLEUR

A)Introduction

C'est parti pour le premier et le plus important des "sous-modules" car c'est le cerveau du système et il sera utilisé dans chacun des modules principaux. Il constitue donc une entrée en matière sur la philosophie du système et c'est aussi l'un des plus simple. Nous allons donc commencer en douceur (Le plus complexe sera pour le dernier chapitre du projet !).

Nous nous attarderons dans un premier temps sur le choix du microcontroleur pour enchaîner sur le schéma général du module et finir sur la technique de programmation du microcontroleur.

B)Choix du MicroContrôleur

Ce module supporte donc le microcontroleur utilisé pour piloter chacune des briques du projet. La première et plus longue des tâches a donc été le choix du microcontroleur parmis les centaines de références...

J'ai fait ce choix selon les critères suivants :

• Etre polivalent pour l'ensemble des modules prévus (voir ceux à venir..... ). Surtout pour avoir une seule référence de microcontrôleur pour l'ensemble du projet et ainsi simplifier la programmation et surtout : On reste modulaire !
  
• Etre adapter à un petit réseau: Exit les 40 broches, je me suis focalisé sur les 28 broches.
  
• Avoir un maximum d'E/S disponible pour le projet : Exit ceux avec USB ou sans horloge interne qui ont des broches strictement réservées pour ces fonctions. Sachant que pour un PIC de 28 broches il y en a déjà au moins 3 de "perdues" pour le jus (Une entrée Vdd et deux masses), il doit nous rester 25 lignes.... de quoi jouer un peu!
  
• Avoir une horloge interne pour pouvoir fonctionner sans cristal externe. Cela permet de garder deux broches pour le projet mais c'est moins précis. Cependant le but ici n'est pas de rivaliser avec l'horloge atomique, les 5% de marge me semble largement acceptable pour nos activités (et en plus ça consomme moins de courant).
  
• Avoir de la mémoire: De la mémoire Flash pour 16K au moins pour les tâches les plus complexes. Comme je suis un total amateur en electro... c'est le programme qui va en faire un maximum! Il faut aussi de la RAM pour les variables au moins 500 octets et aussi une EEPROM pour la configuration des modules au moins 128 octets ? (En l'absence de programme finis, difficile de savoir les besoins finaux...)
  
• Etre disponible, c'est a dire : être toujours en production... Et second critère plus flou: avoir un revendeur autre que le fabricant des PIC MICROCHIP et de préférence français? Bon, pour MICROCHIP, si vous avez besoin de petites quantités (2-4) vous pouvez toujours demander des samples (Echantillons) gratuits et sans frais de port c'est toujours ça de gagné (comptez un mois de délai). Sinon les divers revendeurs français qui restent encore (mais leur stocks sont très limités, surtout peu variés ). Ebay, mais c'est pas toujours la bonne affaire. Les revendeurs orienté "pro", là le choix est là mais tous ne livrent pas aux particuliers où alors ils restreignent leur catalogue et ça a moins d'intérêt si on sort des sentiers battus.

Voilà et suite à tout ça LE gagnant est: 18F2520 !

Alors je ne dis pas que, à terme, c'est le meilleur choix, mais il répond largement à l'ensemble des critères mentionnés. Il est même très large en mémoire: 32ko de flash! 1,5K de RAM et 256 d' EEPROM, ce qui est bien pour une phase de conception. Son petit frère le 18F2420 devrais être une alternative acceptable: Il a deux fois moins de mémoire mais ça devrait largement suffire je pense. J'ai réussi a en trouver sur Ebay, il y a un ou deux revendeur français aussi qui en propose, sinon les "pro" ou MICROCHIP...
J'ai identifié une quinzaine de références de PIC potentiellement interchangeables en ce qui nous concerne... A analyser plus en détail dans une seconde étape.

J'arrête là pour le PIC avant l'indigestion et passons au module proprement dit.

C)Présentation du module

En fait fait ça ressemble a un module d'Arduino version nano, et la philosophie est la même, sauf que :
- J'ai supprimé le FT232 pour l'externaliser et diviser par deux le coût de la carte. Mais j'en reparle dans le chapitre suivant.
- Je fait quelque peut usage de composants CMS... (des 1206 , les plus gros et pour la plupart des résistances et condensateurs...). Et j'essaye de proposer des alternatives de composants standard si possible. Par ailleurs je vais au maximum employer des circuits simple face plus facile a réaliser pour un particulier (personnellement j'ai un insolateur maison avec des leds UV, et la gravure dans des bols quand ma femme n'est pas là ). Seule la carte du module de puissance (basée sur un L298) sera double face car je ne suis pas encore arrivé à trouver l'agencement idéal.

Le schéma électronique:
Et une première version de la carte (composants, pistes, straps en vue du dessus)

Pour ceux qui connaisse déjà les PIC, il est presque classique. Je dis presque car tout le monde s'évertue à leur coller un cristal au derrière alors qu'ici il n'y en a pas ce qui me permet de récupérer les lignes RA6 et RA7 pour le projet.
Et nous en avons besoin car certaines lignes sont déjà utilisé pour ce module:
- 2 lignes de l'interface série (UART) pour la programmation du PIC via un module UART/USB (comme présenté dans l'Elektor de septembre).
- 2 lignes de l'interface I2C pour la connection des modules entre eux (non utilisée dans un premier temps mais prévue....). Avec deux "jumpers" pour connecter ou non les résistances "pull-up" nécessaires au bon fonctionnement de l'interface I2C : Un seul module doit les utiliser et pas les autres (enfin c'est sujet a discussion mais hors sujet là tout de suite.... ).

En fait en réalisant cette présentation je constate déjà une "boulette" de ma part :
Il est idiot de perdre les deux lignes de l'interface série, car elle ne sont utilisées que lors du démarrage du PIC pour détecter une éventuelle connection au PC pour MAJ de la mémoire. En dehors de ça, après le "boot", elles sont libres... Pour les modules étudiés je n'en ai pas besoin, mais il y a deux broches éventuellement disponible sur J5 (1&2) a voir pour une seconde version...

Dans la série remarques, pour la partie "Alimentation MCU" il y a une diode schottky (qui se ballade un peut de traviolle sur le module mais je voulais pas non plus augmenter la taille de ce dernier juste pour cette foutue diode). Elle n'est là que pour protection lors de la phase de programmation afin d'isoler l'alimentation de ce module lors de cette phase.
En effet dans ce cas particulier l'alimentation du PIC se fait par la prise USB du PC (500ma max) et non par l'alimentation 5v générale, et en l'absence de cette diode c'est l'ensemble des modules, de l'alimention 5v qui vont se retrouver alimentés par ce port USB : pas vraiment glop (ou alors il faut déconnecter le module à chaque programmation...). J'ai préféré la sécurité, la feignantise un accident est si vite arrivé...
Dans la même optique si on reconnectait les lignes UART vues plus haut ça serait mieux de leur coller des diodes même si dans leur cas les effets sont plus limités, ça serait plus propre.

