Pont tournant Arnold : Commande électronique et réduction du bruit

Bonjour à tous

J'ai en stock un pont tournant Arnold acheté d'occase il y a pas mal de temps, et comme le moment de construire le module "dépôt" sur mon réseau approche, je l'ai ressorti des oubliettes.

S'il fonctionne correctement, c'est néanmoins une véritable horreur au niveau souplesse et bruit de fonctionnement ! Le système est entièrement électromécanique, le mécanisme du pont fait un bruit d'enfer et la commande manuelle, qui suit en temps réel chaque pas de la rotation du pont, tressaute à chaque déclic et fait également un bruit pas possible...

Pour essayer de réduire le bruit, je me suis dit que je pouvais commencer par baisser la tension la tension d'alim, histoire de calmer les ardeurs du moteur et de la chaine cinématique de transmission, mais malheureusement ça ne marche pas, car le système qui utilise des électro-aimants a besoin d'une certaine "pêche" pour pouvoir fonctionner.

J'ai fait quelques recherches sur le net pour voir si quelqu'un s'est déjà penché sur le sujet et je suis tombé sur un fil de Takéo ici qui a numérisé son pont Arnold : il a bien sûr modifié la commande mais il a conservé la mécanique motrice du pont, ce que je voudrais éviter.

Finalement, j'ai pris ma décision : Tant pis si je n'arrive pas à faire quelque chose qui marche, je ne veux pas l'utiliser tel quel et je désosse la bête !

En démontant la mécanique, premiers constats :
- les différentes biellettes, cames et leurs ressorts de rappels demandent une force herculéenne au moteur pour pouvoir bouger.
- il y a une sorte d'embrayage : la 1ère roue dentée ne vient mordre dans la vis sans fin en sortie du moteur que s'il y a suffisamment de jus pour qu'un petit piston qui sort de l'arrière du moteur (électro-aimant ?) fasse bouger une tringlerie. Je suppose que ce système permet de bien positionner le pont en face des voies en empêchant la force d'inertie du moteur de continuer à entrainer le pont lorsque l'ordre d'arrêt est donné.

Pas étonnant que ça ne marche pas en diminuant la tension d'alim !

J'ai donc viré toutes les biellettes, tringleries, ressorts et cames, et j'ai calé l'axe de la 1° roue dentée pour qu'elle soit en prise permanente sur la vis sans fin.
Ainsi libéré de pas mal de contraintes, le moteur "respire" et on peut le ralentir sensiblement sans qu'il cale.
Reste à contrôler de manière précise la position d'arrêt du pont en face des voies, j'espère y parvenir grâce à des LED infrarouges montées au droit de chaque voie et un photo transistor monté sur la partie mobile du pont.

Je suis en train de cogiter sur un prototype de commande, bientôt les premiers essais. Je vous tiendrai au courant !

Bravo celà a l'air d'être en bonne voie

Voilà les tringleries, ressorts et cames déposées :

La mécanique est maintenant plus simple :


Point de vue connectique tournante, le pont est équipé de 4 contacts : 1 centre et 3 plots qui frottent sur une galette à 3 pistes


2 plots serviront pour l'alim du moteur en courant continu (inversion de polarité pour le changement de sens), le centre et l'autre plot seront respectivement l'émetteur et le collecteur du phototransistor

Les diodes Infrarouge seront installées au droit des voies à desservir : il faut percer un petit trou dans la structure plastique pour laisser passer le faisceau infrarouge


Afin d'avoir suffisamment de précision (du moins je l'espère) pour le positionnement, j'ai choisi des LED émettrices qui ont une directivité très marquée (13°), et j'ai mis un petit cylindre de plastique noir sur le phototransistor pour restreindre sa zone de sensibilité

Y a plus qu'à... faire la platine de commande et essayer ! En tous cas, j'ai alimenté la LED, polarisé le phototransistor avec une R de 4,7K entre le +12V et le collecteur, et branché l'oscilloscope sur le collecteur : lorsqu'on fait tourner le pont et qu'il arrive en face de la LED, la saturation du transistor a l'air bien franche et présente un front raide. Si je débranche le moteur à ce moment précis, le positionnement en face de la voie est pratiquement bon et l'inertie du moteur ne joue pas de vilain tour car la démultiplication de la transmission est importante.
Je suis donc assez confiant pour la précision du système, je pense qu'un petit réglage de temporisation pour couper l'alim du moteur à la suite du front descendant au collecteur du phototransistor devrait permettre d'ajuster la position au petit poil.

