Reduction du nombre de fils de TCO

Bonjour,

Je viens proposer ici un schéma permettant une réduction sensible du nombre de fils connectés à un VCO.
Je suis conscient que tout le monde a déjà son VCO, réel ou sur ordi, et qu’il ne va pas le modifier, mais peut être à l’occasion d’un nouveau réseau .....
Par ailleurs le principe pourrait s’appliquer à une autre utilisation?




L’idée est de faire passer dans un seul fil les 2 commandes d’aiguille (droit/dévié) et la signalisation ( LEDs) sur le TCO.
En général on utilise un fil par commande d’aiguille et un fil pour chaque led. On réduit donc ainsi le nombre total de fils du VCO de (3 x le nombre d’aiguilles) .
Le schéma est utilisable avec des moteurs lents avec interrupteurs de fin de course, ou de type Tortoise (sans interrupteurs), ou des moteurs-solénoïdes, mais là encore avec fins de course.
Il est peut être adaptable aux solénoïdes sans fin de course, mais je n’ai pas regardé.
Le principe est d’utiliser des courants soit positifs, soit négatifs (1 générateur AC ou 2 alims), et utiliser un relais bistable (DPDT) à une seule bobine: c’est le sens du courant qui le met en position Repos ou Travail (plutôt Set ou Reset puisque bistable). L’un des interrupteurs du relais commande l’aiguille ("vers MP1"), l’autre assurant le retour d’information aux LEDs du TCO, via une résistance, par le fil unique. (On peut aussi utiliser, à la place, le contact auxiliaire  du moteur s’il existe). Il faut veiller aux polarités de sorte que ce retour d’information a tendance à renforcer la position du relais (réaction positive).
Ce schéma a été testé avec transfo 16V, et s’avère robuste: il fonctionne de 8.5Veff à 16Veff, et sans doute au delà...

Cordialement,

Bonjour

L'idée d'utiliser un relais bistable m'a immédiatement fait penser aux aiguilles Unitrack de Kato, qui sont pilotées par un solénoïde intégré simple où il faut inverser la polarité pour changer la position de l'aiguille (un relais bistable intégré donc, vu que la position "reste" après l'action, et qui pilote les lames de l'aiguille mais aussi la réalimentation du cœur). J'ai donc démonté un aiguillage Kato pour voir s'il était possible "facilement" d'y adjoindre un contact sur la partie mobile, d'ajouter deux diodes et une résistance pour faire cette rétro-signalisation par voie unique (ainsi, tout le montage en haut à droite de ton schema serait dans l'aiguille, sans ajouter un "moteur" en plus)
Bon ben ce n'est pas évident, mais l'intérêt aurait été énorme car avec le montage suggéré, un seul fil aurait suffi pour la commande et une rétro-signalisation "vraie", car même si la position de l'aiguille est modifiée de façon manuelle à pied d'œuvre avec la tirette présente sur l'aiguille, l'affichage change. Vraiment une approche à creuser...

belledone a écrit:

Il est peut-être adaptable aux solénoïdes sans fin de course, mais je n’ai pas regardé.

Les moteurs d'aiguillage intégrés Unitrack n'ont pas de fin de course, mais à partir du moment où les impulsions de commande se font de façon fugitive, cela n'a pas beaucoup d'importance. Je ne connais pas la résistance des solénoïdes Unitrack, mais instinctivement, j'essaierais alors d'augmenter au maximum la résistance (actuellement 1200 ohms) car celle-ci influe sur le courant "perdu et dissipé" dans le solénoïde, puis d'adapter en conséquence les LEDs du TCO (choisir des LEDs à haut rendement, et ajuster en conséquence la valeur des résistances de protection des LEDs).

EDIT : D'après cette page : https://modelrailroadelectronics.blog/switch-machine-controllers/
La résistance des solenoides unitrack ne serait que de 20 Ohms. Faudrait recalculer les valeurs et faire des tests...

Autre moteur bon candidat pour ce système : Le moteur Conrad.

Souvent décrié pour sa brutalité, son bruit et ses vibrations, inconvénients bien réels lorsqu'il est utilisé avec les branchements indiqués par Conrad, il se prête cependant bien à une commande en courant continu avec inversion de sens par inversion de polarité.

