Détection des trains par consommation de courant.




Un peu d'histoire en préambule :

Il fut un temps où on regadait passer nos p'tits trains, tels des vaches au bord d'une voie (excusez la comparaison), sans se soucier d'où ils viennent ni où ils vont...

...époque révolue !
Maintenant, c'est l'ordinateur qui contrôle tout ça. Mais l'ordi a beau dire "Meuh" parfois,  n'a ni cornes, ni queue, ni yeux pour "voir" où se trouve la loco.


Alors les fabricants ont imaginé diverses solutions pour pouvoir situer une loco sur un réseau, en plaçant des "systèmes" à plein d'endroits :
 - très basique et peu fiable : la pédale de voie (qui fait dérailler les loco au passage !)
 - un poil mieux et encore très utilisé : le contact reed ou ILS (pour interrupteur à lame souple). Sensible aux aimants, il suppose le montage d'un aimant sous  chaque loco ou wagon...pas toujours possible.
 - plus délicat :  La détection lumineuse ou infrarouge avec un emeteur-récepteur entre les traverses. Il existe plein de schémas. Au final ça donne un circuit compliqué, sensible aux parasites. Le coût peut être amélioré.
 - Encore mieux : La détection par code barre. Quasi-identique au précédent. Il a le mérite d'identifier le matériel. Mais ca reste cher et compliqué. Et il faut savoir traiter l'information derrière.
 - Toujours plus fort : La détection par GPS... alors là, on joue dans la cour des grands ! pas facile de faire mieux !

Dans la série "je-fais-tout-moi-même", je vous propose aujourd'hui une sixième solution : le module de détection de courant. C'est une solution intermédiaire par rapport à celles ci-dessus. Il détecte tout objet qui consomme du courant sur une portion de voie. C'est pas cher, très fiable, mais ne donne pas d'information sur la nature du matériel détecté.
Le circuit que je propose est compatible avec le module RM-88 ou RM-88-N de chez LDT. Il est prévu pour se brancher directement (broche à broche) dans ce module.

D'abord le principe :

La détection de courant repose sur le principe de chute de tension provoquée par d'une diode :

En absence de courant, la tension aux bornes de la diode est de zéro volts
Dès que le courant existe, même très faible ! la tension de 0.7 V apparait aux bornes de la diode. Cette tension augmente ensuite très peu lorsque l'intensité croît.  C'est exactement ce qu'il nous faut !  



Une résistance n'aurait pas fait aussi bien car la tension aurait augmenté exagérément avec l'intensité.
Evidemment, utiliser seulement 0.7V, est assez délicat, alors on va doubler cette tension en utilisant deux diodes consécutives :






Maintenant que nous avons obtenu une tension satisfaisante lors de l'occupation du canton, il faut pouvoir l'exploiter à notre avantage.

Nous allons utiliser cette petite tension pour allumer une LED :


La LED ne "consomme" qu'un peu moins d'un volt. La résistance est là pour éviter une surintensité dans la LED, ce qui la bouzillerait immanquablement !


Bon.... maintenant qu'on a de la lumière...on en fait quoi ??????
Simple ! il suffit d'éclairer un composant sensible à la lumière et qui va se comporter comme un interrupteur.... voyons....lequel..... BINGO ! Un photo-transistor !

On vient de fabriquer un OPTOCOUPLEUR !
Si la LED éclaire, alors le transistor laisse passer le courant. Si la LED est éteinte, le transistor ne laisse rien passer ! Simple !
Dans le commerce, il en existe de toute les dimensions :
 


Assemblons ces composants :


Cool ! On va pouvoir envoyer du courant INDEPENDANT DE LA TRACTION vers un autre composant pour commander un truc !

Oui mais y'a un problème : le courant DOIT pouvoir circuler dans les DEUX SENS !
Qu'à cela ne tienne, on va ajouter des diodes dans l'autre sens ! Et on utilise un optocoupleur possédant deux diodes tête-bêche à l'intérieur :


Ca y est ! on a obtenu le schéma de base du détecteur de courant ! On peut le fabriquer !

Suite à cet article, un internaute m'a envoyé une photo de son circuit réalisé sur ce principe :
 
Et je cite l'internaute en question : CA MARCHE NICKEL !
De mon coté, j'ai même placé mon doigt en travers des rails et ça l'a détecté !

ET VOILA ! C'est fait !Maintenant, il suffit de raccorder la "sortie" au module S88, (celui qui collecte toutes les informations) pour renvoyer l'info à la centrale DCC.


Quand le transistor laisse passer le courant, cela relie la "sortie" avec la masse. Le module S88 ne voit plus de tension...il sait que la loco est présente !
A l'inverse, lorsque le transistor est bloqué, alors le S88 voit le 5volts à travers la résistance de 100kOhms. Il sait qu'il n'y a pas de loco!
Elle est pas belle la vie ?


Evidemment, réaliser un circuit pour un seul canton ne présente que peu d'intérêt. Par définition, le découpage en cantons suppose que vous avez PLUSIEURS cantons sur votre réseau !
Et tant qu'on y est, autant adapter notre détection pour le module S88 de chez LDT... la version 16 entrées !
Voici ce que ça donne :


Eh oui ! ca fait beaucoup de diodes ! 16*4=64 au total. Je les ai positionnées l'une au-dessus de l'autre pour gagner de la place.

- Les 16 sorties du détecteur de courant (à droite) sont directement branchées dans le module S88 (à gauche).
- Les 16 cantons (rails) sont branchés dans les 16 dominos bleus. (flèche jaune)
- Le domino en bas à droite reçoit :
    - la masse DCC (c'est à dire le retour au commun de  la centrale) à droite,
    - le +12volts à gauche.  Et il ne faut pas oublier de brancher le 0 volt sur le domino central de la carte S88(celui qui est entouré).
- Les 4 circuits intégrés sont les optocoupleurs type 844, dont voici le schéma interne :

- Les traits rouges sont des fils utilisables pour allumer une LED sur le TCO. Mais en réalité, j'ai l'écran de l'ordinateur pour cela, alors franchement le TCO....c'est du temps perdu. Dans la version suivante j'ai abandonné ce détail.

Voici le typon de cette version : ainsi que l'implantation des composants : 




Depuis cette première version "compliquée", j'ai simplifié l'affaire et créé une version plus compacte  :
   
La "masse traction" est branchée sur le domino à l'extrême droite. La connexion à la masse du 5volts se fait par le plot central. Donc le câblage est simplifié de ce point de vue.
Ayant rencontré des problèmes d'interférences sur la carte d'un copain (Mario en l'occurence; bonjour à lui !), j'ai dû ajouter des condensateurs de 0.1µf aux bornes de chaque sortie des optocoupleurs (condensateurs de découplage). Plus de parasites ! Problémo résoluto !



Evidemment, n'hésitez pas à me contacter si vous avez des questions :
   stephane.ravazut@ac-orlezans-tozurs.fr 
(Attention : dans cette adresse j'ai volontairement introduit des erreurs pour tromper les serveurs automatiques. Vous enlèverez donc les lettres "z" )

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