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Salle de TP d'Arduino

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Modérateur: MOD

Re: Salle de TP d'Arduino

Publié: Mar 22 Mars 2016, 18:46 
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Et voila la modif
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lgperrin
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Re: Salle de TP d'Arduino

Publié: Dim 19 Juin 2016, 00:01 
Cela fait quelque temps que nous ne nous sommes pas réunis dans cette salle de T.P. Je vous avais lancé un défi :

Exercice N°3 : un véritable B.A.L à quatre cantons.

Il s'agit donc de faire circuler deux trains sur une portion de réseau constituée de quatre cantons sans qu'ils se rattrapent.

Voici le plan de mon locodrome. Il s’agit d’un ovale de voie, comme on peut en trouver dans les coffrets de début. Il est constitué de 12 rails courbes et 4 rails droits (voir en page 6 de ce forum).


Bien sûr, il fallait arriver à ce résultat en utilisant un module Arduino ou un microcontrôleur. Peu de monde a répondu à ce défi et les choses en sont restées là ; j’espère relancer un peu la dynamique. Pour ma part, j’ai un peu travaillé à ce concept et j’ai réussi à faire circuler deux locomotives sur mon locodrome.

Sauf que … en fait … :? euh, j’ai un peu triché… :oops:

Je n’ai pas utilisé de µC, mais des modules électroniques qu’on trouve dans le commerce. J’aurais pu passer sous silence ce moment de honte, mais en fait, tout était planifié pour voir le principe que devrait reprendre Arduino. Et l’expérience m’a permis de comprendre quelles seraient les meilleures solutions à adopter. Je vais donc vous faire part de mes réflexions.

Les modules utilisés sont des ST-MOD-302 ; je ne peux citer le commerçant (règlement du forum) mais je peux vous dire que celui-ci est extrêmement sérieux ; j’ai reçu mon matériel en moins de 8 jours et j’ai entrepris une petite discussion par mail avec le responsable pour avoir son avis technique et les réponses ne se font jamais attendre.

Ces modules sont conçus pour des cantons monoblocs : une seule zone par canton. Si un canton est occupé, le canton en amont n’est pas alimenté ; rien de plus simple. Le module gère aussi un signal à 2 feux vert-rouge (le défi était pour un signal de type B.A.L à trois feux, mais il faut bien commencer simplement). Un module est donc muni de 4 fils pour la détection et l’alimentation et 4 autres fils pour les feux. Tous ces fils ont des couleurs différentes et en suivant la notice PDF téléchargeable sur le site, on ne peut pas se tromper. Le fil bleu sert à alimenter le canton et le fil violet à détecter un train.

J’ai donc câblé mon locodrome pour avoir 4 cantons monoblocs, comme le montre la figure suivante.

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Le fait d’avoir mis des dominos pour alimenter mes portions de voie me permet de créer des cantons comme je le veux. Ici, le rail extérieur est continu (grâce au fil noir) et le rail intérieur est divisé en 4 (ZA et ZPV sont réunis grâce au cavalier marron), ce qui constitue 4 cantons. Les signaux trois feux ont été raccordés en ne considérant que deux feux vert et rouge.

Sur la figure suivante, les rectangles oranges représentent les modules. Les fils alimentant les signaux ne sont pas représentés. Pour chaque module, le fil violet détecte sur le canton N+1 et le fil bleu alimente le canton N.

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Une fois le câblage bien vérifié (plutôt deux fois qu’une ! :geek: ), je mets une seule locomotive sur les rails et lui fais parcourir le locodrome. Je constate que les signaux lumineux attestent bien de la progression de cette loco, preuve que les modules détectent bien la loco et gèrent bien les signaux.

Pour voir s’ils remplissent leur rôle d’alimentation des cantons, je mets une deuxième loco sur le locodrome, cette dernière étant plus rapide que la première. Je règle la vitesse au minimum tout de même et constate qu’il faut très peu de temps pour que les deux engins s’arrêtent (à l’opposé l’un de l’autre ou à 180° si vous préférez) avec tous les signaux au rouge et que tout le système se bloque. Je vérifie qu’il n’y a pas de court-circuit ; rien de ce côté-là. Que se passe-t-il ? :roll: :?:

La nuit suivante me permet de trouver la réponse (au détriment de mon sommeil :mort: ) et un nouvel essai me prouve que c’est la bonne réponse. Ayant réglé la vitesse de mes locos au minimum, elles n’ont plus assez d’inertie et ont tendance à s’arrêter instantanément ou presque. Si la loco A s’arrête à cheval sur les cantons 1 et 2 et la loco B s’arrête à cheval sur les cantons 3 et 4 (les deux locos étant à 180° l’une de l’autre), alors le système (c’est-à-dire les modules) considère que tous les cantons sont occupés et doit couper l’alimentation de tous les cantons en amont, donc de tout le circuit. Et les signaux sont bien au rouge, comme prévu. Tout se passe donc normalement et dès que je mets un peu plus de sauce sur mon transfo, j’observe le bon fonctionnement de l’ensemble. Il faut donc régler le courant du transformateur pour donner un peu d’inertie aux locomotives ; premier point à prendre en considération.