En effet, il est vendu avec 3 fils pour être compatible avec les commandes standards en 16 V AC qui utilisent un fil commun et 1 fil pour chaque direction, mais à l'intérieur de la bête, c'est un moteur DC 9V.
Conrad a eu l'idée de faire du redressement monoalternance par 1 diode insérée dans chaque fil de commande de direction, les 2 diodes étant montées chacune dans un sens différent. Ainsi pour l'application de 16V AC entre le commun et 1 des 2 fils, seule une alternance (la positive ou la négative suivant le sens de la diode) est prise en compte et le moteur tourne donc dans un sens ou dans l'autre suivant le fil qui a été alimenté. La tension de 16V AC redressée monoalternance donne une tension continue moyenne aux bornes du moteur dont la valeur est [Ueff*racine(2)]/ Pi, soit 16*1,414/3,14 = 7,2 V

Tout ça pour dire qu'il suffit de relier ensemble l'extrémité des diodes qui sont soudées d'origine au bout des 2 fils de direction, et on obtient un fonctionnement en 2 fils (entre le commun et les 2 fils+diodes reliées ensembles), avec changement de direction par inversion de polarité.
L'emploi d'une tension continue lisse de 9V donne de bons résultats : Il n'y a plus les vibrations (dues au redressement monoalternance à 50Hz), le niveau de bruit du moteur est sensiblement diminué, et on gagne en souplesse et (un peu) en lenteur.
Les fins de course internes coupent d'eux-même l'alimentation du moteur lorsque la manoeuvre est terminée.


A défaut d'une source de 9V DC, on peut utiliser du 12V et insérer une diode Zener chûtrice d'environ 3V


Dans les schémas ci-dessus, l'inverseur double peut être remplacé par les contacts du relais bistable du principe proposé par Belledone.

J'ai choisi d'équiper entièrement mon réseau des moteurs Conrad commandés de cette façon, j'ai développé mes propres cartes électroniques pour les commander en 2 fils, soit à partir de mon poste à itinéraires à circuits logiques fait "maison" pour la grande gare, soit manuellement par un inverseur double manuel "on/on"pour les voies de service ou les petites gares (avec des sécurités pour ces dernières).

Schéma d'une de mes cartes : Celle qui permet de commander manuellement les aiguillages d'une petite gare.

Par rapport à une commande pour aiguillage de voie de service (avec juste 1 inverseur double ON/ON), les aiguillages de voie principale sont sujets aux "enclenchements" (terme SNCF) qui interdisent une manoeuvre fortuite incompatible avec la sécurité des circulations. Par exemple, un aiguillage ne doit pas pouvoir changer de direction si un train est dessus, ou va passer de manière imminente. Pour cela, j'ai ajouté à la commande des entrées de blocage. Ces entrées peuvent être actives ou non suivant l'occupation du canton, ou toute autre condition. A noter que si la commande est actionnée alors qu'une entrée de blocage est active, il ne se passe rien dans l'immédiat mais l'aiguillage obéira tout seul à la commande préalablement actionnée lorsque les conditions de blocage seront levées.

Bonjour,
@StrongSpirit: Pour les moteurs à solénoïdes sans fin de course, et faible résistance (qq dizaines d'Ohm), Je n'ai pas trouvé d'autre solution, pour une rétrosignalisation mono fil, que de mettre un relais. Un relais pour économiser un fil, c'est peu attractif .

@Dmarrion: Ta commande d'aiguille est vraiment chiadée!

Il y a un point de détail qui m'a surpris dans ton post: Il me semble que tu considères que, dans le cas d'une commande par demi alternance, c'est la tension continue moyenne qu'il faut prendre en compte pour déterminer la vitesse du moteur. Instinctivement, j'aurais pris en compte la valeur efficace (ici Ueff/racine(2)=11.4V). C'est sans doute moins simple car le comportement du moteur est plus complexe qu'une simple résistance. Je n'ai rien trouvé de précis sur le net à ce sujet...

Cordialement,
Belledone

belledone a écrit:

(...)
Il y a un point de détail qui m'a surpris dans ton post: Il me semble que tu considères que, dans le cas d'une commande par demi alternance, c'est la tension continue moyenne qu'il faut prendre en compte pour déterminer la vitesse du moteur. Instinctivement, j'aurais pris en compte la valeur efficace (ici Ueff/racine(2)=11.4V). C'est sans doute moins simple car le comportement du moteur est plus complexe qu'une simple résistance. Je n'ai rien trouvé de précis sur le net à ce sujet...

Cordialement,
Belledone

S'il fallait prendre en compte la valeur efficace, elle ne serait pas de Ueff/racine(2) avec du monoalternance, mais de U eff/2, ce qui fait 8V.  (*)
Somme toute, que l'on table sur la valeur moyenne de 7,2V ou sur la valeur efficace de 8V, ça n'a guère de conséquence.