Et en mettant aussi un tube à la LED émettrice cela la rendrait plus précise ( - de degré d'angle ) peut être

Bonjour Bravo pour l'idée

En plus il suffit d'allumer une diode DEL pour faire la sélection de la voie à utiliser

Le plus difficile en effet est de gérer l'inertie du moteur et la précision de l'arrêt.

Un autre point que je vois pourrait être les faux contacts sur la platine tournante qui pourraient induire un signal d'arrêt du moteur. Ne serait-il pas plus judicieux de commander directement l'arrêt du moteur directement sur la partie tournante à l'aide d'un relais. (il faut l’électronique du phototransistor sur la partie tournante. le contact glissant pourrait juste servir à remettre en marche la plaque tournante aven un signal de mise en route en excitant un petit relais ILS par exemple.

@PatNiste : Le petit trou dans le plastique joue un peu ce rôle. Je ne peux pas prolonger avec un tube vers l'avant car ça dépasserait et constituerait un obstacle pour la rotation du pont (il n'y a pas de rab d'espace), ni reculer la LED car cette fois c'est l'encastrement de l'ensemble dans la table de roulement en contre plaqué qui poserait problème.

@Dan57FRN : En effet, la commande se résumera d'une part à allumer la LED correspondante à la voie de destination, et d'autre part à donner le départ d'un sens ou de l'autre. Une fois parti, le pont s'arrêtera lorsqu'il aura rencontré la 1ère LED qui est alimentée.
Intérêt subsidiaire du système : le pont ne peut pas se remettre en marche tant que la LED en face de laquelle il est arrêté est alimentée. Comme l'interrupteur qui alimentera la LED servira également à commander le courant de traction dans la voie concernée, ça constitue une sécurité en empêchant toute rotation intempestive pendant la manœuvre de la loco.

Point de vue budget, ça ne va pas me coûter bien cher car j'ai récupéré des vieilles cartes sur lesquelles sont soudés plein d'inverseurs miniatures bipolaires et monopolaires. Faut juste se donner le mal de les dessouder.
Je vais donc utiliser pour chaque voie des inverseurs bipolaires : 1 pôle pour la LED, l'autre pôle pour relier un des 2 rails à l'alim traction, qu'elle soit positive ou négative suivant le sens de marche voulu pour la loco (l'autre rail sera directement relié à la masse).

Concernant la fiabilité des contacts frottants, ça n'a pas l'air mauvais. A l'oscillo, je n'ai remarqué aucune fluctuation sur la tension collecteur du phototransistor lorsque le pont était en mouvement. Au pire, un petit condo de quelques nF pourra masquer d'éventuelles micro coupures.
Cela dit, j'avais effectivement songé à embarquer l'électronique qui exploite le phototransistor dans le pont, mais avec seulement 4 contacts, ce n'est pas simple compte tenu que l'électronique active demande une alimentation. Donc au moins 2 contacts : le + et la masse commune. Il n'en resterait plus que 2 pour commander le moteur dans un sens ou dans l'autre et sortir l'information donnée par le phototransistor. Sans un système un peu sophistiqué, je ne vois pas comment faire.

DMARRION a écrit:

Si je débranche le moteur à ce moment précis, le positionnement en face de la voie est pratiquement bon et l'inertie du moteur ne joue pas de vilain tour car la démultiplication de la transmission est importante.
Je suis donc assez confiant pour la précision du système, je pense qu'un petit réglage de temporisation pour couper l'alim du moteur à la suite du front descendant au collecteur du phototransistor devrait permettre d'ajuster la position au petit poil.

