La gestion des cantons par Arduino !!

C'est exactement pour ça que je reste sur un système analogique, car le digital offre des possibilités que peu utilisent et pourtant ils achètent des centrales à + de 200 €, et des locomotives qui coûtent + chères...Pourquoi ?
C'est un peu comme avoir une Lamborghini et rouler avec comme si c'était une Clio !
Bref, désolé si certains ont décroché mais dans ce cas, il faut poser des questions sur ce que vous ne comprenez pas, on répondra avec plaisir !!
Comme dit par Vauban38, 3600 vues pour un sujet ouvert il y a 1 mois, c'est que beaucoup de gens s'intéressent au problème. Ils ne participent pas car ils sont curieux mais ne connaissent pas. Je lis énormément de sujets sur ce forum dans lequel je n'interviens pas car je n'ai rien à apporter, je n'ai qu'à apprendre dans certaines compétences...
J'ai ouvert ce sujet pour partager ma découverte d'Arduino avec vous car, nous partageons une passion commune... Certes, c'est un sujet plus "technique" que d'autres peut-être, mais si on s'y intéresse et qu'on pose des questions, tout le monde peut apprendre.
Dès lundi je reprendrai point par point ce qui a été "construit" depuis le début de ce sujet afin d'éclaircir le système, et surtout, n'hésitez pas à poser des questions !! On peut tous être débutant dans un domaine et avoir des compétences solides dans d'autres. Un forum est un lieu d'échange non ?

Je fait partie des nombreuses personnes qui lisent ton sujet mais je ne connaît rien en électronique ni sur l'arduino donc tout comme toi je lis et suit avec attention tes évolutions sans rien apporter c'est parfois mieux que d'écrire des conneries
J'ai hâte de voire le résultat final, une petite question vas tu part la suite commercialiser ton principe ?
Sans doute encore un peut tôt pour une réponse

bonjour,
Je fais parti de ceux qui suivent avec intérêt ce fil.
Je suis peu expérimenté en Arduino alors j'interviens peu mais je lis avec beaucoup d'intérêt car une gestion en suivi de canton c'est exactement ce que je souhaiterai faire

géo trouve tout a écrit:

J'ai hâte de voire le résultat final, une petite question vas tu part la suite commercialiser ton principe ?
Sans doute encore un peut tôt pour une réponse

J'aimerais bien ! Je pense effectivement que beaucoup de modélistes ne savent pas faire ce genre de montage ou n'ont pas le temps d'apprendre...
Il existe déjà beaucoup de système différents mais je trouve qu'ils sont trop restrictifs et trop chers !
C'est pour cela que je voudrais proposer un système complet (même si on n'utilise pas tout) à un prix abordable pour la plupart !
Et j'ai donc besoin des avis de personnes concernées afin de développer au mieux le système !
Il faut qu'il soit complet mais simple à utiliser et surtout pas cher pour que tout le monde puisse en faire l'acquisition, c'est pour ça qu'il faut tester plusieurs solutions et voire ce que ça donne.

J'ai essayé de résumer mon système en un seul document, je vous colle une copie :