Pour en finir dans ce bloc il a un switch pour ré-initialiser le PIC (Reset). Il ne servira que pour la phase de test / debug sauf si quelqu'un veut pouvoir ré-initialiser les modules via son pupitre ?

Enfin l'alimentation de service provient du module support (module de contrôle).


D)La programmation

Je vais finir la présentation de ce module par la technique de programmation des microcontroleurs dans le cadre de ce projet (Je ne vais pas parler de programme mais juste de comment on va charger le programme dans le PIC pour qu'il l'execute).

La première méthode c'est le programmateur de base: on connecte le PIC dessus on branche le tout au PC , on charge le code executable via un programme windows, on met le PIC dans sont emplacement final et voilà...
Simple, mais si on veut reprogrammer ou modifier une configuration , il faut le sortir de son emplacement le remettre sur le programmateur... Bref de la manutention avec le risque de briser une patte ce qui mettrait un terme à sa carrière.

Seconde méthode : l'ICSP (In circuit serial programming) qui permet de programmer le PIC directement dans son emplacement final. Finis le transvasement, mais il faut un programmateur spécifique (comme le PICKIT2 ou 3 pour les PIC) et prévoir un connecteur en ligne à 6 broches (HDR6X1) sur la carte, isoler les lignes utilisées lors de la programmation.... pas insurmontable mais un investissement supplémentaire.

Troisième méthode : Le Bootloader.
Le bootloader est un petit programme qui est situé au début ou à la fin de la mémoire flash du PIC et qui permet de transferer le programme et les variables qui transitent via la liaison série RS232 (UART) vers la mémoire interne du microcontroleur PIC sans avoir besoin d'enlever le composant. Bon en fait il faut un programmateur au moins pour mettre le bootloader dans le PIC.... c'est toute l'ironie du système...
Le bootloader est donc exécuté a chaque démarrage du PIC, puis, s'il ne détecte aucune transmission via la liaison série, il bascule sur le programme applicatif. Vous avez plus de détails ici: Programmation des PIC 16F et 18F avec TinyBootLoader, ainsi qu'une présentation d'un module RS232/USB nécessaire pour ce montage.

Autres méthodes : il y aurais d'autres méthodes (USB pour PIC avec interface USB ou tout autres interfaces : I2C...)

Pour ce projet je vais utiliser la troisième méthode. L'intérêt de celle-ci c'est qu'il est possible non seulement de charger le programme mais aussi de changer les données dans l'EEPROM de manière plus sympatique qu'un programme de chargement standard.
Genre avoir ça :
au lieu de ça :
Parce que la bidouille d'octet, ça n'est jamais glop pour personne...

Pour le BootLoader je pensais utiliser TinyBootLoader mais c'est pas sûr encore, je vais peut être me rabattre sur celui de MICROCHIP (AN1310 HighSpeed BootLoader).
A ce stade du projet ça n'est pas important : On peut programmer le PIC a l'ancienne dans un premier temps avant de basculer sur du bootloader, car c'est complètement transparent pour le programme applicatif.
Je vais donc sûrement mettre une interface ICSP dans une seconde version du module, pour simplifier la conception des programmes, en plus cela permet d'utiliser un débogueur matériel

Enfin, il faudra donc utiliser a terme une petite carte d'interface série/USB comme présenté dans le lien sur TinyBootLoader vu plus haut (coût entre 7 et 15€ pour une version toute prête).

D)Ensuite ?
En fait j'ai dans l'idée plus lointaine et hypothétique de concevoir un module de contrôle "Maître" basé sur un PIC 18F2550 avec USB (a oui je transgresse une de mes règles...). Celui-ci sera connecté à l'ensemble des modules de contrôle via l'interface I2C, soit pour les piloter via le PC, soit pour les programmer par I2C en "live" sans avoir besoin d'un quelconque module supplémentaire et ni d'accéder manuellement aux modules pour les connecter.

Mais il faut y aller par étapes sans se montrer trop ambitieux a court terme:
On finalise déjà une version exploitable ensuite on pourra s'attaquer aux améliorations du système.

Conclusions
Voilà la présentation du premier module terminée. N'hésitez pas à me faire part de vos critiques et suggestions !

Prochaîne étape : Le contrôleur d'aiguillage

Hello Denice,

Ton projet est très intéressant.

J'ai un peu d'expérience avec les micro-contrôleurs AVR (Atmel) et je suivrai avec intérêt ton projet. Je n'utilise que des logiciels Open Source, travaillant sous Linux avec avr-gcc, avrdude, etc.

Quel est l'état de ton projet ? Conception, réalisation, tests ?

Bonne suite.

2. LE CONTRÔLEUR D'AIGUILLAGE

A)Introduction
Nous allons voir ici le premier des modules de contrôle du projet : Le contrôleur d'aiguillage.
C'est un module vraiment intéressant : Il me semblait être le plus simple du lot et il s'est avéré finallement plus complexe à concevoir et le programme aussi va être sympa. Ce dernier n'est pas encore réalisé mais j'ai déjà une version fonctionnelle sous MikroPascal pour un PIC16F690 avec 4 relais et un Minitrix testé sur une carte EasyPIC6 (Les sorties relais connectés a des LEDs) . Il me servira de base de travail et je le mettrais à disposition incessamment sous peu pour ceux que ça intéresse.

Je vais vous présenter dans un premier temps le module et les problèmes rencontrés, ensuite on enchaîne sur la partie électronique et on finira sur le programme du PIC (Enfin les grandes lignes).

B)Présentation du module
Ce module permet donc de contrôler des aiguillages via un pupitre de commande/TCO. Ce dernier est donc notre interface entre l'utilisateur et le PIC.

Pour ma part je suis parti dans l'option minimaliste suivante :
Un Bouton poussoir et deux leds. Le bouton pour ordonner au PIC le changement d'état de l'aiguillage et les deux leds pour indiquer la position de l'aiguillage commandé :

Donc, en terme d'entrées/sorties (E/S) nous avons besoin pour chaque aiguillage :
(E) De connaitre l'état du bouton (fermé / ouvert) : 1 ligne
(S) D'allumer les deux LED en fonction de la position de l'aiguille : 2 Lignes
(S) De piloter l'aiguillage pour faire bouger l'aiguille : 2 Lignes

Au final nous avons 5 lignes par aiguillage et donc 4 aiguillages max par contrôleur (21 lignes de disponibles)
Enfer et damnation une bête de course pour 4 aiguilles, j'en vois qui râle : Pourquoi ne pas avoir pris un 40 pins ? Réponse : Ben si on est pas capable de gérer correctement nos lignes autant prendre un dsPIC dédié au traitement numérique avec 100 E/S....

