Le cablage du réseau

Il consiste à faire les connections électriques entre les moteurs d’aiguillage, les relais, la centrale DCC et l’alimentation des aiguillages.
Mais aussi les liaisons entre les cantons, les modules de détection, la centrale DCC et l’alimentation 5 volts.

Pour effectuer le cablage de façon confortable, J’ai positionné le chassis du réseau verticalement sur 2 tréteaux.
On peut ainsi être assis et faire face au dessous du réseau.
Pas besoin de se contorsionner sous le réseau pour faire des soudures périlleuses.

Cablage en cours

Avant de débuter, il faut définir les besoins en fils électriques et leur différentes sections.
J’ai commandé mes fils électriques au comptoir du cable.

Tous les fils sont en Fil électrique H05VK cuivre souple:
Le BUS DCC qui alimente les voies est en section de 1 mm² (0.32€ le m):
10 m en rouge
10 m en noir

Les fils des aiguillages sont en section 0,75 mm² (0.26€ le m):
10 m en violet Alimentation +18V
20 m en blanc bobine aiguillage droit
20 m en gris bobine aiguillage dévié
20 m en bleu Alimentation 18V masse

Les fils des cantons sont en section 0,5 mm² (0.22€ le m):
20 m en rouge feeder DCC
20 m en noir feeder DCC
10 m en orange Alimentation +5V
20 m en marron Alimentation 5V masse et coeur aiguillage
20 m en bleu signal détection

J’ai commencé par cabler les platines relais de commande d’aiguillages à la carte arduino MEGA.
Les platines sont opto-isolées électriquement de l’arduino.

Cablage Base Station DCC++

Voici le schéma des platines relais:

Schéma platines relais

Il faut enlever le jumper entre VCC et JD-VCC.
Connecter le +5V de l’arduino, mais ne pas connecter le GND arduino.
Connecter les 24 pins de commande de l’arduino (12 aiguillages, 24 bobines). Elles sont actives au niveau bas.
Connecter l’alimentation 5V séparée à JD-VCC et à GND.

J’ai ensuite cablé chaque aiguillage selon le schéma suivant:

Cablage moteur aiguillage

J’ai du souder une diode aux bornes de chaque bobines pour éviter les parasites néfastes à la liaison USB entre le PC JMRI et la base station DCC++.

Lorsqu’on alimente une bobine et que l’on interrompt son alimentation, une surtension apparait à ses bornes.
La surtension se transforme en arc électrique au niveau des contacts et des parasites sont émis.
Lors de mes premiers tests, ces parasites plantaient le programme JMRI.

Pour remédier à cela il faut ajouter une diode (dite de roue libre) aux bornes des bobines.
A la coupure de l’alimentation, le courant inverse généré par la bobine peut se décharger dans la diode.

Pour une commande ON/OFF d’un solénoïde, une diode de redressement quelqonque fait l’affaire.
Il suffit que sa tension inverse soit plus grande que la tension d’alimentation et que son courant direct max soit plus grand que le courant dans la bobine.
Le tout avec un bon facteur de sécurité.
J’ai mis des 6A10 (6A, 1000V), ça coûte 1€ les 10… (sur Ebay)

Pour alimenter les bobines, j’utilise une alimentation de laptop 18V DC 4A.

Concernant l’alimentation du coeur des aiguillages, c’est l’inverseur PL13 PECO (monté sur chaque aiguillage) qui connecte l’une ou l’autre des bornes feeder DCC.

Cablage coeur aiguillage

Pour connecter les feeders DCC soudés à chaque élément de voie aux fils du Bus DCC, j’ai utilisé des connecteurs rapides de ce type:

Connecteur rapide

Pour finir, j’ai cablé les 5 détecteurs 4 voies aux 20 cantons:

Cablage module détection

les 20 signaux de détection sont connectés à l’arduino MEGA de la base station DCC++ via un circuit imprimé fait maison qui regroupe des connecteurs à vis.

Pose de la voie

Pour une bonne isolation phonique, la voie est posée sur une semelle en dépron de 3mm d’épaisseur et de 33 mm de largeur.
Les bords sont biseautés avec du papier de verre pour imiter le remblai.
La semelle est peinte en marron (acrylique) avant la pose des voies.
La semelle sera ensuite recouverte de ballast.
Comme j’ai imprimé sur plusieurs feuilles A4 le plan du réseau,
j’ai pu reproduire le traçé en me servant de papier cuisson comme papier calque.
J’ai pu ainsi procéder à la découpe de toutes les semelles en dépron.

Semelles dépron

Le réseau étant constitué de 2 bouces imbriquées, il y a 2 rampes principales en jaune et bleu sur le plan.
Il y a aussi en rose la rampe qui va à la gare supérieure.
La rampe intérieure jaune monte de A vers B.
La rampe extérieure bleue monte de C vers D.
La rampe supérieure rose monte de D vers E.

Plan rampes

J’ ai découpé avec une scie sauteuse les rampes qui font 45 mm de largeur
dans une planche de contreplaqué de 5 mm d’épaisseur.

Découpe des rampes
Rampes découpées

Pour le calcul des hauteurs de rampe, j’ai utilisé un tableur.
J’ai mesuré la longueur des rampes sur le plan et la hauteur à atteindre.
Le tableur a calculé ensuite la hauteur de la cale à insérer tous les 10 cm.
Les rampes extérieure et intérieure font moins de 2,3% ce qui est sans problème.
La rampe vers la gare supérieur fait elle 4% c’est la limite qu’il faut éviter de dépasser.

