Gare du réseau de Jappy: principes généraux et câblage

Bonjour à tous,

Je reprends le thème de la gare du réseau de Jappy, déjà évoqué ici: https://le-forum-du-n.1fr1.net/t13440-matrice-de-diodes. Certaines idées sont reprises de ce fil: https://le-forum-du-n.1fr1.net/t13178-tco-technologie-utilisee-pour-les-commandes-d-itineraires et adaptées.

Liens vers les autres sujets en relation

• Réalisation électronique
  
• La programmation du microcontrôleur
  

Journal des modifications

• 2012.12.17: Création du sujet.
  
• 2012.12.19: Ajout des emplacements des éclisses isolantes sur le schéma de la gare.
  
• 2012.12.21: Meilleure résolution de la vidéo. Ajout du câblage des alimentations traction.
  
• 2013.01.11: Ajout des premiers schémas réalisés avec Kicad.
  
• 2013.03.11: Carte avec 16 relais et début du placement sur carte à pastilles.
  
• 2013.03.22: Fin des connexions sur la carte à pastilles 16 relais et rendu 3D.
  
• 2013.05.06: Création de sujets spécifiques pour l'électronique et la programmation.
  

Plan de voies et principes généraux

• La gare s'inspire de la celle de Palézieux sur la ligne Lausanne - Berne. Lausanne est à gauche, Berne à droite.
  
• Les voies 1 et 2 ne peuvent être parcourues que par les trains venant de Berne direction Lausanne.
  
• Les voies 3, 4, 5 peuvent être parcourues par les trains circulant dans les 2 sens grâce aux 2 bretelles aux 2 extrémités de la gare.
  
• Les voies 1, 2, 3, 4, 5 disposent chacune d'une alimentation. Les voies 6, 7, 8, 9 ont une alimentation unique.
  
• Les aiguillages de la partie gauche de la gare est alimentée par l'alimentation de la voie accessible par l'itinéraire choisi. Il en est de même pour la partie droite de la gare.
  
• Les voies 1, 2 ont une zone d'arrêt à leurs extrémités gauche. Chaque zone d'arrêt dispose d'un feu.
  
• Les voies 3, 4, 5 ont une zone d'arrêt à leurs 2 extrémités. Chaque zone d'arrêt dispose d'un feu.
  
• Les zones d'arrêt ne fonctionnent qu'avec des rames classiques, avec une loco en tête. Attention aux rames réversibles ou aux autorails.
  
• Venant de Lausanne et venant de Berne, il y a un canton. Il est libre si le train peut accéder à une voie de gare et il est automatiquement bloqué après le franchissement.
  
• Si les cantons direction Lausanne et direction Berne sont bloqués, la zone d'arrêt de la voie choisie pour sortir de la gare reste bloquée.
  
• Il n'y a pas de détection des trains en voies de gare. Par contre, le franchissement des feux à l'entrée de la gare doit être détecté. Des ILS seront placés de chaque côté.
  
• Les aiguillages de voies de garage ainsi que la rotonde sont commandés à part.
  
• Pas de retour au TCO, les feux donneront l'information et ils sont très proches du TCO !
  
• Il peut y avoir jusqu'à 4 mouvements de trains simultanés, par exemple:
  
  
  • 1 entrée venant de Berne sur voie 1.
    
  • 1 sortie direction Lausanne sur voie 2.
    
  • 1 entrée venant de Lausanne sur voie 3.
    
  • 1 sortie direction Berne sur voie 4.
    
  
  

Scénarios d'exploitation
La vidéo ci-après montre quelques scénarios d'exploitation. Les points noirs représentent les poussoirs. Les petites flèches bleues indiquent les pressions sur les poussoirs. Un poussoir n'est pas représenté, celui des voies de garage. Les feux sont à gauche des voies selon le sens de marche. Les trains sont représentés par des flèches orange.

Je viens de poster une nouvelle version de la vidéo à plus haute résolution. Il subsiste aussi quelques erreurs sur les feux de signalisation. Merci donc pour votre indulgence.


Alimentations traction des voies de gare
Les voies 1 et 2 sont câblées comme suit. Chacune d'elle a, à son extrémité gauche, une zone d'arrêt alimentée par son transfo, via un relais. Le relais commande aussi le feu. L'alimentation du feu est ici montrée via la sortie accessoire du transfo, mais toutes les autres variantes sont possibles: courant continu, leds, masse commune, etc. Le schéma du relais est tiré du site: www.sonelec-musique.com.


Les voies 3, 4 et 5 disposent d'une zone d'arrêt à chaque extrémité car, contrairement aux voies 1 et 2, elles peuvent être parcourues dans les 2 sens.