Autre point concernant les LEDs : Il faut délivrer (en général) 3v à 20ma. C'est bien, les PIC peuvent sortir 25ma sur une ligne : c'est le premier exemple de montage que l'on nous propose à tout va. Cependant n'espérez pas lui faire sortir 20ma sur l'ensemble des lignes en même temps sous peine de le cramer ! Il ne peut encaisser que 200ma max soit 5/6 leds en prenant de la marge. Si j'arrive a doubler le nombre d'aiguillages on va donc avoir des problèmes (c'est ballot non ?)

Si je résume la situation : On manque d'E/S et on consomme trop sur les LED.
C'est bien de râler mais maintenant va falloir trouver des solutions !

1) Manque d'E/S
Bien on ne peut pas en créer (Ok si avec ce que l'on appelle un « extendeur de port » mais c'est trop facile et je veux pas commencer a utiliser le BUS I2C pour ça sinon on a pas finis).

La règle N° 1 : Si on se pose une question, quelqu'un a sûrement déjà eu le même problème et trouvé une solution : Autant aller la chercher !

a) Les aiguillages : Au lieu d'utiliser des « moteurs» à deux bobines (ou deux fils mémoire), pourquoi ne pas suivre l'idée de F.GODEFERT dans « des moteurs d'aiguillage à 1,99€:Le schéma » et utiliser des relais automobile pour contrôler nos aiguillages avec une position de repos en l'absence de courant et une position de travail. Et hop ! On double le nombre de sorties, sans les mains !
Ok tout le monde ne souhaite pas avoir des relais ou un aiguillage avec une position de repos...

b) Les LEDs : On a doublé les aiguillages mais on a plus de lignes pour les LEDs maintenant ! Et on va manquer de jus car on va tirer jusqu'a 160ma sur le PIC avec 8 aiguilles.
Pour le nombre de LED la solution est toute trouvée grâce à P'tit train et Fribotte où l'on apprend que l'on peut piloter 2 LEDS avec une seule ligne !
Le schéma retenu :
Le principe :
- Lorsque l'on configure la ligne E/S du PIC en sortie avec une valeur à 0, elle est connecté à la masse et la LED 2 est allumée.
- Lorsque l'on configure la ligne E/S du PIC en sortie avec une valeur à 1, elle est connecté a Vdd = 5v et la LED 1 est allumée.
- Lorsque l'on configure la ligne E/S du PIC en entrée aucune LED n'est allumée (mais un courant est gaspillé entre les résistance R1 & R2).
Et si on bascule très rapidement entre les deux premiers états, c'est comme si les deux LEDs étaient allumées en même temps (mais elles brillent moins que si elles étaient seules).
Dans notre cas seul les deux premiers états nous sont utiles : on aura toujours une seule LED allumée par aiguille.

2) La consommation des LEDS : On va aller chez sonelec-musique : Alimentation d'une LED plus particulièrement à la fin de la page avec le chapitre « Les LED dans les montages alimentés par pile » (vous lirez la suite après ok ?). Ce que j'ai retiré de celui-ci: On peut envisager d'alimenter des LEDs avec un courant de 1ma au lieu des 20ma nécessaire et obtenir un éclairage acceptable... 1 ma ça résoud très largement nos problèmes : 8ma pour 8 LEDs.... C'est bizance !
Alors je n'ai pas pu attendre, je me suis procuré entre autre des LED soit disant à « 30 000 MCD » sous 3,1V 30ma (clairement ça « crache » Donc attention danger ! !). Je suis monté jusqu'a R=18ko avec 5v en entrée soit un courant calculé de : 100uA (l'ampèremètre déclarait forfait....) et je trouvais que c'était encore un poil trop fort..... Impressionnant.

Dernier effort, les boutons poussoir :
J'ai trouvé mon bonheur sur la page suivante : 7 switches with 1 A/D pin et quel bonheur.... Jusqu'a 15 boutons sur une seule ligne de PIC !
La solution se base sur une répartition savante de valeurs de résistance et la lecture du voltage résultant sur une ligne Analogique du PIC. Du plaisir en perspective pour le décodage dans le programme...

Au final, je suis revenu a :
- 2 lignes pour un Relai
- 3 lignes pour un « Minitrix »
+ 1 ligne commune pour tout les boutons
Soit 9 aiguillages « relai » ou 5 aiguillages « Minitrix » (ou un melting pot des deux).
En récupérant les 2 lignes série je pourrais même pousser jusqu'a 6 aiguillages « minitrix » ...

C'est la fête au village ! Et ça en valait le coup non de lui faire sortir les tripes à ce PIC !
Dans la version proposée ici je me suis contenté de 8 sorties (ça faisait un compte rond).
=>Mais a mettre a niveau dans une prochaîne version.

Ah.. Dernier point : Afin de limiter la consommation (hum..) et ne pas trop soliciter les bobines, l'alimentation des aiguillages est temporisée et paramétrable :
- Pour les « Minitrix » chaque état est maintenu pendant 1s par défaut.
- Pour les Relai en position « de travail », celle-ci sera maintenue pendant 15s par défaut.
Mais chaque appui sur un bouton bascule l'état de l'aiguillage quelque soit le timer (si le Relai était en travail il est immédiatement coupé et les LEDs correspondantes mises à jour)

C)L'électronique

Le schéma électronique :

Vue de dessus du typon et des composants :

Le principe : On a la carte principale sur laquelle vient se greffer les modules :
- MicroContrôleur
- Aiguillage

Le premier a été vu au chapitre précédent, le second c'est maintenant.
C'est un schéma relativement simple basé sur un MOSFET N Logique piloté par une sortie d'aiguillage du PIC (Ok j'ai sorti l'artillerie lourde mais attendez..)
Le typon a deux particularités :
1) Au lieu d'un MOSFET on peut très bien utiliser un transistor Darlington NPN genre TIP121 (On réajuste la résistance R1 et on laisse R2 ouvert)
2) Pour la diode de roue libre (qui sert a protéger le MOSFET / TIP des retours de courant de la bobine), j'ai prévu une double implémentation CMS ou traditionnelle comme ça tout le monde est content. Et les derniers râleurs pour les résistances : 1 trou dans chaque PAD CMS et hop ! en position verticale...

Sinon double alimentation : 12V (ou 15v) pour les aiguillages, 5V pour les LEDS et le microcontrôleur.

