Alimentation réseau analogique et aiguillages par Arduino

[loulout]

Bonjour,

Comme indiqué dans le topic "LOCODUINO - l'Arduino pour le train miniature", j'utilise ce forum en attendant que le site Locoduino refasse surface. Et je précise que je suis plutôt débutant dans les domaines Arduino, électricité, ..., mais cela se verra d'après mes questions...

J'ai réalisé une petite centrale DCC sur Arduino (avec une Uno Wifi Rev2) pour un tout petit réseau digital HO (aucun aiguillage), centrale commandée par une petite appli Android maison via Bluetooth BLE. Je souhaite maintenant gérer un petit réseau analogique HOm avec 3 aiguillages motorisés de manière automatique (l'appli Android pilotant la carte Arduino), si possible avec la même carte Arduino utilisée par le réseau digital.

J'ai donc 2 questions principales concernant le choix de la technique utilisée pour l'alimentation des voies d'une part, et pour la commande des aiguillages d'autre part, ceci avec une carte Arduino :
- comment envoyer du 12V continu sur les voies du réseau ?
- comment piloter 3 moteurs d'aiguillages (des Peco Twistlock dans mon cas) ?

Pour les moteurs d'aiguillages, je pense qu'il existe 2 techniques distinctes : soit en numérique avec un décodeur d'aiguillages, soit sans décodeur.

Je souhaiterais adopter la solution la plus simple possible (et la moins onéreuse !) avec un minimum de composants, branchements, ... car, autant je peux me satisfaire de passer du temps à coder l'appli Android (qui gèrera les infos reçues du réseau et enverra les ordres à la carte Arduino), autant je préfère alléger le plus possible la partie électricité/électronique, n'étant pas du tout expert dans ce domaine.

Je m'adresse donc à toute personne de bonne volonté pour me conseiller...

[jc59]

Bonjour,

Pour le capteur à effet Hall dont il est question sur l'autre fil, il sera plus pratique d'utiliser un capteur seul collé entre deux traverses de la voie, les pattes pliées à 90°soudées à 3 fils fins (isolés par de la gaine thermorétractable) passant dans un trou de quelques mm. Le fonctionnement et les branchements seront pratiquement les mêmes qu'avec un module.

Concernant la tension de 12 V que tu souhaites sur les voies, l'Arduino possède des sorties PWM (Pulse Width Modulation) ou MLI (Modulation de Largeur d'Impulsions) en français. Avec ce signal appliqué à l'entrée d'un module du genre L298N (pont en H), tu obtiendras une tension variable, et donc la variation de vitesse des trains ainsi que l'inversion de sens.

Les moteurs d'aiguillages Twistlock comportent des bobines appelant un courant très élevé (jusqu'à 3 A). Tu pourrais certes les commander en impulsions par des sorties de l'Arduino grâce à des transistors (de puissance, protégés par des diodes de roue libre en raison des surtensions créées à l'ouverture par ces bobines) à partir d'une alimentation (peut-être à décharge capacitive) pouvant fournir de tels courants.
Je te conseillerai plutôt des servos. Des modèles du genre SG90 peuvent être commandés directement à partir de l'Arduino (et facilement grâce à la bibliothèque servo). De plus, tu obtiendras un mouvement lent plus réaliste et plus silencieux.

Jean-Claude

[loulout]

Merci jc. J'ai besoin de quelques explications complémentaires concernant l'alimentation analogique et les moteurs. Comment fait-on varier la vitesse et le sens ? Si on utilise des servos, c'est en remplacement des moteurs ou c'est en complément ?

[jc59]

Bonsoir,

Pour un moteur à courant continu, comme celui d'une loco notée 12 V DC, la vitesse varie entre 0 et Vmax en lui appliquant une tension continue variable entre 0 et 12 V. On inverse le sens de rotation en inversant la tension (on permute les fils + /-)
Sans entrer ici dans les détails de son fonctionnement, cette tension (de valeur moyenne) variable peut aussi être obtenue en sortie d'un module PWM comme je le citais ci-dessus. Ce module permet aussi l'inversion du sens de rotation.