Le principe du système repose sur un découpage des cantons en 3 zones :
- Une zone normale (zone N°3) représentant la quasi-intégralité du canton sur laquelle le train ralentira après passage devant un feu jaune jusqu’à la zone de freinage N°2. La durée de ce ralentissement est calculée grâce à la vitesse du train, calculée sur la zone de freinage N°2 du canton précédent, et à la longueur des cantons, calculés par le système.
- Une zone de freinage (zone N°2)  de 15 cm dans laquelle le train freinera jusqu’à un arrêt presque complet devant un feu rouge mais le laissant rouler jusqu’à la zone d’arrêt N°3. Cette zone sert également de zone de mesure pour le calcul de la vitesse du train.
- Une zone d’arrêt (zone N°1) de 10 cm sur laquelle le train va s’arrêter quasi instantanément (moins d’une seconde)
Les cantons doivent mesurer au minimum la longueur du plus grand convoi à faire circuler + 25 cm pour les zones de fin de canton. (Exemple : si votre train le plus long mesure 2 m alors vos cantons devront mesure au moins 225 cm)
Le système utilise un canton « tampon » permettant de faire circuler des trains dont les wagons ne sont pas détectés par les rails (sauf en cas de décrochage). Le fonctionnement est optimal si tous les wagons sont consommateurs de courant (essieux graphités par exemple) ou au moins le dernier wagon du convoi.
Le système fonctionne pour les UM, mais également pour les rames réversibles avec loco en pousse à condition que le premier essieu du convoi soit conducteur.
Le système affecte à chaque train un Numéro et le suit tout au long de son parcours, pour permettre son contrôle à tout moment (Système Cab Control).
Le système, lors de son initialisation, trouve seul le nombre de cantons branchés et détecte la présence de trains éventuels déjà présents sur le circuit, afin de placer les cantons respectifs dans l’état nécessaire à leur sécurité.
Le système possède des fonctions spécifiques accessibles depuis le pupitre :
1) Affichage des informations d’un train (N° canton, état, vitesse, consignes)
2) Libération de cantons après mise à l’écart d’un train en voie de gare par exemple (ou gare cachée) (les paramètres de ce train sont mémorisés)
3) Récupération de train pour faire repartir dans le circuit un train précédemment stoppé en gare (fonction libération)
4) Suppression de train, suite à incident ou changement de machine par exemple

Liste des fonctionnalités :
- Gestion de BAL (Bloc Automatique Lumineux) pour 12 cantons max par carte
- Contrôle de l’allumage des feux de chaque canton (possibilité d’ajouter un petit module pour amélioration de l’éclairage des LEDs : allumage et extinction progressifs)
- Alimentation des locomotives par signal PWM (Impulsion à Largeur Variable)
- Détection des trains par consommation de courant
- Pupitre de commande permettant le contrôle de chaque train indépendamment des autres (changement des consignes, arrêt, départ, suppression,…) mais également la commande groupée de tous les trains simultanément (Cab Control). Choix du N° de train par roue codeuse (tests en cours), choix des fonctions et des variations de consignes par bouton rotatif.
- Possibilité de garder un train en mémoire pour un arrêt en gare sur voie secondaire et de récupérer ses informations (consignes, position) pour le réutiliser plus tard.
- Possibilité de chaîner plusieurs cartes afin d’augmenter le nombre de cantons (chaque carte peut gérer au maximum 12 cantons avec feux)
- Possibilité d’utiliser un circuit bouclé ou linéaire (d’un point A à un point B)
- Possibilité de mettre un pupitre de contrôle sur chaque carte, chaque pupitre pouvant commander chaque train (même s’ils ne se trouvent pas sur les cantons gérés par cette carte-là)
- Mémorisation de la consigne d’un train lors de son arrêt (demandé par le système ou par l’opérateur depuis le pupitre) afin de le faire repartir avec la même consigne.
Fonctions en cours de développement
- Contrôle de visualisation de la position des trains sur un TCO (une LED par zone soit 3 par canton)
- Ecran LCD 4 lignes de 20 caractères rétro éclairé permettant la visualisation d’informations relatives au train : sa position (N° du canton sur lequel il se trouve ainsi que la zone), sa vitesse (mesurée à l’échelle), ses consignes (Pleine Vitesse, Ralenti et Limite)

J'ai peut-être oublié des choses... N'hésitez pas à poser vos questions, je répondrai sans problème !

Merci pour la Synthèse

Il est bien complet ton système, c'est bien !

Par contre, comment fais tu pour trouver automatiquement la bonne tension à envoyer au train ? Si je regarde parmi mes locomotives, certaines ont besoin de pratiquement 12V pour rouler à vitesse normale, d'autres filent déjà comme un TGV avec moins de 10V, donc il faut sacrément adapter !