Au niveau des sorties LEDs & Boutons il faudra faire un peu de soudure sous le TCO
=> Pour les boutons il faudra relier une des pattes de chacun des boutons à la masse et l'autre à une des 8 « sorties boutons » .
=> Pour les LEDs, Il faudra bien faire attention a les relier entre elles tête bêche ensuite peut importe (enfin a 100uA je pense qu'elles ne devraient pas trop souffrir d'une erreur)

Ensuite il faudra que je fasse un tableau de répartition des différentes E/S: LEDS,boutons,aiguillages et relier correctement tout ça pour que lorsque l'on appui sur un bouton, ce ne soit pas un autre aiguillage qui soit actioné et la LED d'un troisième allumée... Et bien préciser les LEDs allumée en position de repos pour les aiguillages « Relais » .

D)Le programme

Comme dit en introduction, je ne l'ai pas encore réalisé pour ce montage. En revanche j'ai déjà finalisé un programme équivalent pour un PIC 16F690 sous MikroPascal de Mikroe, donc je sais où je vais et comment je vais m'y prendre.

Si je résume les grandes lignes du programme :

A) Initialisations

1. Initialisation du PIC (Configuration des entrées/sorties, des timers)
   
2. Initialisation des aiguillages Késako ? Ben les relais : y'a pas de problèmes : ils sont en position de repos si on ne les alimente pas mais pour les « Minitrix » on ne peut pas savoir dans quel état ils sont au démarrage, donc on les force a un état par défaut pour être sur de leur position.
   
3. Initialisation des variables du programme.
   
4. Initialisation des LEDs On affiche toutes les leds en mêmes temps (qq secondes) pour montrer qu'on est les maîtres du Dieu Ampère et surtout pour vérifier visuellement que toutes les LEDS sont fonctionelles

B) Boucle principale

1. Lectures des états des boutons (enfin décryptage...)
   
2. Mise a jour des états des relais en fonction des boutons lus.
   
3. Contrôle si expiration du temps de mise en tension pour chaque relais et arrêt des sorties d'aiguillage le cas échéant.
   
4. Mise a jour des sorties LEDs en fonction de l'état de chaque aiguillage

on boucle....

Voilà rien de bien sorcier, mais il faut tenir compte du type d'aiguillage qui influe sur le comportement du système :
- Pour les aiguillages « Minitrix », lorsque le temps de mise en tension est écoulé (1s par défaut) on « éteint » la sortie d'aiguillage (on la met a zéro). Les LEDs correspondantes reste dans leur état.
- Pour les Relais, lorsque le temps est écoulé (ou que l'on appui une seconde fois sur le bouton avant la fin du compteur de 15s), on « éteint » la sortie d'aiguillage mais l'état des LEDs dois être inversé car le relai repasse alors dans sa position de repos et l'aiguillage est donc modifié.

Finallement il y a beaucoup de cas à prendre en compte, et adptabilité oblige je vais gérer tout ça avec un maximum de paramétrage via l'EEPROM des PIC. Cela permettra de configurer finnement les particularités de son réseau sans avoir a mettre les mains dans le camboui grâce au futur Bootloader et ça donnera quelque chose comme ça :

Conclusions
Voilà la présentation du premier contrôleur terminée. N'hésitez pas à me faire part de vos critiques et suggestions !

Prochaîne étape : Le contrôleur de détection (Détection d'un convoi sur un canton ou portion de canton)

@+

Denice

SavignyExpress a écrit:

Hello Denice,
Ton projet est très intéressant.

J'ai un peu d'expérience avec les micro-contrôleurs AVR (Atmel) et je suivrai avec intérêt ton projet. Je n'utilise que des logiciels Open Source, travaillant sous Linux avec avr-gcc, avrdude, etc.
Quel est l'état de ton projet ? Conception, réalisation, tests ?

Bonne suite.

Hello SavignyExpress et merci !

Je suis plutôt en phase de conception (avec tests "à blanc"/ évaluation unitaire des solutions)
La réalisation démarrera après stabilisation des carte à la fin de la semaine j'espère (Et après opération du dos pour me virer une hernie discale, je vois mon boucher Jeudi pour avoir une date).

Super ! Les AVR sont une source alternative pour ce projet, avec leur propre bootloader si on prend des modules arduino en vente partout. Ce qui pourrais intéresser ceux qui ne veulent pas investir dans des programmateurs d'uC.
Travaillant sur PIC je ne n'ai pas retenu ces derniers dans un premier temps, mais l'Atm328 semble être un bon candidat.
Un module Nano D'arduino doit pouvoir se glisser sur un module MicroControleur et ainsi être utilisable avec les autres modules sans autre modification (Sauf la partie programmation mais ça ne devrait pas être insurmontable).

@+

.

Voila qui semble bien parti !

Je trouve très intéressant que chaque bricoleur invente sa solution et quelle ne ressemble à aucune autre, aussi bien en terme d'architecture générale que dans les détails.
Et cela vaut aussi aussi pour le logiciel (langage et environnement de développement)

Je vais suivre la suite avec beaucoup d'intérêt et d'attention.

Comme SavignyExpress, je suis plutôt AVR et mon chouchou est l'atmega8 et ses cousins, développement également sous Linux,............ ce qui n'enlève rien à la famille PIC!

Question subsidiaire : Est ce que tu as un réseau ou un projet de réseau?

CleoN a écrit:

Voila qui semble bien parti !

......

Question subsidiaire : Est ce que tu as un réseau ou un projet de réseau?

Bonjour CleoN,

Merci pour les encouragements!

Oui j'ai un petit réseau en cours de réalisation, basé sur coffret minitrix oval que j'ai agrandi: Une voie vers l'intérieur qui passe par dessus l'oval pour reboucler dessus (c'est peut-être pas clair, mais je n'ai pas le plan sous la main...), et deux petites voies de garage (donc 4 aiguillages au total, 6 cantons...).
Il doit faire dans les 80x60cm si je me souvient, je ferais une présentation sur le forum d'ici la fin du mois. Les voies sont posées sur un support ctp + liège et j'ai commencé a découper les blocs de mousse (paysage de montagne avec un camp de bûcheron, gorge et torrent, ponts en bois....) plutôt style Américain du nord (Comme disent les jeuns, je kiffe les "wood trestle") même si la loco est Allemande...

@+

3. LE CONTRÔLEUR DE DETECTION

A)Introduction

Second module de contrôle du projet : Le contrôleur de détection. Je n'aime pas trop le nom, mais contrôleur de CANTON ça empiète un peut sur le dernier module qui gère la vitesse. Mais les deux sont intimement liés (j'y reviendrais).
Ce module est chargé de détecter la présence d'un convoi sur un canton (ou une portion de canton si on isole deux portions de voies alimentés par un même contrôleur de vitesse).
Pour ce module, la difficulté que j'ai dû surmonter était de trouver les différentes techniques de détection de convoi et déteminer laquelle est la mieux adapté à mon projet et si possible en avoir une totale maîtrise : Ne pas repomper bêtement le schéma d'un autre sans en comprendre le fonctionnement technique..