(*) Pour de l'alternatif sinusoidal, ou du sinusoidal redressé 2 alternances, la valeur efficace est identique. L'amplitude, ou Umax, est égale à Ueff*racine(2), soit dans l'autre sens Ueff= Umax/racine(2)
La valeur moyenne de l'alternatif sinusoidal est nulle, celle du redressé 2 alternances = 2*Umax/pi (ou encore 2*racine(2)*Ueff/pi
Avec du redressé monoalternance, les valeurs efficaces et moyennes sont les exactes moitiés de celles du redressé 2 alternances


Pour la petite histoire, voici pourquoi j'ai parlé de la valeur moyenne et non de l'efficace :
Le courant électrique (au stade de nos connaissances actuelles) a 3 effets :
- L'effet thermique
- l'effet chimique
- l'effet magnétique.

La valeur efficace est définie par l'effet thermique du courant électrique, comme étant celle qui donnerait le même dégagement calorifique dans une résistance donnée qu'un courant continu lisse.

Pour l'effet chimique du courant électrique (électrolyse), c'est clairement la valeur moyenne qui importe. Valeur moyenne nulle = autant d'électrons déplacés d'une électrode à l'autre que dans l'autre sens, effet chimique nul.

S'agissant de l'effet magnétique, je dirais sans hésitation que c'est la valeur efficace qui oeuvre dans un moteur à champ tournant, mais je me pose la question pour le cas particulier du moteur à courant continu.
En effet, traversé par un courant d'une valeur moyenne nulle et d'une valeur efficace non nulle (cas de l'alternatif), le moteur à courant continu ne tourne pas.
Si on poursuit l'expérience en alimentant le moteur par une tension rectangulaire alternative à rapport cyclique variable (on peut donc faire varier la tension de -Umax à + Umax suivant le rapport cyclique), on constatera que la vitesse du moteur dépend du rapport cyclique, avec inversion du sens si le créneau négatif est plus long que le positif. Pourtant, la valeur efficace d'une telle tension est contante et toujours égale à Umax quelque soit le rapport cyclique. En revanche sa valeur moyenne dépend bien du rapport cyclique, et s'étend de -Umax à + Umax en passant par 0 pour un rapport cyclique de 1/1.
J'en ai donc déduit, peut-être à tord, que la valeur moyenne était plus représentative que la valeur efficace pour ce type de moteur.

Bonjour DMarrion,

DMARRION a écrit:

... Pour de l'alternatif sinusoidal, ou du sinusoidal redressé 2 alternances, la valeur efficace est identique. L'amplitude, ou Umax, est égale à Ueff*racine(2), soit dans l'autre sens Ueff= Umax/racine(2)
...

Tout à fait d’accord avec cela.
Par contre, je ne te suis pas là:

DMARRION a écrit:

S'il fallait prendre en compte la valeur efficace, elle ne serait pas de Ueff/racine(2) avec du monoalternance, mais de U eff/2, ce qui fait 8V.  

Si nous prenons le cas simple d'une résistance R sur laquelle on applique cette tension redressée 2 alternances, la puissance fournie est
P_2alt=[(Ueff)^2]/R, soit [(Umax)^2]/2R.
Dans le cas du redressement 1 alternance, la puissance fournie est la moitié :
P_1alt= [(Umax)^2)]/4R
La tension efficace équivalente Ueff_1alt est par définition telle que [(Ueff_1alt)^2]/R=P_1alt=[(Umax^2)]/4R
D'où (Ueff_1alt)=(Umax)/2 soit = Ueff/racine(2).
Dans le cas d'une tension de 16Veff redressée une alternance, on a alors une tension efficace équivalente =16/1.4=11.4V.
Cordialement,
Belledone

belledone a écrit:

(...)

DMARRION a écrit:

S'il fallait prendre en compte la valeur efficace, elle ne serait pas de Ueff/racine(2) avec du monoalternance, mais de U eff/2, ce qui fait 8V.  

Si nous prenons le cas simple d'une résistance R sur laquelle on applique cette tension redressée 2 alternances, la puissance fournie est
P_2alt=[(Ueff)^2]/R, soit [(Umax)^2]/2R.
Dans le cas du redressement 1 alternance, la puissance fournie est la moitié :
P_1alt= [(Umax)^2)]/4R
La tension efficace équivalente Ueff_1alt est par définition telle que [(Ueff_1alt)^2]/R=P_1alt=[(Umax^2)]/4R
D'où (Ueff_1alt)=(Umax)/2 soit = Ueff/racine(2).
Dans le cas d'une tension de 16Veff redressée une alternance, on a alors une tension efficace équivalente =16/1.4=11.4V.
Cordialement,
Belledone

Au temps pour moi, la valeur efficace d'une tension sinusoidale redressée mono alternance est bien sûr égale à Umax/2, et pas à Ueff/2 comme je l'ai écrit trop vite.

Pour un moteur à courant continu, je pense, pour les raisons développées dans mon post précédent, quil vaut mieux se fier à la valeur moyenne plutôt qu'à la valeur efficace de la tension redressée.