La position du signal lumineux est aussi un autre problème. En effet, le signal doit s’allumer peu de temps après qu’un engin passe son travers (comme dans la réalité) et l’engin suivant, respectant ce signal, doit s’arrêter un peu avant celui-ci. Ici, les cantons sont monoblocs et relativement longs (un quart du circuit). Si le premier point est assez bien respecté, le deuxième ne l’est pas du tout car l’engin suivant s’arrête en début de canton, donc loin encore du signal. La solution de mettre le signal au milieu du canton ne fait qu’aggraver le premier point sans vraiment résoudre le deuxième. La solution de faire des cantons plus courts n’est pas réaliste non plus, car des cantons courts, cela n’existe pas à la SNCF. Il est donc indispensable de recréer des cantons avec une zone d’arrêt en bout ; deuxième point à prendre en considération.

Je recâble donc mon locodrome comme je l’avais prévu initialement et je décide qu’un module surveillera l’occupation uniquement de la ZPV du canton suivant et, en fonction, alimentera ou non la ZA du canton. Avec ce système, les zones d’arrêt ne sont pas surveillées, mais c’était aussi le cas pour le système ACEMO (et ceci n’est guère important vu que notre circuit ne comprendra que deux trains en même temps).

La figure suivante montre le câblage : le fil violet sert à détecter sur la ZPV du canton N+1 et le fil bleu sert à alimenter ou non la ZA du canton N (ceci pour les 4 cantons). On a bien sûr retiré les cavaliers qui reliaient ZA et ZPV pour chaque canton. ZA est alimenté par le fil bleu du module de canton ; il faut aussi alimenter ZPV. Le fil marron en pointillés remplit ce rôle, et il représente des modules ST-350 que vous pouvez commander en même temps que les modules ST-302 pour un prix dérisoire ou bien les fabriquer vous-mêmes en câblant deux diodes en série et une diode tête-bêche en parallèle pour garder la marche arrière (qu'on n'aurait pas avec simplement deux diodes en série).

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Cette configuration fonctionne et maintenant la locomotive la plus rapide s’arrête juste devant le signal (celui-ci étant passé au rouge au moment où la locomotive lente était par son travers). Je vous passe la façon de relier les signaux aux modules car elle est très simple et bien décrite dans la documentation des modules (le courant peut être pris sur la sortie accessoire du transformateur ou bien sur une alimentation à part ; personnellement, j’ai utilisé une banale pile de 9 V). Pour que les signaux s’allument, il faut au moins une tension de 2 V pour le courant d’alimentation des voies. Si le transformateur est à zéro, les signaux restent éteints alors qu’il serait plus réaliste qu’ils restent allumés ; troisième point à prendre en considération.

D’après le commerçant, il doit y avoir moyen de surveiller aussi les ZA en pontant ZA et ZPV avec une résistance de 2,2k ; il m’a semblé que cela marchait mais je n’ai pas pu essayer dans de bonnes conditions car ma locomotive rapide a eu un problème technique qu’il me faut maintenant résoudre.

Voilà, j’ai déjà appris bien des choses avec cette petite expérience et je n’ai plus qu’à transposer tout cela avec un module Arduino. Un grand merci à Pascal, responsable du commerce qui m’a vendu les modules, pour ses réponses à mes mails et ses propositions de modifications concernant l’utilisation des modules. :wink:

Correction : précision sur le fil marron en pointillés de la dernière figure.
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Re: Salle de TP d'Arduino

Publié: Sam 25 Juin 2016, 22:28 
Comme je vous le disais, ce montage à partir de modules du commerce m'a permis de mieux prendre en considération le cahier des charges de mon B.A.L géré par Arduino. L'article précédent mettait en lumière trois points à prendre en considération.