Je vais vous présenter dans un premier temps le module, pour continuer sur la partie électronique et finir encore une fois sur le programme du PIC (Enfin toujours les grandes lignes qui sont très simple ici).


B)Présentation du module

Ce module permet donc de contrôler, enfin surtout centraliser la détection des convois au sein du réseau pour ensuite gérer des LEDs sur un pupitre de commande/TCO.

Notre précédente expérience avec les LEDs fait que nous n'avons plus à nous soucier de leur nombre, reste la détection des convois,

J'ai dû passer deux longues journées complète à surfer sur le net à la recherche des différentes méthodes déjà utilisées. Je n'avais vraiment aucune idée bien établie sur le sujet (ormis les méthodes « physique » de l'ILS, barrière infrarouge & co..).
Et j'ai ensuite encore passé 3 longues journées à chercher et comprendre comment la solution retenue, pourtant simplissime au deumeurant, pouvait fonctionner.... (J'aurais dû ouvrir un post plus tôt ici )

Mais commençons par les pré-requis :

• Choisir une méthode discrète car facilement intégrable partout (exit les diverses « barrières » ).
  
• Etre fiable (Exit l'ILS et autre barrières, qui ne détecte plus le convoi une fois passé).
  
• Gérable par un PIC.
  
• Si possible être capable d'identifier le sens de marche du convoi (ben oui : pourquoi se contenter que du beurre ? )
  
• Compréhensible et d'un fonctionnement complètement maîtrisé.

Rapidement j'ai donc laissé de coté les méthodes electro-techniques (qui n'ont rien a démériter mais ne me convennait pas). Et je me suis intéressé à du pur électronique. J'ai d'abord surtout trouvé beaucoup « d'anciens » schémas (mais toujours d'actualité) complexes d'un point de vu électronique pour une quiche comme moi. Ou alors d'autres schémas adaptés à du digital DCC mais pas à de l'analogique.

Finallement la solution est arrivée par petit bouts, des références, des blogs, des images de solutions commerciales passées à la loupe en l'absence de schéma.
Un Blog m'a mis sur la voie: The block occupancy detector faisant référence à un schéma sans citer la source néerlandaise et sans que l'auteur sache comment il fonctionne... Donc j'ai continué à chercher un vrai connaisseur pour finir par trouver le meilleur site décrivant celle-ci (et sous de très diverses formes) l'excellent mais anglophone : R.PAISLEY : Optoisolator Type Block Occupancy Detectors
La méthode :La détection de courant
Sur ce site je me suis intéressé particulièrement aux chapitres : « Basic Detector » & « Direction Indicating Detector ».
Bon vive la rédaction en live! J'ai finallement mis le doigt sur la source néerlandaise à cet instant en cherchant le nom de l'image dans google image: sur ce site en fin de page. Il fait référence à un schéma de Hans Deloof... Recherche.. Bingo un amateur de N et sa page : Hans Deloof Choississez la langue et allez dans « Current detection », avec schéma et pdf pour un détecteur 4 cantons.... plus un autre schéma pour DCC souvent rencontré et d'autres encore si vous parcourez son site très intéressant. Les joies du direct... façon web ! !

Bon je vais donc utiliser ici le schéma de Hans Deloof, plus simple et proche de notre approche PIC, mais le schéma de R. PAISLEY est a garder car ma solution a été d'utiliser une version mélangée des deux :
- La solution de R. PAISLEY est plutôt faite à l'origine pour de l'électronique « analogique » (sans uC).
- La solution de Hans Deloof ne détecte pas le sens du convois.
Simplissime non ? J'en aurais jamais rêvé... Je veux bien vous payer un bière si vous me dites comment ça marche (Aucun des deux ne s'étend dessus, c'est peut être du niveau de base de l'électronicien, mais moi j'ai mis trois jours avant de trouver la réponse grâce à ce site anglophone : AllAboutCircuits : Clipper Circuits en milieu de page sur le symetrical clipper, car ce sont les diodes et leur rôle qui m'ont tout de suite interpelé sans que je comprenne pourquoi elles étaient par deux, tête bêche et quel en était l'impact sur le circuit.
Je savais que les diodes bloquent une partie de la tension (0,7v - 1v) appelée tension de seuil. Mais ça n'est qu'avec ce petit shéma que j'ai vraiment fait le lien avec notre détecteur :
Ce qui nous intéresse, c'est la tension au point 2 (en bleu) qui, rapporté à notre détecteur de courant, correspond à la tension en entrée de l'optocoupleur (En ignorant la résistance R2...). Cette tension n'est rien d'autre que la tension de seuil des diode lorsqu'il y a un courant, ce qui déclenche l'optocoupleur... Ahh oui dis comme ça effectivement c'est bêtement efficace...
Dans les détecteurs, il y a deux résistances avec l'optocoupleur: une en série(R2) pour limiter la tension en entrée de l'opto, et une parallèle(R1) pour limiter le courant, ainsi on a une complète maîtrise de l'entrée de l'optocoupleur. Hans Deloof a par ailleurs ajouté deux condensateurs de part et d'autre de celui-ci pour limiter les micro-coupures, inévitables avec un train roulant.
En utilisant deux diodes en série on double la tension de seuil (1,4v - 2v) et selon la doc de Hans Deloof, il conseille d'utiliser 3 diodes pour le N à cause des faibles courants. En étudiant les diodes utilisées par ce dernier (des BYV28) enfin surtout leur fiche technique on constate que la tension de seuil varie en fonction du courant (de 0, 5v à 1v jusqu'à 3A). Effectivement avec nos petits moteurs, on est « charrette » pour respecter les spec de l'optocoupleur ILQ620 (min. 1v).
Quand on comprend le schéma on est plus spectateur mais acteur !

Pour notre module j'ai plutôt retenu les diodes 1N54xx (peut importe la tension max des diverses versions prendre les moins chères !). Elle étaient utilisées dans un schéma équivalent vu sur le net mais elles ont en gros les mêmes tensions de seuils que les BYV28. Et pour l'optocoupleur, le passe partout 4N35 qui ne fonctionne que dans un seul sens contrairement a l'ILQ620. Mais rappelez-vous, quitte à avoir le beurre (c'est fait) autant avoir aussi le sens du convois avec deux 4N35 tête bêche....

Les deux dernières remarques avec cette technique :
- Il faut toujours laisser un courant minimal sur le canton pour pouvoir détecter un train même a l'arrêt (A voir avec le prochain chapitre)
- Il faut graphiter les essieux des wagons pour que ceux-ci participe à cette détection (ou pour que l'on puisse détecter des wagons seuls sur un canton).