Dans mon système, il n'y a rien qui envoie automatiquement une tension au train. Pour chaque train, tu lui donnes les valeurs de consigne que tu penses être les plus adaptées. Par défaut, je donne 70 points sur 255 pour le ralenti (soit 3.3 Volts) et 45 points pour la limite d'arrêt (soit 2.1 Volts).
Par exemple, en ce moment, pour mes tests, je fais rouler la 25500 PIKO et une 150 vapeur fleischmann. Pour la piko, je lui donne 80 en consigne de vitesse (soit 3.8 Volts) et elle roule environ à 100 km/h à l'échelle, pour la vapeur fleischmann, je lui donne 105 en consigne de vitesse (4.9 Volts) et elle roule environ à 80 km/h à l'échelle. Donc, pour une consigne plus basse, la Piko a tendance à rattraper la fleischmann et donc avoir des cantons avec feu jaune, voir rouge...
De plus, je corrige les valeurs de ralenti, pour la Piko, je passe de 70 (défaut) à 62, car elle roule trop vite, et la fleischmann, je passe de 70 (défaut) à 80 (voir +) car avec 70 au ralenti, elle est quasiment arrêtée !
Après, c'est à toi de connaître tes machines, tu sais celles qui sont plus gourmandes que les autres.

Ok je comprends, mais du coup ça impose que ton système sache quel train se trouve sur quel canton, ce qui est simple, sauf que, si coupure de courant, et le courant revient, tu as écrit que ton système détecte automatiquement les cantons occupés pour reprendre la circulation, mais comment sait-il quel train (locomotive) se trouve sur chaque canton pour lui remettre les bonnes consignes ?

Le système ne reprendra pas la circulation après une coupure de courant. Il pourra détecter les trains, mettre les cantons en sécurité mais ne mettra que les consignes par défaut. Les trains ne redémarreront que lorsque tu auras de nouveau donner des consignes au train.
Je n'ai pas encore envisagé le fait de mémoriser les consignes pour les ré-affecter à la mise sous tension, mais c'est envisageable grâce à l'EEPROM de 4kbytes du Mega (mémoire interne de l'Arduino pouvant contenir 4096 valeurs allant de 0 à 255) !
Bonne idée ! J'ajoute ça à la liste des ajouts

sierramike a écrit:

Pour tes feux, l'utilisation des 74HC595 te permet, en les chaînant, de n'utiliser que 3 sorties de l'Arduino pour commander 12 feux tricolores, soit 36 LED , c'est beaucoup plus efficace que les portes logiques

Bonjour sierramike et nicozea57,

Normalement, le 595 ne permet pas de driver directement des leds puisque la spec annonce 6mA par output... Même si on trouve beaucoup d'exemples sur le Web de cette utilisation, il faut malgré tout être prudent si on l'insère dans un montage. Pour ma part, j'utilise le TPIC6C595 qui inclue un transistor Darlington à chaque sortie. Cela permet de driver un maximum de 500mA par chip (comparé au 70mA du 595 classique).

Mes modules "canton" peuvent contrôler 2 signaux complexes + oeilleton (un à chaque extrémité du canton) avec 2 TPIC6C595 (soit 2x8 feux, incluant les doubles leds R et RR).

Ceci étant dit, ce n'est qu'une suggestion...
Patrick

Bonjour Patrick
Il existe aujourd'hui des LED qui éclairent très bien avec moins d'1 mA, surtout que les signaux ne doivent pas être trop lumineux.
Dans mon block analogique, j'alimente directement les LED haute luminosité de 0,8mm en sortie des portes Nand C.MOS série 4011 qui sont limitées à 4 mA. Mes LED vertes éclairaient encore trop fort, je suis passé à une résistance en série de 22K (à l'origine j'avais mis 10 K), ce qui avec 12V donne grosso-modo 0,5 mA

nicozea57 a écrit:

Le système ne reprendra pas la circulation après une coupure de courant. Il pourra détecter les trains, mettre les cantons en sécurité mais ne mettra que les consignes par défaut. Les trains ne redémarreront que lorsque tu auras de nouveau donner des consignes au train.
Je n'ai pas encore envisagé le fait de mémoriser les consignes pour les ré-affecter à la mise sous tension, mais c'est envisageable grâce à l'EEPROM de 4kbytes du Mega (mémoire interne de l'Arduino pouvant contenir 4096 valeurs allant de 0 à 255) !
Bonne idée ! J'ajoute ça à la liste des ajouts