Alimentations traction des zones d'aiguillage
Les éclisses isolantes sur les 2 voies délimitent, outre les voies de gare, 4 zones d'aiguillages nommées: Lsne 1, Lsne 2, Berne 1, Berne 2. En fonction de l'itinéraire choisi, ces zones doivent être alimentées par l'une ou l'autre des alimentations de voies de gare.


La zone Lsne 1 peut être alimentée par les voies 3, 4, 5, ainsi que par les voies 6, 7, 8 et 9 qui ont une alimentation commune. On remarque que chaque relais commute les 2 fils des alimentations traction. Cela évite tout risque de court-circuit si on remplace les transfos traditionnels par des montages à LM317 suivis d'un inverseur, tous reliés au même transfo global.


La zone Lsne 2 peut recevoir l'alimentation attribuée à Lsne 1 ou l'une des alimentations des voies 1 et 2.


La zone Berne 1 est un peu plus simple que Lsne 1 car elle ne peut être alimentée que les par les voies 3, 4 et 5.


La zone Berne 2 peut recevoir l'alimentation attribuée à Berne 1 ou l'une des alimentations des voies 1 et 2.


Il est ainsi possible de déterminer le nombre de relais nécessaires pour commuter les alimentations tractions:

• Voies 1, 2: 2 relais.
  
• Voies, 3, 4, 5: 3 * 2 = 6 relais.
  
• Lsne 1: 3 relais.
  
• Lsne 2: 2 relais.
  
• Berne 1: 2 relais.
  
• Berne 2: 2 relais.
  

Soit un total de 17 relais et autant de sorties digitales.


Je rééditerai ce post au fur et à mesure de la progression du développement.

Bonjour SavignyExpress,
C'est toujours avec grand interêt que je lis tes réalisations... Ah comme j'aimerai avoir tes compétences... mais je ne connais pas les microprocesseur AVR (je développe sur PIC de chez microchip et ne sais pas si l'on peut adapter facilement AVR <-> Microchip. J'ai commencé à regarder l'Arduino, mais je me dis : encore un "nouvel" outil sur lequel investir, (mais dont la programmation est plus simple que l'assembleur PIC !!!) donc j'hésite ...
Chapeau pour la vidéo, c'est extrêmement didactique...
Au plaisir de lire la suite...
Cordialement,

SavignyExpress a écrit:

Le multiplexage des sorties se fera très certainement à l'aide du registre à décalage à sortie de puissance TPIC6B596, simple à mettre en oeuvre, cascadable et dont le câblage est plus simple que le Charlieplexing.

Pour lire l'état des poussoirs, je pense utiliser l'astuce du clavier analogique. Les poussoirs changent la configuration d'un réseau de résistances pour varier le coefficient d'un diviseur de tension. La tension résultante est ensuite lue à l'aide d'un convertisseur A/D.

Salut,

Je n'ai pas fait le compte de I/O dont tu as besoin, mais si tu optes pour l'utilisation d'un petit Arduino comme le Uno, tu peux lui adjoindre un shield Mux. Cela te donne accès à 48 I/O pour le prix de quelques pins sur l'Arduino. Et c'est déjà "cablé"...

Si tu veux piocher un peu dans la description et voir si cela peut te simplifier la vie: https://www.sparkfun.com/products/9832

Tiens-nous au courant de l'évolution de ton projet...
Patrick

Bonjour Savigny-Express
Je vois que tu as bien avancé le projet!
Super génial ton projet, j'allais justement te demander si je pouvais commencer la pose des éclisses isolantes pour la gare???
Un grand merci.
Pour ma part j'en ai terminé avec le cantonnement de la gare souterraine et maintenant je suis en train de fignoler le fonctionnement du pont tournant je mettrai des photos prochainement

Hello Jappy,

J'ai profité du pic-nic devant mon PC pour modifier l'image représentant ta gare en y incluant les emplacements des éclisses isolantes.

Comme les zones isolées pourront être alimentées par des régulateurs traction différents, il est indispensable d'isoler les 2 rails. On évite ainsi tout risque de court-circuit.

Comme les zones d'arrêt seront alimentées par le régulateur de la voie de gare correspondante, l'isolation d'un seul rail suffit. Le relais correspondant pourra ainsi commander le feu correspondant avec son autre groupe de contact (un schéma plus explicite suivra très prochainement).

Bonne journée.

patrick a écrit:

Si tu veux piocher un peu dans la description et voir si cela peut te simplifier la vie: https://www.sparkfun.com/products/9832

Merci Patrick pour cette suggestion. Je vais déterminer plus en détails le nombre d'I/O dont on a besoin et lire attentivement la description du MuxShield.