C)L'électronique

Le schéma électronique :
Pas grand chose à dire.... ça n'est que de la connectique (C'est presque du gachis de faire un typon pour ça... A voir si on ne peut pas utiliser une plaque d'essai plus rentable ?)


Vue de dessus du typon et des composants :


Le principe : On a la carte principale sur laquelle vient se greffer les modules :
- MicroContrôleur encore et toujours.
- Detecteur

Pour le premier .... Ok je reviens pas dessus.
Pour le second, le schéma est donc un mix de R.Paisley et Hans Deloof (mais plus proche du second). Les tests me permettront de mieux affiner le résultat.

et le pcb:

Simple, pour une fois le placement automatique a été plus efficace que moi.
Mais je vais faire une version prototype sans cms pour les allergiques (Pour les tests je vais peut être me borner à une boîte de connection dans un premier temps pour étudier les meilleures valeurs).
Les connecteurs comportent beaucoup de pattes reliées à la masse, car je voulais en avoir un minimum afin que le branchement soit stable.

Les deux sorties sont a relier à un rail d'une part et a la sortie du module de vitesse du canton normalement relié à ce rail (Le détecteur s'insère donc entre le rail et une des deux sorties du module de vitesse). Mais ce point sera revu avec ce module.

Pour les sorties LEDs, c'est la même technique que celle vue au précédent chapitre : 2 Leds pour une seule sortie PIC. Pour ceux qui se moque du sens, on pourra configurer le programme afin qu'il ne travaille qu'avec une LED.


D)Le programme

Bon... Là le programme va être très réduit, il n'y a pas vraiment d'interraction ni de calculs complexes ici.
Le 18F2520 est très surdimenssioné pour cette tâche, il lui faudrait trouver un alter-ego plus rentable sauf si vous en avez trouvé une brouette a bas prix (je suis preneur).

A) Initialisations

• Initialisation du PIC (Configuration des entrées/sorties, des timers)
  
• Initialisation des variables du programme.
  
• Initialisation des LEDs On affiche toutes les leds en mêmes temps (qq secondes) pour montrer qu'on est les maîtres du Dieu Ampère et surtout pour vérifier visuellement que toutes les LEDS sont fonctionelles (ôo le copié-collé)

B) Boucle principale

• Lectures de l'état des 6 détecteurs
  
• Mise a jour des sorties LEDs en fonction de l'état de chaque détecteurs

On boucle...

ça va être violent !

Conclusions

Voilà la présentation du second contrôleur terminée. N'hésitez pas à me faire part de vos critiques et suggestions !

Prochaîne étape : Le contrôleur de vitesse/canton(Vitesse et sens des trains)

C'est ce fil...

Ouaahhh !

Jmarc69
N'iste qui a dépassé l'heure pour tout comprendre

En lisant,plutot survolant ce fil,j'ai vraiment l'impression d'etre débile.
Heureusement,mon réseau fonctionne .
Mais tout mon respect pour les connaissances.

SAUNIER a écrit:

En lisant,plutot survolant ce fil,j'ai vraiment l'impression d'etre débile.

Mais non, pas du tout... Il y a certainement des domaines où tu pourrais nous en apprendre !

jmarc69 a écrit:

C'est ce fil...

Ouaahhh !

SAUNIER a écrit:

En lisant,plutot survolant ce fil,j'ai vraiment l'impression d'etre débile.
Heureusement,mon réseau fonctionne .
Mais tout mon respect pour les connaissances.

Bonjour,

N'hésitez pas a demander des précisions, ou me signaler des points obscurs. Je sais que les posts sont un peu dense, mais je voulais donner un maximum d'information sans non plus en mettre trois pages, forum oblige...
D'ici la fin du mois je vais monter quelques pages internet sur ce projet où je pourrais être plus détaillé et illustratif.

Le but est vraiment d'expliquer le plus en détail possible le fonctionnement et la démarche appliquée, alors que le but des modules est d'être d'une utilisation simple possible , même sans connaitre la programmation ou l'électronique.

Bonne journée !

Denice

Denice a écrit:

Je veux bien vous payer un bière si vous me dites comment ça marche

As-tu trouvé toutes les explications concernant ces détecteurs ? Sinon, j'explique volontiers.

Denice a écrit:

D'ici la fin du mois je vais monter quelques pages internet sur ce projet où je pourrais être plus détaillé et illustratif.

Peut-être devrais-tu trouver un Wiki où tu puisses héberger cette information ?
Je ne sais pas si l'hébergeur du forum du N a un Wiki à dispo ?

SavignModérateurs de ce Forum, : yExpress a écrit:

Denice a écrit:

Je veux bien vous payer un bière si vous me dites comment ça marche

As-tu trouvé toutes les explications concernant ces détecteurs ? Sinon, j'explique volontiers.

Denice a écrit:

D'ici la fin du mois je vais monter quelques pages internet sur ce projet où je pourrais être plus détaillé et illustratif.

Peut-être devrais-tu trouver un Wiki où tu puisses héberger cette information ?
Bonjour.
Je ne sais pas si l'hébergeur du forum du N a un Wiki à dispo ?

Pour le Wiki, j'ai déjà testé : avec un compte (gratuit) chez FREE, on peut en créer un.
Ce serait plus facile que d'utiliser ce fil, dont les informations, linéaires, ne permettent pas de naviguer facilement .
Par contre, ce fil serait utile pour nous prévenir des modifications dans le Wiki, avec des liens accédant directement au Wiki.
(Avis aux Gentils Modérateurs de ce Forum : je n'ai rien contre eux, ni contre ce Forum. C'est tout simplement le principe des Forums qui n'est pas adapté )

p.s.
je suis un peu en surcharge ces jours-ci, je n'ai donc que survolé pour le moment ce fil, mais je vais m'y mettre.

Ca vole haut! Bravo.
Par contre, quel est l'avantage du module 1 par rapport à un montage électromécanique avec 1 interrupteur et 1 relais?

Bonjour,

Désolé, hier j'ai fait une pause santé mais I'm back, je fais un tir groupé...

SavignyExpress a écrit:

As-tu trouvé toutes les explications concernant ces détecteurs ? Sinon, j'explique volontiers.

Euuh... vi je l'explique juste après cette phrase... ok c'est pas clair !
Mais je veux bien avoir ton avis !

SavignyExpress a écrit:

Peut-être devrais-tu trouver un Wiki où tu puisses héberger cette information ?
Je ne sais pas si l'h ébergeur du forum du N a un Wiki à dispo ?

Jicébé a écrit:

Pour le Wiki, j'ai déjà testé : avec un compte (gratuit) chez FREE, on peut en créer un.
Ce serait plus facile que d'utiliser ce fil, dont les informations, linéaires, ne permettent pas de naviguer facilement .
Par contre, ce fil serait utile pour nous prévenir des modifications dans le Wiki, avec des liens accédant directement au Wiki.