1er point : l'inertie à donner aux locos, pour être certain qu'elles ne s'arrêtent pas à cheval sur deux cantons, peut être remplacée par une simple temporisation qui attendra un petit moment avant de couper le courant sur la ZA. Ainsi, la loco qui a déclenché sera bien au-delà de la ZA.

2ème point : les cantons auront systématiquement une ZA pour que l'arrêt des trains se fasse devant ce signal et non trop loin en amont.

3ème point : Arduino gèrera les signaux en fonction de l'occupation des cantons, ce qui fait que l'allumage des feux de signaux sera complètement indépendant du courant sur la voie. Cet exercice a déjà été réalisé donc n'est plus un problème.

Reste à créer l'électronique de détection d'occupation. J'ai publié un montage sur le forum "Démarrer en électronique" mais ce montage a l'inconvénient de ne pas fonctionner si le courant sur la voie est nul. Ceci n'est pas forcément une grosse contrainte pour un circuit où seulement deux trains tournent en rond. Ce système peut aussi être remplacé par un autre avec tension supplémentaire sur la voie ; plusieurs schémas existent dans la littérature pour cela.

Enfin, il serait bon de détecter un convoi aussi sur la ZA et pas seulement sur la ZPV. Il serait également bon de prévoir que la ZPV puisse servir à faire ralentir le train avant sa présentation en ZA.

Comme vous le voyez, encore beaucoup de pain sur la planche... :wink:

Et vous, où en êtes-vous ? :?: :)
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Re: Salle de TP d'Arduino

Publié: Lun 27 Juin 2016, 21:59 
Voici un projet en cours à l'UAICF Nevers-Vauzelles : on a commencé par réaliser un locodrome avec des modules de 80 x 60 cm pour faciliter le transport, le stockage, la mise en oeuvre... Un réseau de test ou démonstration de 2,40 m x 1,20 m se transporte ainsi dans une petite voiture citadine. Aucun décor n'est prévu et toute la partie électrique / électronique sera accessible et visible.

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Vue avant cablage des cartes Arduino

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Schéma de principe du réseau complet


La configuration de base comprend 4 modules pour créer une boucle et 2 autres modules de voies droites peuvent être ajoutés. Dans cette dernière configuration, une boucle comprend 4 cantons divisés en 2 zones chacun de 50 à 70 cm environ.

Plusieurs bus sont prévus pour l'ensemble des cartes : alimentation 7-12 volts, DCC, bus CAN.

Des emplacements sont prévus pour disposer des cartes Arduino et breadboard pour les essais.

Les supports des connecteurs ainsi que les supports des servomoteurs sont réalisés en PLA avec une imprimante 3D Reprap.

Cette configuration permettra de réaliser des essais en courant analogique ou DCC.

Le cahier des charges du projet en cours est le suivant :

1 - Un Arduino NANO par canton ;
2 - Pilotage en DCC avec détection par consommation de courant ;
3 - Système de gestion des arrêts et ralentissements automatiques des engins en fonction de l'occupation des cantons et de la position des aiguillages en utilisant le principe du signal DCC asymétrique ;
4 - Communication entre les cantons (état d'occupation, position des aiguillages) en utilisant le bus CAN ;
5 - Gestion des signaux (Vert, Rouge, Jaune, Carré, Ralentissement 30/60, Rappel de ralentissement,...) pour chaque sens de circulation ;
6 - Commande des aiguillages par servomoteur (jusqu'à 3 aiguillages par canton).

La carte du canton devra être standard avec un minimum de paramétrage.

L'utilisation devra permettre d'activer ou pas la gestion des signaux, des arrêts et ralentissement, c'est-à-dire une gestion à la carte en fonction des souhaits de l'utilisateurs.

Actuellement, le projet est à l'étape 4 sur le plan électronique. La pose de voie des itinéraires d'évitement n'est pas encore réalisée.

Le retour d'expérience du projet fera l'objet d'une présentation spécifique.
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Re: Salle de TP d'Arduino

Publié: Mar 28 Juin 2016, 16:31 
Voilà un joli projet qui sera riche d'enseignements.

L'idée d'un Locodrome est très intéressante ; depuis que j'ai construit le mien, je travaille plus avec lui que sur mon propre réseau. Les deux n'ont pas la même finalité bien entendu ; le réseau est plutôt pour le côté décoration et le locodrome pour mettre au point des solutions techniques. Et donc les deux se complètent. Et quand la technique me prend la tête (oui, cela arrive... :oops: ), je suis bien content d'aller me détendre en allant peindre ou en floquant.

Pour la phase 4 de ce projet (communication par bus CAN), il y a beaucoup à apprendre du site locoduino.org qui a déjà traité le sujet. Mais vous connaissez bien sûr !