Bonsoir

Pour un arrêt sans inertie du moteur tu peux utiliser le principe de l'arrêtfix des essuie glace, courtcircuitage du moteur a l'arrêt (plus de fcem pendant l'arrêt ), ne se pratique que sur un moteur a courant continu classique ( pas rotor sans fer )

A+ JL

Salut,
J'ai aussi un pont de ce type et je me suis décidé à déposer toute la mécanique pour passer au moteur pas à pas avec Xavier
Si ça te dit va voir son projet
A+
Yves

Merci SUPERN pour ce tuyau.
La piste du moteur pas à pas est naturellement logique pour ce genre d'application, mais n'ayant sous la main ni moteur pas à pas ni platine de commande, je tente la solution analogique avec le moteur d'origine. Cependant, rien ne dit que j'y parviendrai... Et le cas échéant, je serai peut-être content de voir comment Xavier et toi vous avez fait !

En attendant, j'ai poursuivi les travaux par le câblage des LED IR et aussi de l'alimentation traction des différentes voies de la rotonde. En effet, je ne réutilise que partiellement le système d'alim d'origine des voies :
- je conserve les languettes fixes montées au droit des voies utiles et les lamelles souples montées aux extrémités du pont et qui relient les 2 rails du pont aux 2 rails qui sont en vis à vis de chaque coté
- je ne conserve pas les languettes fixes montées au droit des heurtoirs ou emplacements vides (trottoirs) et leur liaison permanente aux 2 polarités "traction".
- je ne fais pas confiance aux seules éclisses pour alimenter les voies utiles, et j'ai réussi à souder des fils sur les flancs extérieurs des rails acier Arnold (il faut bien attaquer le flanc avec un disque abrasif, mettre un peu de pâte décapante et bien chauffer avec un bon fer, et ça le fait)


Du coup, ça fait un bon paquet de fil : un par anode de LED (les cathodes étant toutes reliées à la masse), et un par voie pour l'alim traction (les autres rails de chaque voie étant eux aussi tous reliés à un borne commune). S'ajoutent à ça l'alim du moteur du pont et le collecteur du phototransistor, le tout justifie 2 connecteurs SUB-D 25 points. Sur l'un des deux j'ai câblé les LED et sur l'autre les alim Traction.
Pour être sûr de ne pas me planter et inverser les câbles lors des branchements futurs (ce serait fatal pour les LED si je leur envoyais l'alim traction), j'ai utilisé un connecteur femelle coté pont pour les alim traction, et un connecteur male coté pont pour les LED. Ainsi, pas possible de se tromper.


J'ai terminé le typon du circuit imprimé de commande, qui servira aussi de TCO dédié à la rotonde. Les inverseurs doubles, les LED témoins et le sélecteur du sens de rotation seront directement soudés sur la carte. Compte tenu qu'il ne faut pas trop miniaturiser car je veux de la place pour que mes gros doigts puissent manoeuvrer les inverseurs sans accrocher le voisin, ça fait une belle carte, presque de la taille d'un format A4.
Bientôt le bain dans le perchlorure de fer !

Jolie guirlande pour Noël

Voilà le typon, y'a plus qu'à !


- Chaque voie est dotée d'un inverseur double qui commande la LED Infra Rouge et l'alimentation traction des rails. Une LED "lumière visible" témoin est également installée pour chaque voie.

- Les 2 voies d'entrée sont en plus équipées d'un inverseur simple qui permet de sélectionner la LED infrarouge de cette voie (dans ce cas le pont et donc la loco effectuent une rotation de 180°), ou la LED IR de la voie d'en face (dans ce cas la loco n'est pas retournée).

- Un dispositif à circuits logiques et relais gère l'alim des rails dans le cas de figure compliqué de la voie d'entrée 1. En effet, lorsque le pont est face à cette voie, c'est le seul cas où en face il y a une autre voie exploitée, et il ne faut surtout pas que les alimentations traction de ces 2 tronçons de voie se trouvent reliées entre elles par les contacts du pont.

