Motorisation maison pour
passage à niveau LMJ
Ce splendide passage à niveau est maintenant ultra répandu sur nos
réseaux. Produit apr la société LMJ (production française de surcroït
!), il représente une PN ancien avec les lisses verticales mobiles. Il
est magnifique et d'une finesse extraordinaire. Une fois construit, on
n'a qu'une seule envie : le voir bouger !
Cette page décrit la conception de la nouvelle motorisation.
Sommaire :
1/ Une motorisation pas à la hauteur :
LMJ a donc produit une motorisation (vendue séparément) destinée à ce
PN. Constituée d'un moteur à courant continu, d'un réducteur et de
quelques pièces en laison à assembler. C'est assez simple à mettre en
oeuvre. Mais....
...il n'est pourtant pas dans mes habitudes de dénigrer le travail des
autres, bien au contraire! Mais si j'ai été amené à concevoir une
motorisation perso c'est surtout parce-que celle fournie ne nous a pas
donné satisfaction. Lors de nos premiers essais avec ce moteur nous lui
avons reproché :
- Le bruit : car le réducteur à engrenages parallèles est réalisé avec des pignons injectés.... à la précision relative.
- L'extrême rapidité du mouvement. Car malgré une tension très
faible (pas évidente à trouver !!) , le moteur à courant continu est
victime de ses propriétés : il a du mal à démarrer en dessous de 3volts,
provoquant un démarrage éclair et le mouvement est expédié en moins
d'une seconde. Franchement, ce moteur n'est pas à la hauteur du kit.
- La difficulté de trouver une source de tension adaptée. La tension max est de 4.5v (voire moins pour un mouvement acceptable). Pas de bol, je n'avais que du 5v mini...
Donc inacceptable à nos yeux pour une exploitation réaliste.
J'ai donc revu totalement la motorisation ...
2/ Cahier des charges de la nouvelle motorisation :
Je me suis donc fixé le cahier des charges suivant :
La nouvelle motorisation devra :
- Etre silencieuse
- Etre BEAUCOUP plus lente que le kit d'origine
- Produire le son d'un passage à niveau
- Détecter les trains en amont et en aval
- Respecter la séquence d'abaissement et de montée
- Avoir un déclenchement manuel si besoin
- Gérer le clignottement des feux rouges
- Etre réglable (temporisations, vitesse de montée-descente,
clignottements, dimming des feux, tonalité et vitesse de sonnerie,
butées haute et basse)
Mouaip...rien que ça !
Il y aura donc un nouveau mécanisme et une nouvelle platine électronique pour toutes les fonctions ajoutée.
Je l'ai dit alors je le fais !
3/ Conception du mécanisme :
Comme à mon habitude, j'ai conçu le mécanisme avec SolidWorks afin d'optimiser le matériau et les formes.
Voici le résultat :
Description du mécanisme :
Le chassis gris est fixé sous la planche par 2 vis aux extrémités. La
pièce marron se trouve donc alignée avec la tige de commande verticale
du PN.
Le levier rouge est fixé directement sur l'axe du servomoteur (bleu).
L'extrémité de ce levier rentre dans la rainure du coulisseau horizontal jaune.
Ce coulisseau horizontal possède une rainure inclinée dans laquelle un index peut coulisser.
Cet index est lié au coulisseau vertical (marron).
Ainsi, le grand débattement du coulisseau horizontal va provoquer un petit déplacement du coulisseau vertical.
Ce coulisseau vertical possède un perçage dans lequel on insère la tige de commande du PN.
Le déplacement vertical est de 4.7mm au maximum, vers le bas. C'est plus que nécessaire mais ça permet des réglages fins.
Une motorisation ne commande qu'une seule barrière. Ainsi, les deux
barrières peuvent être commandées séparément (comme en réalité)
Dimensions :
Le seul impératif c'est que le coulisseau vertical se trouve en face de la tige de commande. L'orientation n'a pas d'importance.
Pour le réglage de la butée du bas, c'est archi-simple :
- On positionne le servomoteur en position "basse" en laissant une petit course complémentaire
- on place la barrière à l'horizontale, calée sur son support.
- On prend soin d'insérer la tige de commande dans le coulisseau vertical.
- On serre les deux vis qui maintiennent le bas de la tige. L'assemblage est terminé.