Bonsoir à tous,

Post complété avec le câblage des alimentations traction et une vidéo en meilleure résolution.

Bonsoir à tous,

Merci à chacun pour ses contributions et particulièrement à Class66 ses compliments.

Je profite pour vous souhaite à tous un Joyeux Noël.

Bonsoir à tous,

Voici 2 questions pour Jappy:

• Pour concevoir les circuits de commande des aiguillages, j'ai besoin de savoir si tu souhaites-tu alimenter tes aiguillages en courant continu ou alternatif (sortie accessoire d'un transfo) ?
  
• Pour déterminer comment connecter les cantons adjacents à la gare, peux-tu me dire quelle tension contrôle les bistables qui gèrent ces cantons ?
  

Meilleurs voeux.

Bonsoir à tous et joyeux Noël,
J'étais absent 3 jours et cela ne chôme pas sur le forum merci à tous.
Pour répondre aux 2 questions de SavignyExpress. tous mes accessoires sont alimentés en alternatif y compris les bistables
Meilleurs voeux Jappy.

Hello Jappy,

J'ai encore quelques questions sur tes bistables.

• Aurais-tu un schéma, même fait à la main ou tiré d'une notice, qui décrirait comment tu as câblé un canton ?
  
• Je ne me souviens plus si tu as déjà relié des feux aux bistables qui gèrent tes cantons ? Si oui, les feux sont-ils alimentés en continu ou alternatif ?
  

Le système de gestion de la gare devra en effet:

• Connaître l'état d'occupation des cantons en sortie de gare ? Si le canton correspondant est bloqué, le train que l'on souhaite faire partir de la gare reste en gare. Je pensais récupérer l'état du feu à si toutes les sorties du bistable sont occupées.
  
• Bloquer l'entrée de la gare si aucune voie n'est accessible. Par exemple, un train en provenance de Lausanne ne peut entrer en gare que si l'une des voies 3, 4, 5 ou zone de manoeuvre lui est attribuée.
  
• L'entrée en gare ne sera ouverte que lors de l'établissement d'un itinéraire en entrée, soit:
  
  
  • En provenance de Lausanne, itinéraire vers la voie 3, 4, 5 ou zone de manoeuvre.
    
  • En provenance de Berne, itinéraire vers la voie 1, 2, 3, 4 ou 5.
    
  
  
• Juste après que le train soit entré en gare, un ILS détecte son entrée et permet de refermer le signal d'entrée derrière lui. L'itinéraire reste ouvert, mais le train suivant doit attendre qu'on lui en ouvre un nouveau sur une autre voie.
  

Meilleurs voeux.

Bonsoir à tous,

Je viens d'ajouter les tous premiers schémas électronique en lien avec ce projet.

Bonne fin de semaine.

Merci à SavignyExpress pour tout ce travail
nous devons prévoir une rencontre prochainement pour que tu m'expliques les subtilités.
Bon dimanche amicalement Jappy

patrick a écrit:

Je n'ai pas fait le compte de I/O dont tu as besoin, mais si tu optes pour l'utilisation d'un petit Arduino comme le Uno, tu peux lui adjoindre un shield Mux. Cela te donne accès à 48 I/O pour le prix de quelques pins sur l'Arduino. Et c'est déjà "cablé"...

Hello Patrick,

Je reviens sur ta suggestion de mettre en oeuvre le shield Mux de l'Arduino. Bien que ce soit une excellente idée, je me suis finalement décidé pour un développement maison à base de registres à décalage. Ma principale raison est que le shield Mux ne contient pas les composants de puissance qu'il m'aurait de toute façon fallu ajouter quelque part, il me ferait juste gagner les registres à décalage.

Le shield Mux peut par contre faire l'affaire pour piloter beaucoup de leds.

Encore merci pour la suggestion.

SavignyExpress a écrit:

patrick a écrit:

Je n'ai pas fait le compte de I/O dont tu as besoin, mais si tu optes pour l'utilisation d'un petit Arduino comme le Uno, tu peux lui adjoindre un shield Mux. Cela te donne accès à 48 I/O pour le prix de quelques pins sur l'Arduino. Et c'est déjà "cablé"...

Hello Patrick,

Je reviens sur ta suggestion de mettre en oeuvre le shield Mux de l'Arduino. Bien que ce soit une excellente idée, je me suis finalement décidé pour un développement maison à base de registres à décalage. Ma principale raison est que le shield Mux ne contient pas les composants de puissance qu'il m'aurait de toute façon fallu ajouter quelque part, il me ferait juste gagner les registres à décalage.