Le terme "moteur d'aiguillage" est employé de manière générique pour désigner le système qui va déplacer les lames mobiles de cet aiguillage. Selon le cas, il comporte des solénoïdes (bobines) comme le Twistlock, un moteur à courant continu comme les moteurs lents MTB, ... ou un servo.
Le servo seul suffit au déplacement (je posterai des photos demain). Il faut juste lui ajouter un inverseur si tu as des aiguillages Electrofrog (au coeur métallique conducteur, par opposition à l'Insulfrog au coeur isolé)

Jean-Claude

[loulout]

Effectivement j'ai vu qu'il faut utiliser le PWM ou un module PWM. Mais comment ça se passe ? Est-ce déjà intégré à la carte Arduino ? Comment fait-on varier le voltage et la polarité avec le PWM et Arduino ?

Et comme j'ai déjà les moteurs Twistlock (j'ai des aiguillages Peco HOm, ce sont les seuls qu'on peut trouver facilement pour cette échelle), je préférerais les utiliser. Mais si quelqu'un avait l'expérience Twistlock/Arduino, ça serait pas mal. Je peux me tourner vers des servos mais est-ce qu'ils peuvent s'adapter à des aiguillages HOm ?

[jc59]

Bonjour,

Voici quelques liens :

- Module PWM. Le signal PWM est généré par l'Arduino mais ses sorties ne peuvent fournir un courant élevé. Le module comporte des transistors de puissance supportant ce courant et la structure en H permet l'inversion de polarité en sortie :
https://passionelectronique.fr/tutoriel-l298n/

- Utiliser un potentiomètre et récupérer la tension variable qu'il délivre sur une entrée analogique de l'Arduino :
https://arduino-france.site/potentiometre/

Exemple :
https://www.firgelliauto.com/fr/blogs/tutorials/motor-driver-speed-control-with-an-arduino#:~:text=UNE%20le%20potentiom%C3%A8tre%20estune,pour%20d%C3%A9finir%20une%20vitesse%20variable.

Un exemple complet :
https://electrotoile.eu/arduino-variation-vitesse-moteur-courant-continu.php?expand_article=1

- Piloter un servo à l'aide d'un Arduino :
https://arduino-france.site/servo-arduino/

Voici un support simple (cornière plastique) que j'utilise pour mes servos :

L'amplitude est réglable par la commande, en plus de la longueur du palonnier. Le montage peut donc s'adapter à toutes les échelles. En utilisant de la corde à piano pas trop rigide (0,8 mm), l'appui en butée est suffisamment ferme sans faire forcer le moteur ni la mécanique du servo.
Le système peut être adapté à des barrières de passage à niveau ou des fermetures de portillon en rotation.


Si tu as besoin d'un inverseur pour des aiguillages Electroforg, Decapod distribue d'excellent kits à cet effet :

Concernant le pilotage d'un Twistlock par un Arduino, je peux te proposer un ou deux schémas de principe, mais je n'en ai pas à disposition pour faires des essais. De mémoire, il y a sur Locoduino des exemples de commande de solénoïdes par Arduino. Tu pourras t'y reporter dès que le site sera à nouveau opérationnel.

Jean-Claude

[loulout]

Merci jc pour toutes ces infos. Perso, j'ai un Motor Shield Arduino qui devrait convenir à la place du L298N de base. Je testerai prochainement les exemples de code Arduino pour inverser le sens de marche et la vitesse.

Pour les moteurs d'aiguillage, je vais quand même essayer d'utiliser les Twistlock pour ce petit réseau HOm et attendre que Locoduino remarche pour voir les branchements et les éventuels composants nécessaires. Mon revendeur m'a aussi parler de décharge capacitive et m'a indiqué que les moteurs Peco sur table ne convenaient pas pour les aiguillages HOm sans modification. Je vais aussi me renseigner sur un forum dédié aux échelles HOm et HOe pour connaitre les retours sur l'utilisation du Twistlock.