Merci pour la suggestion, il y a MediaWiki (qui est le moteur de wikipedia) installable partout.
Mais je pense que je vais faire un site "statique" a l'ancienne (comme ptitrain) sur SFR (deniceinside.perso.sfr.fr), j'ai un éditeur pas trop mal, il faut juste que je me trouve une 'tite Charte graphique sympatoche pour le démarrer.
=>c'est pas un pb de compétence, j'ai été co-administrateur de www.Neverwinternights2.fr sur xoops pendant un an de congé parental en 2007, mais je n'ai plus trop envie de consacrer du temps à gérer un site. Il faut toujours avoir un oeil dessus si tu veux pas qu'un Kevin vienne faire l'andouille et profiter d'éventuelle faille de sécurité pour t'emmerder (Y'en a un qui m'a défacé mon site perso le 8 sept. dernier pour balancer son mailer...). Au moins avec un truc "statique" t'es pas ennuyé... et je préfère profiter de mon temps libre pour le passer sur ce fofo pour échanger et en faire profiter tout le monde (mais merci quand même !).

Jicébé a écrit:

(Avis aux Gentils Modérateurs de ce Forum : je n'ai rien contre eux, ni contre ce Forum. C'est tout simplement le principe des Forums qui n'est pas adapté )

Nan c'est leur faute ! "Le Forum du N" est trop populaire !

pm1309 a écrit:

Ca vole haut! Bravo.
Par contre, quel est l'avantage du module 1 par rapport à un montage électromécanique avec 1 interrupteur et 1 relais?

Dans un premier temps, j'ai envie de dire aucun: Je ne pense pas que quelqu'un ayant un réseau "à l'ancienne" ai un quelconque intérêt à changer (des très vieux souvenir de mon père: ça marche bien non ?).
Sauf si quelqu'un a un avis contraire ?.
Dans un second temps, si je prends mon réseau par exemple: J'ai besoin d'avoir des aiguilles de différents types et toutes ne se gère pas forcément aussi simplement (surtout par des enfants, ce qui est un de mes objectifs):
- Un "minitrix" sur un point du réseau où les voies se superposent et je n'ai pas la place pour mettre autre chose mais je peux le cacher sous un quai de chargement en bois.
- Un relai simple , ou tout autre dispositif sous la voie là où je n'ai pas la place de mettre ou masquer un "minitrix".
=> Mais je vais ajouter un troisième type d'appareil pour les aiguillages : les servomoteurs (merci www.ptitrain.com !) avec un fonctionnement réaliste (lent) (j'ai commandé un servomoteur à 6€ pour tester ce troisième laron). ceux là ne peuvent être commandé qu'en numérique (même si on peut faire des montages autres que des Microcontroleurs).
Ensuite il y aura les possibilités de tout centraliser sur PC (c'est pas ma priorité car inutile pour mon réseau).
Mais ceux qui veulent faire des présentations peuvent en avoir l'utilité a voir..
(Le dernier point personnel: Je voulais utiliser des microcontroleurs... et chui une tête de mule !)

Sinon j'ai finis le programme de détection de convoi (a tester sur une platine de dev puis en situation réelle).
Pour les amateurs d'AVR j'ai trouvé un logiciel qui converti le code "JAL" (utilisé pour le PIC) en C AVR.
Et je finis la présentation du 3ème module (la vitesse).

@+

4. LE CONTRÔLEUR DE CANTON

A)Introduction

Troisième et dernier module de contrôle du projet (pour cette première étape) : Le contrôleur de CANTON.
Il doit prendre en charge l'alimentation des voies de 2 cantons. (Il m'en faudra donc 3 pour un réseau à 6 cantons).
Mais j'y ai aussi inclus deux modules de détection vus précédemment :
=> Pour des réseaux classiques ce module suffit donc pour un contrôle du canton
=> Pour mon petit réseau, je voulais savoir plus précisément sur un même canton où se situe un convoi notamment sous la montagne. D'où le module avec les détecteurs séparés.

Nous commencerons avec la présentation du module, pour poursuivre sur la partie électronique et finir sur le programme du PIC.


B)Présentation du module

Le contrôle se fait via un pupitre/TCO qui commande le Contrôleur pour alimenter la voie du canton concerné.

Pour la partie Pupitre :
- Un potentiomètre linéaire 10k pour la vitesse et le sens (à mi-chemin = arrêt)
- Une Led pour indiquer la mise en tension du canton
- Deux Leds pour indiquer la présence et le sens d'un convoi (c'est un peu redondant avec le potar....)
- Un bouton pour suspendre un convoi (premier appui, le convoi s'arrête, second, il redémarrre).
- Un bouton arrêt d'urgence commun à tout les contrôleurs : on stoppe net tout les convois du réseau (reprise avec appui sur chaque bouton de « suspension » des cantons).

Pour la partie Microcontrôleur, on aura un module de puissance que l'on va étudier juste après, et deux détecteurs déjà vu au précédent chapitre.

Le module de puissance :
Je ne me suis pas cassé la tête, je vais utiliser un très classique L298 qui permetra d'alimenter deux cantons. Je parlerais rapidement du schéma dans la partie électronique mais il n'y a rien de bien sorcier même si le typon est plus « complexe », que ceux vu jusqu'ici c'est le schéma classique conseillé par les documents techniques du L298 et repris un peu partout sur le net.

Le point crucial ici : le contrôle de la vitesse et du sens de roulage.
- Pour le sens : le L298 s'en charge tout seul, il faut juste lui dire en entrée, ça va... C'est pas trop dur.

- Pour le contrôle de la vitesse par contre, va falloir faire bosser le PIC (Quand même !).
Déjà, il faut interpréter l'ordre du pupitre qui provient d'un potentiomètre; De sa position, on doit déduire : le sens et la vitesse du convoi.
Pour cela on va utiliser une entrée analogique du PIC et convertir la tension en sortie du potentiomètre en une valeur numérique. Attention: Cette valeur numérique n'est pas la tension, mais un ratio de la tension mesurée a la patte de PIC comparée une tension de référence. Ici nous allons dire au PIC que la tension de référence est la tension d'alimention, ainsi même si cette tension varie, le ratio sera toujours le même pour une position du potentiomètre donné, ce qui est parfait pour notre cas.
La valeur du ratio évolue de 0 à 1023 = 0v à Vdd, et sachant que j'ai choisi un potentiomètre linéaire :
- 0 = potentiomètre complètement à gauche (pleine vitesse vers la gauche)
- 511 = potentiomètre à mi-parcour (arrêt)
- 1023 = potentiomètre complètement à droite (pleine vitesse vers la droite)
Pour éliminer toutes erreurs et simplifier le programme par la suite, nous allons diviser cette valeur par 16 = valeurs de 0 à 63 soit 32 vitesses par sens. Je vais aussi utiliser un auto test à activer grâce a un bouton d'initialisation :
On appui sur le bouton pour lancer l'auto-test (une led clignotte), je fait varier le potentiomètre au mini puis au maxi pour que le programme échantillone les valeurs min/max (La LED ne clignotte plus). Je rappui sur le bouton pour valider: Le programme stock en EEPROM les valeurs mesurées.