Le shield Mux peut par contre faire l'affaire pour piloter beaucoup de leds.

Encore merci pour la suggestion.

Tout à fait... J'avais en tête le pilotage d'un TCO avec des leds, etc... Pour la gestion de la puissance, en effet ce genre de shield n'est pas la solution. Quoi qu'avec ça, tu pourrais commander de nombreux relais avec une alimentation indépendante... Quel est l'usage exact?

patrick a écrit:

Tout à fait... J'avais en tête le pilotage d'un TCO avec des leds, etc... Pour la gestion de la puissance, en effet ce genre de shield n'est pas la solution. Quoi qu'avec ça, tu pourrais commander de nombreux relais avec une alimentation indépendante... Quel est l'usage exact?

Hello Patrick,

La commande de la gare du réseau de Jappy requiert de nombreux relais pour allouer les alimentations tractions aux entrées-sorties, gérer les zones d'arrêt en voies de gare ainsi que leurs feux, pour commander les aiguillages.

Mon idée est de réaliser plusieurs cartes à relais banalisées sur la base du schéma présenté plus haut dans ce post. Les registres à décalage 74HC595 pouvant être chaînés, le nombre de sorties est quasiment illimité. Ensuite, les sorties de chaque relais sont câblées en fonction de l'utilisation qui en est faite.

J'avais d'abord pensé utiliser des registres à décalage avec sorties de puissance, mais cela me fait acheter les composants chez 2 fournisseurs. De plus, je peux facilement insérer une LED faible courant (2 mA) entre chaque sortie du registre à décalage et la base de chaque transistor. Cela facilitera la mise au point du programme et d'éventuels dépannages ultérieurs.

Bonne fin de semaine.

Bonjour SavignyExpress
Me voici de retour au N
Bonne journée et merci pour ton travail
Jappy

Bonsoir à tous,

Voici la suite: Reprise du travail avec Kicad. Réalisation de cartes à 16 relais et placement sur carte à pastilles.

Bonsoir à tous,

Suite et fin des connexions avec Kicad et tentative de rendu 3D de la carte à 16 relais.

Bonne fin de semaine à tous.

bonjour,

belle réalisation.

Après le dessin avec Kicad, la réalisation sera t'elle avec un CI ou une réalisation avec une carte d'essai à bandes ?

une carte à 16 relais, celà donne quelles dimensions pour la carte ?

Ici, on va surement faire du copier-coller !

A lire la suite...

Bonjour Décau45,

Merci pour le compliment.

Je vais utiliser des cartes d'essai à pastilles, elles permettent une plus grande densité que celles à bandes. 16 relais, les transistors, résistances, leds et 2 registres à décalage tiennent sur une carte standard 160 * 100 mm.

Kicad me donne la position des composants et l'aide-mémoire pour les cabler. Sur ces cartes, ce sera assez répétitif.

Bonne fin de semaine.

Bonjour Savigny,

Je suis ce fil avec attention car je m'oriente aussi vers une gestion de gare avec un Arduino Uno pilotant des relais avec un ULN 28003 (je vais graver mon circuit bienôt). Mes premiers test marchent à merveille et c'est simple et compact à mettre en œuvre. J'aimerai comprendre le "2 registres à décalage 75HC595" :
Je suis un peu débutant mais ça m'intéresse de comprendre qu'elle différence par rapport à L'ULN 28003 et à quoi ça sert (en language hyper simple si possible)… Sur ton schèma on voit de nombreux transistor pilotant l'ouverture des relais : pourquoi ne pas utiliser un ULN 28003…
(gain de place, resistance à des tensions et amperage suffisant pour des relais…)

l'ULN 2803 remplace un transistor et une diode roue libre. C'est compact mais parfois ça pose des problèmes de routage surtout en simple face.

jlb a écrit:

l'ULN 2803 remplace une transistor et une diode roue libre. C'est compact mais parfois ça pose des problèmes de routage surtout en simple face.

Merci pour ta réponse… effectivement ! toutefois le routage peu se faire sur un arduino en face des sorties numériques…
Je suis en train de faire une carte avec 2 ULN2803… (le deuxième sera optionnelle car j'utilise d'autres sorties/entrées pour la detection, une gestion PWM et des servos)
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Ça dépend du micro et de la carte. Sur une carte avec un PIC j'avais des sorties de part et d'autre du micro et les les rassembler en un seul endroit sur l'ULN pour redispatcher sur les relais à la périphérie n'était pas commode. J'ai donc mis un transistor et une diode sur chaque relai.