Disons que la coupure de courant c'est équivalent à "j'éteins l'alim de mon réseau quand j'ai fini de jouer", ça veut dire que si on a beaucoup de trains, il faut remettre les consignes à chaque fois qu'on recommence à jouer ...
Concernant l'EEPROM du Mega, c'est bien qu'il ait 4KB, mais pense à utiliser un système tournant pour ne pas ré-écrire tout le temps dans la même case, car l'EEPROM a une durée de vie limitée, 100.000 écritures. Ça arrive plus vite qu'on ne pense surtout si tu écris les valeurs à chaque fois qu'un train change de canton !

patrick a écrit:

Bonjour sierramike et nicozea57,

Normalement, le 595 ne permet pas de driver directement des leds puisque la spec annonce 6mA par output... Même si on trouve beaucoup d'exemples sur le Web de cette utilisation, il faut malgré tout être prudent si on l'insère dans un montage. Pour ma part, j'utilise le TPIC6C595 qui inclue un transistor Darlington à chaque sortie. Cela permet de driver un maximum de 500mA par chip (comparé au 70mA du 595 classique).

Mes modules "canton" peuvent contrôler 2 signaux complexes + oeilleton (un à chaque extrémité du canton) avec 2 TPIC6C595 (soit 2x8 feux, incluant les doubles leds R et RR).

Ceci étant dit, ce n'est qu'une suggestion...
Patrick

Excellente suggestion, je ne connaissais pas cette référence, je vais m'y intéresser du coup !
Sinon même en sortie directe de l'Arduino, on a 40mA max par pin, mais surtout 200mA max pour tout le chip, donc il faut faire attention aussi en connectant les LED directement en sortie de l'Arduino.
Qu'appelles tu les leds R et RR ?

DMARRION a écrit:

Bonjour Patrick
Il existe aujourd'hui des LED qui éclairent très bien avec moins d'1 mA, surtout que les signaux ne doivent pas être trop lumineux.
Dans mon block analogique, j'alimente directement les LED haute luminosité de 0,8mm en sortie des portes Nand C.MOS série 4011 qui sont limitées à 4 mA. Mes LED vertes éclairaient encore trop fort, je suis passé à une résistance en série de 22K (à l'origine j'avais mis 10 K), ce qui avec 12V donne grosso-modo 0,5 mA

Bonne suggestion aussi, comment s'appellent ces LED ? Il y a une référence particulière ?

Bonjour à tous,

Permettez-moi d'apporter quelques précisions sur 2 sujets:

Charlieplexing
Sur mon nouveau réseau, je prévois d'implanter des feux groupés CFF en sortie de gare. Le fonctionnement est le suivant:

• Rouge: sortie interdite.
  
• Vert: sortie autorisée voie 1.
  
• Vert et orange: sortie autorisée voie 2.
  

Il suffit de 2 sorties du microcontrôleur pour contrôler les feux vert et orange. On peut facilement déduire l'allumage du feu rouge avec une version simplifiée du Charlieplexing. Un transistor PNP permet d'inverser l'une des sorties pour alimenter la led rouge et il réalise la fonction logique d'allumage du feu rouge si les 2 autres feux sont éteints.



EEPROM
La gestion des écritures multiples dans l'EEPROM est gérée par une librairie décrite sur le site Locoduino: Bibliothèque EEPROMextent. Cette méthode s'inspire d'une note applicative Atmel.

Pour un besoin similaire, j'ai développé une librairie implantant ce mécanisme dans un environnement AVR-gcc pour Atmel, sans Arduino.

Bon début de semaine.

Merci pour la précision concernant la librairie de gestion des écritures multiples, c'est très intéressant !