Calcul des rampes avec un tableur

Pour l’utilisation ultérieure de la signalisation et l’exploitation avec le logiciel JMRI,
j’ai décidé de diviser le réseau en un certain nombre de cantons.
Il faut prévoir d’intercaler une éclisse isolante (PECO SL-311) d’un coté de la voie entre chaque canton.

Sur le schéma, chaque zone colorée représente un canton. Il y en a 20 en tout.

Plan des cantons

Pour chaque aiguillage, il faut également isoler le coeur de l’aiguille avec 2 éclisses isolantes.
C’est important de prévoir tout cela à l’avance et il vaut mieux faire un shéma avant de commencer la pose de la voie.
J’ai commencé par fixer la voie sur la partie plate.
Je pose d’abord les aiguillages (et leur moteur) que je relie ensuite par la voie flexible.
J’ai collé la semelle dépron avec de la colle blanche souple Flexiplé commandée chez Rougier & Plé.
Elle est plus économique que la colle Anita Décor souvent préconisée.

Ensuite, j’ai peint la voie et les aiguillages avant de les fixer.
J’ai utilisé de la peinture Humbrol diluée à l’essence F.
Les rails au Humbrol 113 (rouille mat) en épargnant les extrémités et les contacts électriques.
Les traverses avec une couche de 29 + une couche à sec de 84 et un jus dilué de 70.

Chaque tronçon de rail (canton) doit être alimenté individuellement par le « bus DCC ».
Ne pas croire que les éclisses (PECO SL-310) entre chaque rail suffisent à laisser passer le courant.

J’ai choisi les couleurs de fils électriques rouge et noir pour chaque pôle DCC.
Il en va de même pour les aiguillages qui en plus ont le coeur alimenté spécialement par un switch PECO PL-13 collé sur chaque moteur PL-10E.
Le coeur de l’aiguille est en effet alimenté tantôt par un pôle DCC tantôt par l’autre pôle DCC selon la position de l’aiguillage.
J’ai donc soudé à l’étain 3 fils de 0,5 mm² (environ 30 cm de long) sur chaque aiguillage: un rouge un noir et un marron pour le coeur.
Mais Il faut prévoir avant soudure l’emplacement du passage des fils et pointer puis percer leur passage. J’ai utilisé un forêt à bois de 4 mm.
Pour le passage de la tige de commande de l’aiguillage, j’ai perçé un trou de 8mm avec un forêt à bois.
Mais j’ai préalablement découpé avec un emporte-pièce de 8mm la semelle en dépron pour éviter de déchiqueter le dépron en perçant.

Une astuce, pour aligner correctement le moteur d’aiguillage sous le plateau:
Marquer sur le dépron et le contreplaqué l’axe de déplacement de la commande d’aiguillage.
Percer le plateau avec un petit forêt (1mm) 2 trous de part et d’autre de l’aiguillage sur cet axe.
Sous le plateau, repérer les 2 trous et tracer l’axe passant par les 2 trous.
C’est sur cet axe qu’il faut aligner la fixation du moteur à l’aide du support PECO PL-9.

Une fois les trous effectués les aiguillages sont collés en place avec la colle Flexiplé.
Juste avant le collage, il convient d’introduire les éclisses isolantes et métal aux extrémités de l’aiguillage selon le plan des coupures.
Les coupons de voie flexible sont coupés ensuite aux bonnes dimensions pour relier les aiguillages.
J’ai utilisé une pince coupante spécialement prévue à cet effet: la Xuron 2175B, bien pratique.

Comme on doit souder également les fils de 0,5 mm² d’alimentation il faut repérer sur la semelle en dépron leur emplacement et percer à 4mm.
Pour maintenir en place la voie pendant le collage (Flexiplé), j’utilise des poids répartis tous les 15 cm environ.
J’utilise aussi des clous PECO ST-280 que je pointe sur les traverses.

Collage de la voie

J’ai aussi effectué la découpe à la scie sauteuse pour encastrer la future plaque tournante (PECO NB-55).

Début de la pose de la voie

L’étape suivante a été la découpe et le collage des cales des rampes.
Pour une transition en douceur, il a fallu auparavant émincer le début des rampes par rabotage sous le contreplaqué. Plutôt fastidieux…
J’ai utilisé des tasseaux de 30 x 8 mm pour les cales. Collage à la colle blanche à bois, répartition de poids pour faire pression pendant le collage.

Collage des cales des rampes

La pose de la voie sur les rampes a été ensuite effectuée comme décrit précédemment.

Pose de la voie sur les rampes

Pour obtenir au final ce résultat.

Voie en partie posée

A ce stade, le dessous du réseau ressemble à ça:

Dessous du réseau après pose de la voie

Le chassis du réseau

chassis 3D

Il est construit en contreplaqué de 10 mm d’épaisseur.
C’est une construcion en caissons pour avoir une meilleure rigidité de l’ensemble.

La hauteur des flancs est de 15 cm.

2 planches extérieures de 1400 x 150 mm
2 planches extérieures de 800 x 150 mm
2 planches intérieures de 800 x 150 mm
1 planche intérieure 1380 x 150 mm

planche intérieure transversale
planche intérieure longitudinale

J’ai fait une série de trous de 32mm de diamètre avec une scie cloche pour prévoir le passage des fils électriques du cablage.

L’ensemble des planches est assemblé par collage à la colle à bois et vissage.

Les pieds ont une hauteur de 1m et une section de 45 x 45 mm.

Ils seront fixés plus tard, une fois la voie posée et le cablage effectué.

Une planche de contreplaqué de 5 mm d’épaisseur de 1400 x 820 mm est fixée par vis sur le chassis.

J’ai acheté une deuxième planche aux mêmes dimensions dans laquelle seront découpées les rampes du réseau.

chassis bois