Gestion ligne à crémaillère

Bonjour à tous,

Mon réseau époque III-IV comporte une ligne à crémaillère complètement indépendante du reste du réseau. Cette ancienne photo datant de la construction du réseau montre l'ensemble de la ligne à crémaillère: départ à gauche de la gare principale, montée, grande courbe à droite et arrivée devant le chalet qui sera un restaurant de montagne.



Les 2 extrémités sont alimentées au travers de diodes afin d'assurer l'arrêt du train et son départ dans le sens montée, respectivement descente. Un temporisateur inverse périodiquement le sens de l'alimentation traction. La zone de pleine voie a des diodes dont le rôle est de réduire la tension en descente.

En montée, la situation est:



En descente, la situation est:



Le fonctionnement obtenu n'est pas satisfaisant, les locos Fleischmann ayant la fâcheuse tendance à s'emballer à la descente. Je viens donc de démarrer un projet basé sur un microcontrôleur Attiny45 dont les caractéristiques seront:

1. Réutilisation de l'alimentation traction actuelle basée sur un LM317.
   
2. Conserver la possibilité d'exploiter manuellement la ligne.
   
3. Réduire les modifications de câblage de la ligne autant que possible. Probablement que les diodes de pleine voie seront supprimées.
   
4. Alimentation PWM ou PFM (pulse frequency modulation).
   
5. Vitesses différentes en montée et en descente avec si possible des phases d'accélération / déccélération.
   

La 1ère fonction sera réalisée en court-circuitant la résistance R2 du montage à LM317, on réduit la tension de sortie à la tension de référence de 1.25 V. Le schéma ci-après, tiré de la datasheet du LM317 (où les diodes de protection ne sont pas dessinées) montre le principe. Un transistor commandé par un signal logique gère cela.



Les alimentations traction de mon réseau sont regroupées dans un module de 4 alimentations trouvé en occasion sur Internet. La ligne à crémaillère est alimentée par celle de gauche, le potentiomètre linéaire joue le rôle de la résistance R2, un transistor le court-circuitera. En exploitation automatique, il suffira de régler le potentiomètre au maximum. On conserve ainsi la possibilité d'exploiter manuellement. Un bénéfice de ce montage est que le LM317 a une protection contre la surcharge qui s'active en cas de courant supérieur à 1.5 A.



J'ai déjà fait quelques essais qui me confortent dans ce choix pour la PWM. Le LM317 suit bien, mais on reste à des fréquences basses de l'ordre de 100 Hz.

Bonne fin de semaine.

Sujet que je vais suivre particulièrement.

Pour info j'avais réalisé pour mon ancien club la gestion de 2 trains sur une ligne à crémaillère à base d'un Uno. La détection se faisait par capteur à effet hall et aimant collé sous la dernière voiture. Trois arrêts temporisés (coulisse au niveau 1, gare de montagne au niveau 1 et gare au niveau 0). Puis il repartait en sens inverse et en coulisse un autre train le remplaçait). Je ne gérais pas les vitesses et effectivement le rendu n'était pas optimal

Bien content que tu lances ce sujet

Pour descendre à peu près à 0 la tension de sortie tu peux rajouter 2 diodes en série sur la sortie.

Il y a d'autres possibilités, mais plus complexes et qui utilisent une tension négative pour forcer le LM317 à descendre à 0.

CleoN a écrit:

...Il y a d'autres possibilités, mais plus complexes et qui utilisent une tension négative pour forcer le LM317 à descendre à 0.

Tout à fait comme par exemple celui-ci extrait de la data sheet du régulateur:


Je ne l'ai essayé.

Sympa cette platine avec les potentiomètres linéaires !

Le court-circuit de R2 par un transistor est une bonne idée pour pouvoir "hacher" la tension délivrée par le LM317.
Je suppose que le signal de commande envoyé sur la base du transistor est une onde PWM (ou comme tu l'avais exposé sur mon fil, une durée de conduction fixe mais une fréquence variable)permettant les ajustements de la vitesse en mode "automatique" suivant les phases du trajet (démarrage, arrêt, montée, descente).
En fonctionnement "manuel", j'en déduits que le transistor reste bloqué et c'est uniquement le potentiomètre jouant le rôle de R2 qui règle la vitesse. Si c'est bien ça, tu as donc un fonctionnement bi-mode : découpage en automatique, et continu lisse en manuel.

DMARRION a écrit:

En fonctionnement "manuel", j'en déduits que le transistor reste bloqué et c'est uniquement le potentiomètre jouant le rôle de R2 qui règle la vitesse. Si c'est bien ça, tu as donc un fonctionnement bi-mode : découpage en automatique, et continu lisse en manuel.

Hello Dominique,

Bien vu, c'est tout à fait ça !
Je devrai toutefois inverser le signal PWM / PFM qui commande le transistor, mais cela peut se faire par logiciel.

Très bon week-end.

@SavignyExpress

Quelle fréquence envisages tu pour le signal PWM?

J'ai déjà utilisé cette méthode pour gérer la vitesse de rotation d'un moteur pour une animation, mais ce dernier "sifflait". La fréquence de la PWM  était dans la gamme audible  

D'une manière générale qu'elle est la fréquence la plus adaptée pour nos moteurs ?
Ce sujet a été sans doute abordé, mais je pense qu'un bon rafraichissement serait utile.

Merci par avance de vos réponses.

Hello Fantasio,

J'ai maintenant un montage sur plaque d'essai et un programme minimal me permettant de faire des tests.

Je vais essayer: PWM, PFM, à différentes fréquences et largeurs d'impulsion.

Si je garde constant le registre OCR1C et modifie OCR1B, c'est de la PWM dont la durée d'impulsion change.

Si je garde constant le registre OCR1B et modifie OCR1C, c'est de la PFM, l'impulsion est fixe, la durée entre les impulsions change.

Je posterai les résultats des tests au fur et à mesure de l'avancement.

Bon début de semaine.

Pour répondre à Fantasio, tous les tests que j'ai effectués avec une tension PWM et différentes locos anciennes et récentes m'ont conduits à choisir 100 Hz, compromis entre sécurité du moteur, amélioration du ralenti par rapport au continu lisse, et bruits audibles.

Merci pour vos réponses.

Bonsoir Fantasio,

J'ai fait une réalisation de bloc automatique analogique et après de très nombreux essais, je suis arrivé à 400Hz. Compromis entre le ralenti, les anciens moteurs, la complexité du code Arduino et le son émis.
A noter que j'ai résolu le problème du bruit à l'arret en baissant à 1Hz en cas de vitesse nulle, ce qui permet de conserver la détection en silence.

Voilà, juste pour partager mon expérience
Bonne soirée
Yves

Merci SUPERN pour ta réponse.

Je vais attendre les résultats des tests de SavignyExpress en particulier ceux utilisant la PFM que je connaissais pas.
Depuis, merci Google, j'ai lu plusieurs articles en particulier celui-ci et cette technique associée à l'Arduino m'intéresse...

Bonjour à tous,

Je reprends ce projet avec un périmètre plus large. J'ai l'intention de remplacer les voies de la ligne à crémaillère car certaines jointures ne sont pas optimales et les coupures de voies aux 2 extrémités posent problème.

La nouvelle ligne, sur le même tracé, n'aura plus de coupure de voies. Les trains seront détectés par des barrières IR et le microcontrôleur gèrera les démarrages, accélérations, ralentissements, arrêts.

Bonne fin de semaine et meilleures salutations.

J'attends de lire la suite pour savoir comment tu vas gérer tout cela...

Bonne continuation