Et concernant le Charlieplexing, c'est une excellente méthode, le montage peut aussi utiliser une porte NOR dont la table de vérité montre bien que la sortie n'est active que si aucune des entrées n'est active. Sur un circuit imprimé conçu pour ça, ça peut être plus simple de mettre une puce CMOS qui contient 4 portes NOR que 4 transistors et 8 résistances, à voir selon l'usage !

Par contre, je reste persuadé que le Shift register est mieux adapté dans le cas présent, il permet de piloter un maximum de feux avec seulement 3 sorties. Mais ton idée est très bonne tout de même !

Je suis d'accord avec sierramike pour les Leds : pouvoir piloter 36 leds (ou +) avec seulement 3 sorties, je ne pense pas qu'il y ait mieux...

Pour l'EEPROM, je suis en train de modifier le programme pour mémoriser les consignes des trains et leur position. Effectivement, 100.000 lecture/écriture, ça peut aller vite (surtout pour les cantons). Imaginons qu'un train change de canton toutes les 10 secondes, ça fait déjà 360 écritures par heure, ce qui laisse environ 275 mises sous tension si on utilise le réseau 1 heure à chaque fois... C'est peu.
Je rajoute donc un décalage dans une valeur, ce qui fait qu'on va multiplier par 255 la vie de l'EEPROM. On arrive à + de 70000 heures de "jeu" ! (2 heures par jour, ca fait environ 100 ans...)
Et maintenant, on peut garder en mémoire toutes les consignes des trains avec leur position, pour les retrouver à la mise sous tension !  

Pour les Leds 0.8mm de DMARRION, je veux bien une référence aussi...

Génial ! Et ben tu vois, à force de bonnes idées tu auras un module complet !

sierramike a écrit:

...le montage peut aussi utiliser une porte NOR dont la table de vérité montre bien que la sortie n'est active que si aucune des entrées n'est active

Tu as tout à fait raison, mon montage implémente la table de vérité d'une porte NOR. Pour mon nouveau réseau, je n'ai que 2 signaux et l'intérêt de glaner quelques E/S du microcontrôleur font que les transistors et résistances suffiront. Au pire, je pourrai les loger proches des signaux plutôt que sur la carte principale.

Pour des montages plus importants, il est clair qu'une solution plus générale est à considérer. Attention toutefois avec les registres à décalage 595, ils sont extrêmement sensibles aux perturbations électromagnétiques (voir https://le-forum-du-n.1fr1.net/t19715-gare-du-reseau-de-jappy-perturbations-electromagnetiques).

sierramike a écrit:

DMARRION a écrit:

Bonjour Patrick
Il existe aujourd'hui des LED qui éclairent très bien avec moins d'1 mA, surtout que les signaux ne doivent pas être trop lumineux.
Dans mon block analogique, j'alimente directement les LED haute luminosité de 0,8mm en sortie des portes Nand C.MOS série 4011 qui sont limitées à 4 mA. Mes LED vertes éclairaient encore trop fort, je suis passé à une résistance en série de 22K (à l'origine j'avais mis 10 K), ce qui avec 12V donne grosso-modo 0,5 mA

Bonne suggestion aussi, comment s'appellent ces LED ? Il y a une référence particulière ?

En relisant, je me rends compte que je me suis planté sur le diamètre, ce n'est pas 0,8 mm, mais 1,8 mm.
Cela dit, concernant la luminosité c'est bien ce que j'ai écrit : ces LED sont stupéfiantes !
Elles sont fabriquées par Winger et distribuées par :
Led1.de

Détails :
LED vertes
LED Rouges
LED Jaunes
Et le blanc lunaire pour œilleton, feux de direction, marche en manœuvre :
LED Blanches

Malheureusement, je n'ai pas trouvé dans cette série de LED rose-violette pour les carrés violets, j'ai pris une LED blanche et j'ai mis un filtre en gélatine, mais c'est moyen...

DMARRION a écrit:

Bonjour Patrick
Il existe aujourd'hui des LED qui éclairent très bien avec moins d'1 mA, surtout que les signaux ne doivent pas être trop lumineux.
Dans mon block analogique, j'alimente directement les LED haute luminosité de 0,8mm en sortie des portes Nand C.MOS série 4011 qui sont limitées à 4 mA. Mes LED vertes éclairaient encore trop fort, je suis passé à une résistance en série de 22K (à l'origine j'avais mis 10 K), ce qui avec 12V donne grosso-modo 0,5 mA

C'est vai qu'1 mA ce n'est pas beaucoup...