- Un autre dispositif gère l'alimentation du moteur du pont. Un poussoir à action fugitive commande la mise en marche dans le sens horaire, un autre poussoir commande le sens inverse. Le pont s'arrête automatiquement à la première LED InfraRouge allumée qu'il rencontre.

J'ai deux ponts Arnold, d'origine, et je ne me vois pas faire toutes ces modifs, même s'ils ne sont pas encore installés sur mon réseau !!!
Bravo pour ce travail et j'attend la suite (les essais), bon courage

tking-1007 a écrit:

DMARRION a écrit:

Si je débranche le moteur à ce moment précis, le positionnement en face de la voie est pratiquement bon et l'inertie du moteur ne joue pas de vilain tour car la démultiplication de la transmission est importante.
Je suis donc assez confiant pour la précision du système, je pense qu'un petit réglage de temporisation pour couper l'alim du moteur à la suite du front descendant au collecteur du phototransistor devrait permettre d'ajuster la position au petit poil.

Bonsoir

Pour un arrêt sans inertie du moteur tu peux utiliser le principe de l'arrêtfix des essuie glace, courtcircuitage du moteur a l'arrêt (plus de fcem pendant l'arrêt ), ne se pratique que sur un moteur a courant continu classique ( pas rotor sans fer )

A+ JL

Excuse moi, j'avais oublié de te remercier pour l'idée. C'est vrai que court-circuité, le moteur s'arrêterait quasi instantanément. Je n'ai pas prévu ce dispositif dans mon schéma de départ, je verrai aux essais si c'est nécessaire de l'ajouter ou non, ce qui devrait être réalisable assez simplement.

patniste a écrit:

Jolie guirlande pour Noël

Même pas Patrick, c'est de la LED Infrarouge invisible pour l'œil humain ...

cambouis19 a écrit:

J'ai deux ponts Arnold, d'origine, et je ne me vois pas faire toutes ces modifs, même s'ils ne sont pas encore installés sur mon réseau !!!
Bravo pour ce travail et j'attend la suite (les essais), bon courage

Oui, c'est vrai que c'est un peu une usine à gaz... Mais bon, j'espère que ça va marcher .

Qui te dit que je suis humain ?
Trêve de plaisanterie, tu est encore parti sur un CI de ta composition c'est phénoménal
Pourvu que ça fonctionne

Bonsoir Dmarrion

DMARRION a écrit:

S'il fonctionne correctement, c'est néanmoins une véritable horreur au niveau souplesse et bruit de fonctionnement ! Le système est entièrement électromécanique, le mécanisme du pont fait un bruit d'enfer et la commande manuelle, qui suit en temps réel chaque pas de la rotation du pont, tressaute à chaque déclic et fait également un bruit pas possible...

Pour essayer de réduire le bruit, je me suis dit que je pouvais commencer par baisser la tension la tension d'alim, histoire de calmer les ardeurs du moteur et de la chaine cinématique de transmission, mais malheureusement ça ne marche pas, car le système qui utilise des électro-aimants a besoin d'une certaine "pêche" pour pouvoir fonctionner.

J'ai fait quelques recherches sur le net pour voir si quelqu'un s'est déjà penché sur le sujet et je suis tombé sur un fil de Takéo ici qui a numérisé son pont Arnold : il a bien sûr modifié la commande mais il a conservé la mécanique motrice du pont, ce que je voudrais éviter.

Je découvre ton post ... il faut dire que n'ayant pas touché au train depuis longtemps je ne suis pas venu sur le site depuis une éternité.  

J'ai évidemment été confronté au même problème que toi et j'ai cherché à y remédier .... mais je ne suis pas allé aussi loin que toi ...