Pour le réglage de la butée haute, on actionne le mécanisme pour l'amener en position ouverte. On ajuste la butée "haute" dans les paramètres du circuit de commande. Réglage Terminé !
La réalisation fait évidemment appel au prototypage rapide. J'ai
utilisé pour cela mon nouveau joujou (voir la page sur mon imprimante
3D).
Les pièces doivent s'imbriquer précisément sans toutefois bloquer le fonctionnement.
Mise en place
(
Je posterai quelques photos de la partie mécanique dès que le confinement sera terminé. Pour l'instant le club est fermé.)
4/ Réalisation de la platine de commande :
Pour ce système, il fallait respecter au mieux la séquence de fermeture des barrières, et tout cela de façon automatique :
- Déclenchement des feux et de la sonnerie dès la détection d'un train
- Descente des barrières "d'entrée" après une temporisation (réglable évidemment)
- Descente des barrières "de sortie" après une temporisation (réglable aussi)
- Arrêt de la sonnerie dès que les barrières sont totalement descendues
- Attente du passage du dernier wagon.
- Après un délai (réglable ça va de soi) : extinction des feux et ré-ouverture des barrières
J'ai donc commencé par plancher sur la séquence de fonctionnement :
Le diagramme ci-dessus correspond au fonctionnement pour une double voie. Ca reste simple.
Le diagramme suivant montre la séquence à utiliser pour un PN situé sur une voie unique.
La différence est ténue mais il faut l'envisager sinon il y aura comme
un beug '. Le problème consiste surtout à ne pas prendre en compte le
capteur "aval" lorsque le train s'éloigne.
Pour l'utilisateur il n'y a qu'un simple réglage à faire pour passer du mode "voie double au mode "voie unique".
Compte tenu de ce cahier des charges, l'utilisation d'un microcontroleur est indispensable (chouette !! 
).
Il devra assurer la commande des 4 servomoteurs, le clignottement en
dimming des feux rouges, la génération du son de la cloche, la
détection des trains et l'interface de dialogue avec l'utilisateur. Le
plus gourmand en capacité c'est la mémorisation du son. Pour le reste,
on utilise les interruptions du µC et ça va bien.
Voici le schéma de la carte : Très classique finalement. Et ici, c'est
le cas général. Sur la platine du club j'ai ajouté des accessoires
divers et j'ai supprimé les servos 2,3 et 4.
Les entrées sont les capteurs et les 5 boutons-poussoirs.
Les sorties sont les 4 servos (2 en fait !) le haut-parleur et le feu clignotant.
Concernant les capteurs:
Tout ce qui est capable de fournir 5v ou 0v selon que c'est occupé ou
non est utilisable. Avec la société Drim3D nous avons fait le choix
d'utiliser des détecteurs infrarouges. Ca marche au quart de poil !
Mais si vous voulez utiliser un détecteur de courant ou une pédale de
voie, c'est bon aussi !
Voici à quoi ressemble ma platine : (vue côté composants)
Remarquez qu'une bonne partie des pattes du µC n'est pas utilisée...
L'ATmega n'est obligatoire qu'en raison de la capacité de mémoire
nécessaire pour le son de la cloche.
Pour le club, j'ai ajouté plein de trucs :
- Un relais inverseur pour un moteur CC au cas où on voudrait reprendre l'ancienne motorisation.
- Une détection de courant pour détecter toute loco sur la portion de voie du PN.
- Un relais pour stopper les véhicules FALLER
- Une sortie qui allume un emetteur infrarouge... aussi pour stopper les véhicules Faller. J'ai vu large....
Sur la sortie "Feux", on branche les diodes reliées aus signaux routiers. Directement, sans résistance complémentaire.
L'entrée "Manuel" sert à brancher un bouton poussoir de commande manuelle du PN (pour l'ouverture ou la fermeture).
Concernant le programme, je ne peux malheureusement pas le
diffuser. En
revanche, si vous souhaitez acquérir un PN entièrement motorisé avec la
soeur jumelle de la platine présentée ci-dessus, je vous invite à
contacter la société DRIM3D qui est en train de sortir le kit complet
du PN motorisé.
5/ Fonctionnement et vidéo :
(Je posterai quelques photos de la partie mécanique dès que le confinement sera terminé. Pour l'instant le club est fermé.)
A suivre très vite....