Les boutons & LED : C'est de la classique entrée/sortie numérique.

Le contrôle du courant avec le L298 : Double pont en H
Ce circuit est donc un grand classique de l'électronique, il a 2 x 3 entrées : (IN, IN2, ENABLE)
(J'aurais peut-être aussi pu prendre le petit frère : L293 qui ne supporte que 1A, mais pou plus de marge j'ai pris le grand).
Les deux premières vont nous permettre de choisir la direction, la troisième permet d'alimenter ou non la voie.
Alors, comment faire varier la vitesse ?
La réponse en trois lettre PWM (Pulse Width Modulation) en français MLI (Modulation de largeur d'impulsion).
Que signifient-t-elles ? : En résumé, il s'agit de couper et allumer le courant très rapidement, en faisant varier les durées.
Par exemple : Si, sur des temps cours (1uS), nous laissons passer 12v puis coupons ensuite les vannes sur même laps de temps, pour recommencer le cycle indéfiniment, nous pouvons dire qu'en moyenne le courant est allumé la moitié du temps, et si nous mesurons avec un simple voltmètre la tension moyenne, nous avons du 6v.

Exemple sur Wikipédia - MLI
Ci dessous un exemple de wikipedia sur deux périodes (rapport cyclique) ayant une sortie modulées différentes ainsi que le résultat filtré en sortie (tension effective)

MLI1 [Public domain], par ArséniureDeGallium (Travail personnel), de Wikimedia Commons

Le PIC 18F2x20 est capable gérer de manière hardware deux sorties PWM distinctes. (Attention, beaucoup de PIC ont parfois plusieurs sorties PWM mais celles-ci ne sont pas indépendantes afin de gérer des moteurs « directement »).
Mais avec un timer on aurais tout aussi bien pu le gérer via le Logiciel pour avoir plus de sorties PWM (pour peu que la période choisie ne soit pas trop élevées pour le PIC).

Voilà pour la technique pure

C)L'électronique

Le schéma électronique :
<en cours ! >
Vue de dessus du typon et des composants :
<en cours ! >


Le principe : On a la carte principale sur laquelle vient se greffer les modules :
- MicroContrôleur ...
- Detecteur..
- Module de vitesse.

Pour le module de vitesse, Il y a un plus de monde :

et le pcb:

Ce dernier est finallement simple face pour plus de simplicité de réalisation. C'est donc le schéma standard d'implentation du L298 : Les résistances R1 à R6 pour le retour courant des entrées « sense »,les diodes de roues libres à declenchement rapide D1 à D8 pour protéger les sorties du L298.


D)Le programme

Cette fois-ci le programme va avoir du travail, on va faire chauffer le PIC ! :
- Gérer de nombreuses E/S numérique différentes (incluant les modules détecteur)
- Deux entrées analogique à convertir en indicateur de vitesse et de direction.
- Gérer le paramétrage optionnel des potentiomèttre à l'initialisation du module.
- Convertir la vitesse en valeur PWM/MLI
- Mettre a jour l'état du L298 en conséquence.
Tout en paramétrant tout ça via l'EEPROM pour activer ou non telle fonction, module... Sympa non ?

Alors j'ai une première remarque sur la conversion de la vitesse :
Si nous procédons de manière direct nous avons un fonctionnement brut et non réaliste de la vitesse (Sauf à bien le gérer à la main..) : Tout changement de valeur du potentiomètre est répercuté directement sur le train.
Pourquoi ne pas modifier ou plutôt, proposer un second mode de fonctionnement beaucoup plus souple,où le potentiomètre ne contrôle plus la vitesse du train mais indique au PIC la vitesse souhaité : Ce dernier faisant alors varier plus ou moins rapidement la vitesse du train linéairement jusqu'a obtention de la vitesse souhaité indiqué par le potentiomètre?
Exemple extrême :
Le train va à pleine vitesse à gauche, on modifie le potar brusquement pour aller pleine vitesse à droite (il ne faut jamais sous-estimer la perversité d'un enfant).
En mode « Direct » le train va brusquement s'arrêter et repartir toutes étincelles dehors dans l'autre sens, si le convoi ne déraille pas.
En Mode « Linéaire » le train va s'arrêter progressivement puis redémarrer progressivement dans l'autre sens.
Est-ce tout ? non. Intuitivement, je pense que le mode linéaire n'est pas non plus le plus réaliste même si on a fait un grand pas. En fait la variation de vitesse devrait se faire selon une courbe parabolique (Physique, Lycée : le carré de la vitesse ? )
=> Dans notre exemple le train s'arrête de plus en plus lentement, pour repartir de plus en plus vite....
Le tout paramètrable pour que chacun puisse faire selon son désir...

A) Initialisations

• Initialisation du PIC (Configuration des entrées/sorties, des timers)
  
• Initialisation des variables du programme.
  
• Initialisation des LEDs On affiche toutes les leds en mêmes temps, qq secondes(Contrôle des leds).
  

B) Boucle principale

• Lectures de l'état des 2 détecteurs
  
• Lectures de l'état des 2 Potentiomètres
  
• Lectures de l'état des boutons
  
• calcul et mise a jour des vitesses des cantons (variables)
  
• Arrêt des sorties si les boutons arrêts / arrêts d'urgence actionnés (vitesse actuelle sauvegardée).
  
• Mise a jour des sorties Pwm du PIC
  
• Mise a jour des sorties LEDs en fonction de l'état de chaque détecteurs
  
• Mise a jour des Leds de courant

On boucle...

ça va être violent !

Conclusions

Voilà la présentation du second contrôleur terminée. N'hésitez pas à me faire part de vos critiques et suggestions !

Bonjour,

Voilà le presque dernier module (j'en aurais deux autres mais pou plus tard).

Sinon j'ai commencé un site dédié au projet: N' Inside - ATC
J'ai repris les informations du forum complété avec les mises à jours et un peu plus détaillé.

Je ne serais pas dispo d'ici ce week-end (je devrais pouvoir lire et répondre au mail quand même). Mais à mon retour, je devrais enfin pouvoir reprendre toute mes activités (avec douceur et modération), et donc me lancer dans la réalisation proprement dite des cartes pour commencer à tester tout ça !

@plus

Denice