Vu que le temps a passé je ne me souviens plus exactement de tous les détails mais une chose est sure: j'ai réduit la tension d'alimentation du moteur pour qu'il fasse moins de bruit et tourne plus lentement....
Je commande aussi l'aimant de telle sorte qu'il n'y ait pas de verrouillage sur les positions intermédiaires, mais uniquement sur la position finale.. Cela permet d'éviter les déclics désagréables à chaque passage devant une voie ... Il me semble me souvenir qu'il met environ 4 secondes pour passer d'une voie à la suivante, donc j'envoie une commande à l'aimant après 3,5 secondes environ pour les positions intermédiaires et le pont continue sa rotation sans arrêt, sans ac coup jusqu'à la position finale..
J'ai aussi fait une merdouille qui compte les pas en utilisant le retour d'information qui est normalement prévu pour la commande manuelle .. mais ce retour est un peu bruité et il arrive qu'il compte un pas de trop de temps en temps ...
Un autre truc qui fait du bruit : ce sont les contacts périphériques ... dans mon cas je les ai tous virés puisque j'alimente le pont en courant traction depuis le décodeur  

Bonne soirée

Bonjour à tous

Et bien ça  est, le câblage est terminé et j'ai attaqué les essais.
Résultats : 1 bonne et 1 mauvaise nouvelle
- La bonne nouvelle : Ca marche ! Le principe de la commande avec les LED infrarouges et le phototransistor est validé, le positionnement du pont "bien en face des rails" semble bon et fiable.

- La mauvaise nouvelle : Vous allez rire   , je me suis fait avoir comme un bleu, j'ai monté toutes mes LED infrarouges à l'envers (cathode et anode inversées ). Et comme j'avais coupé une des 2 pattes au raz de la LED, l'autre étant un peu plus longue et directement soudée sur le bus "masse", je ne peux pas inverser les pattes pour m'en resservir   . Heureusement, il m'en restait quelques unes pour faire les essais !!!

Y a plus qu'à recommander une vingtaine de LED IR et de me recoltiner leur câblage   . Et tant que j'y suis, je vais ajouter un bouton poussoir d'arrêt manuel pour le cas où...

Voici une ch'tite vidéo du test.

Tu ne seras pas un bon rabbi Jacob si tu coupe trop court
En attendant c'est une réussite ce pont revu et corrigé
BRAVO

J'ai reçu mes nouvelles LED, pas étonnant que je me sois fait avoir en montant les précédentes à l'envers : sur ce modèle la patte la plus longue correspond à la cathode alors que sur toutes les autres LED que j'ai eues entre les mains, et depuis toujours, c'est l'inverse !!!

Comme quoi il faut toujours vérifier les données du constructeur avant de câbler...

Donc tout est fonctionnel, et ça marche plutôt bien. Il n'y a que pour quelques voies que le l'alignement avec le pont n'est pas nickel, mais ça devrait se régler en bougeant de quelques pouillièmes les LED correspondantes. En tout cas, pas de souci avec l'inertie du moteur : au déclenchement du dispositif l'arrêt est franc et net.

Bonjour,
je découvre ce post et je suis scotché par le résulta.
Comme quoi avoir des connaissances en électronique ça aide pour notre hobby.
Bravo à toi Dominique, le roi du typon.

Pierre

Superbe travail.

Salut,

Bravo pour cette réussite.

Crdlt,
Yves

Bonsoir,
Super modification !!!!

Merci les gars !

J'ai recâblé toutes les LED, ajouté l'arrêt d'urgence et fait des essais ; ça marche bien.
J'en ai profité pour améliorer un peu l'aspect du pont en peignant les rambardes en jaune, puis j'ai tout rangé dans l'attente de la construction des 2 prochains modules qui seront :
- La sortie "Est" de la gare avec son gril d'aiguillages, le tri postal et la halle Sernam
- Le dépôt

Pour ça, il va falloir attendre le début 2018, car pour l'heure c'est priorité au travaux préparatoires pour le remplacement de la cuisine intégrée (à l'échelle 1 !!!).

DMARRION a écrit:

Pour ça, il va falloir attendre le début 2018, car pour l'heure c'est priorité au travaux préparatoires pour le remplacement de la cuisine intégrée (à l'échelle 1 !!!).

Bon courage pour la cuisine!!! Et bravo pour le pont Arnold, belle amélioration.

Bon bricolage pour la cuisine.
Si tu peux entre 2 meubles...

Pierre