Sur mes signaux SNCF, j'utilise des smd0401 et il me semble bien qu'elles consomment plus que ça.

Mais bon, l'essentiel est d'être au courant (Ohoh) des possibilités...
Patrick

[quote="sierramike"]

nicozea57 a écrit:

Qu'appelles tu les leds R et RR ?

Ce sont les paires de leds qui affichent Ralentissement et Rappel de Ralentissement. Auquel cas, il y a deux leds par sortie, ce qui augmente le courant consommé. D'où l'intéret du TPIC6B595...

D'ailleurs, je crois avoir dit une bétise: j'ai mentionné que le chip avait des transistors Darlington alors que ce sont des MOSFETs... Mais bon...

Voici un lien vers le PDF des 74HC595 où il est écrit que les sorties acceptent 35mA avec une puissance totale possible de 500mW, soit 70 mA max simultanés. On peut donc utiliser, soit 2 sorties consommant chacune 35mA, soit 3 consommant chacune 23mA, etc...
Je pense qu'on peut donc largement brancher des Leds directement, surtout si, sur les 8 sorties, il y a plusieurs fois les 3 Leds d'un feux dont une seule est allumée à la fois, on aura donc au maximum 3 sorties actives simultanément...
PDF 74HC595
Je les commande de ce pas, je pourrai bientôt vous dire si c'est OK !?

nicozea57 a écrit:

Voici un lien vers le PDF des 74HC595 où il est écrit que les sorties acceptent 35mA avec une puissance totale possible de 500mW, soit 70 mA max simultanés. On peut donc utiliser, soit 2 sorties consommant chacune 35mA, soit 3 consommant chacune 23mA, etc...
Je pense qu'on peut donc largement brancher des Leds directement, surtout si, sur les 8 sorties, il y a plusieurs fois les 3 Leds d'un feux dont une seule est allumée à la fois, on aura donc au maximum 3 sorties actives simultanément...
PDF 74HC595
Je les commande de ce pas, je pourrai bientôt vous dire si c'est OK !?

Tiens, c'est bien étrange... Sur la spec de TI il est bien mentionné "6mA output current at 5V". De ton côté c'est la spec de NXP. Les composants doivent être différents. Dans ce cas, fait bien attention d'acheter les bons...

Voilà le PDF du TI SN74HC595, mêmes valeurs...
PDF 74HC595 Texas Instruments
On verra après essais de toute façon !

Concernant l'intensité à faire passer dans les LED, voici quelques photos que j'avais faites lorsque j'ai construit ma première nacelle sur la potence.
La doc de chez Winger dit "typ. 20ma, max 30 mA", mais regardez ce que ces LED donnent avec 1 mA (test fait avec 12V d'alim et R de 10K en série)






Nota : les 2 feux du carré et du RR sont câblés en série, ce qui en partant de 12V ne change que très peu l'intensité qui passe dans les LED (câblées en //, elles n'auraient que 0,5 mA chacune). Par contre, avec une alim de 5V (je suppose que c'est le cas avec l'Arduino), on aura un meilleur contrôle de l'intensité consommée en câblant les LED en //

nicozea57 a écrit:

Voilà le PDF du TI SN74HC595, mêmes valeurs...
PDF 74HC595 Texas Instruments
On verra après essais de toute façon !

Hmmm... Je ne comprends pas trop...

Au paragraphe 1 au début c'est bien marqué: "±6-mA Output Drive at 5 V". (sous-entendu par sortie, non?)

Au tableau 7.1. je vois bien la ligne: "i0 Continuous output current ±35 mA", mais c'est pour le courant total au travers du chip et non par sortie, non???

Ceci-dit, je ne suis pas électronicien. Une âme charitable pourrait-elle confirmer?

Patrick