J'en reviens maintenant à mon locodrome et ses quatre cantons. J'ai enfin eu le temps de réparer ma loco et de faire une petite vidéo. Pas de commentaires sur le "fouilli" :lol: du milieu SVP ; c'est expérimental :clown: et heureusement, mon réseau est mieux câblé. Je vais maintenant essayer de reproduire ce fonctionnement avec un module Arduino Uno pour gérer les quatre cantons et au passage résoudre les petites anomalies constatées sur la vidéo, comme ce faible signal rouge lorsque la loco aborde la section non surveillée. D'ailleurs, dans un deuxième temps, je surveillerai aussi l'occupation des zones d'arrêts ; ce sera mieux !

Pour la vidéo, cliquez ICI.
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Re: Salle de TP d'Arduino

Publié: Sam 25 Fév 2017, 19:20 
Cela fait quelques temps que cette salle de TP n’a pas été utilisée : elle est pourtant à la disposition de tous ceux qui expérimentent avec Arduino, quel que soit le projet.

Revenons là où nous nous étions arrêtés. C’est vrai que j’avais un peu délaissé ce projet, mais maintenant c’est reparti. Vous vous rappelez du défi qui avait été lancé :

Arduino a écrit:Exercice N°3 : un véritable B.A.L à quatre cantons.

Il s'agit donc de faire circuler deux trains sur une portion de réseau constituée de quatre cantons sans qu'ils se rattrapent.

Bien sûr, il fallait arriver à ce résultat en utilisant un module Arduino ou un microcontrôleur.


Les échanges entre Arduineurs et les expérimentations qui ont été faites nous ont tout de même permis d’avoir une meilleure idée de ce qui était possible (et nécessaire) de faire pour obtenir un B.A.L qui permette l’espacement de deux trains. J’ai donc repris ce projet et je suis arrivé à une solution pour un circuit à quatre cantons.

Matériel nécessaire :
- Un module Arduino Uno
- Une carte shield « Arduino 4 Relays »
- Quatre ILS
- Quatre signaux à trois feux (les miens sont bricolés pour montrer la faisabilité du projet, mais sur un réseau, c'est mieux d'utiliser de vrais signaux (Disque rouge, Drim 3D, etc.))

L’ensemble de nos réflexions a démontré qu’un vrai B.A.L qui tient compte de toutes les possibilités de formation de trains (loco et wagons, UM, pousse, etc.) est très vite complexe à mettre au point. Le B.A.L que j’ai réalisé est simplifié :
- Un seul sens de parcours
- Trains considérés comme ponctuels (autorails, draisines, loco haut-le-pied, trains courts sont préférables à des trains longs)
- Arrêt et départ brusque (analogique de base)

Malgré ces trois contraintes, ce B.A.L peut équiper un petit réseau et produire son effet.

Je vous laisse cogiter quelques temps pour proposer votre solution et vous donnerai la mienne prochainement. :wink:
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Re: Salle de TP d'Arduino

Publié: Ven 03 Mars 2017, 14:48 
Voilà, je viens de publier sur le site LOCODUINO cet article :
Block Automatique Lumineux avec la carte shield "Arduino 4 relays"

Cet article explique la solution que j'ai retenue pour réaliser un B.A.L simplifié à installer sur un ovale de voies de coffret de départ.

Il répond au cahier des charges de l'exercice (ou défi) que j'avais proposé dans cette salle de TP.

Sa principale qualité est sa simplicité de mise en oeuvre : pas d'électronique à concevoir, juste deux cartes achetées dans le commerce, un programme simple utilisant une bibliothèque toute faite, et la possibilité, si vous en avez envie, de l'améliorer vous-même. Son prix de revient est de l'ordre d'une quarantaine d'euros, hors signaux lumineux qui, eux, sont assez chers (mais vous pouvez vous limiter à en mettre uniquement dans les parties visibles de votre réseau).

En contrepartie de sa simplicité, il ne prend pas tous les types de trains en charge, mais je peux vous assurer qu'il produira tout de même un bel effet sur un petit réseau de débutant, comme en témoigne la vidéo en fin d'article.

Bien évidemment, ce B.A.L n'a pas la prétention de rivaliser avec le système décrit par Nicozea57 ICI. Les deux systèmes n'ont pas été conçus dans le même but, le mien étant de faire cogiter ceux qui suivaient mon cours d'électronique programmable, en se limitant à quelques fonctions.

Bonne lecture. :wink:
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