Pour détecter la présence d’un train dans un canton, on utilise un circuit électronique qui détecte une consommation de courant dans cette zone. Les circuits classiques de détection de consommation de courant font appel à des diodes, mais ils ont 2 inconvénients: La chute de tension de 0,7V inhérente à l’emploi de diodes et l’exposition de celles-ci en cas de court circuit.
Le principe est de prélever une boucle du fil du circuit DCC qui alimente le canton et de l’enrouler autour du transfo. Le circuit est donc parfaitement isolé du DCC. J’ai utilisé le célèbre circuit de Paisley qui a fait ses preuves.
Le passage de courant DCC dans le canton va générer un courant induit dans le transfo qui va être amplifié par un transistor. Le signal est ensuite mis en forme par un circuit LM556 qui transmet l’information à l’arduino. Les transfos AS-103 sont disponibles chez Radio-Spares.
Schéma détection canton DCC
J’obtiens une sensibilité de 0,7 mA pour un circuit DCC de 15V (détection d’une résistance de 21,3 K Ohm dans le canton).
J’ai réalisé un circuit imprimé simple face de 100 mm x 50 mm qui regroupe 4 circuits de détection indépendants. Il s’alimente en 5V et les sorties sont au niveau bas pour une détection et au niveau haut en l’absence de détection.
Détection 4 cantons CAO PCB
Ci-joint les fichiers au format Eagle, ainsi que les fichiers Gerber pour la fabrication.
A l’origine, DCC++ est un projet open-source de l’américain Gregg E. Berman. Il utilise un micro-controlleur arduino pour générer des signaux de commande DCC. Ces commandes DCC sont utilisées pour contrôler les décodeurs DCC des locomotives et les accessoires du réseau. DCC++ permet de réaliser à moindre côut une centrale DCC compatible avec les logiciels de gestion de réseau JMRI et ROCRAIL. Le site Locoduino a décrit plusieurs articles en français consacrés à DCC++ et une bibliothèque arduino DCCpp lui a été dédiée.
C’est sur la base de ces articles que j’ai réalisé ma centrale. Il y a plusieurs façons possibles de réaliser une centrale DCC++. J’ai choisi d’utiliser un arduino MEGA car il comporte un grand nombre d’entrées/sorties. J’ai en effet 12 aiguillages donc 24 bobines à commander et 20 cantons à détecter (la présence d’un train). DCC++ peut gérer en effet des sensors sur les entrées de l’arduino et communiquer leur état au PC qui héberge JMRI.
A la base DCC++ utilise une carte amplificatrice « shield moteur » de 2 Ampères à enficher sur l’arduino, ce qui simplifie le cablage. J’ai choisi cependant d’utiliser des cartes moteurs LMD18200 un peu plus puissantes, 3 Ampères, à module indépendant. Il en faut 2, une pour la voie principale et une pour la voie de programmation des décodeurs de locomotives. Il faut également 2 petites cartes MAX471 qui détectent la consommation de courant et les court-circuits. Ces circuits semblent en fin de vie et ceux que l’on trouve aujourd’hui sur internet sont souvent défectueux. On lui préfère maintenant le MAX472 son frère qui ne se trouve pas hélas sous forme de module. L’alimentation fait appel à un bloc 15V 5A, alimentation de PC laptop classique. J’ai fixé ces différents éléments sur une planche de contreplaqué de 5 mm d’épaisseur qui prend place sous le réseau.
schéma centrale DCC++La Base Station DCC++
Pour la partie logiciel, j’ai téléchargé dans l’arduino MEGA la bibliothèque DCCpp de Locoduino. L’arduino une fois chargé avec son programme est capable de recevoir des commandes à l’intention des locomotives ainsi que des commandes d’aiguillage. De même, il est capable d’indiquer si un canton est occupé car il est relié à des modules détecteurs que j’ai réalisé également. Toutes ces informations transitent par sa prise USB qui est relié au PC qui héberge le logiciel JMRI. Le logiciel reçoit des commandes de l’opérateur, par exemple des commandes de direction et de vitesse de locomotive ou des commandes d’aiguillage. Le logiciel transmet alors ces commandes à l’arduino DCC++ qui les exécute en les envoyant sur la voie.
L’arduino MEGA n’est pa capable de commander directement les bobines des moteurs d’aiguillage. Il est relié à 24 relais qui commandent les bobines des 12 aiguillages (2 bobines par aiguillage). J’ai utilisé pour cela 3 modules bon marché de cartes 8 relais qui se trouvent facilement sur Ebay. Pour faciliter le cablage, je les ai fixés sous le réseau près de la base station.
Cartes Relais
Pour définir l’état d’un aiguillage, normalement JMRI positionne une sortie « pin » de l’arduino à 0 ou à 1 (état bas ou haut) pour l’état droit ou dévié. Or pour commander un aiguillage à 2 solénoïdes il faut 2 pins. Pour que DCCpp puisse commander directement 2 pins, (1 pin par relais) il a fallu que je modifie un peu le programme de base, en l’occurence le fichier Outputs.cpp. J’ai pu ainsi réserver les 24 pins 14 à 37 à la commande d’aiguillages. Aiguillage 1: pins 14 et 15, Aiguillage 2: pins 16 et 17, etc… Je fournis ici le source de ce fichier modifié.
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 rampesRampes 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.
