Alim_Traction_1.jpg

 MODULE DE TRACTION à NE555

Montage peu coûteux pour commander la vitesse des trains.

La sortie PWM à 40 Hz permet des ralentis exceptionnels.

Le module de traction est équipé d'un disjoncteur, en cas de surcharge ou de court-circuit.

Créé le : 03/04/2020

Dernière M.à.j. : 16/05/2022

Alim-PWM-synoptique.png

Ce circuit est destiné à commander la vitesse des trains pour les « réseaux jeunes »... mais pas que.

Il est basé sur un NE555 pour produire le signal PWM à environ 40 Hz.

Le modèle de MOSFET utilisé en sortie permet un courant « traction » jusqu'à 5 ampères sans radiateur, et jusqu'à 15 ampères avec un radiateur ventilé (mais nous nous contenterons de 2 à 5 ampères).
 
Ce montage est très peu coûteux.
 
Il est associé au module « disjoncteur », destiné à le protéger en cas de court-circuit ou de surcharge.


 
PWM-SCH-BASE.png
SCHÉMA RÉEL
Traction-2.png
 
Les mesures ont été effectuées avec un oscilloscope HANTEK.
 
IMPLANTATION des COMPOSANTS
Module 555-1.png
Module 555-2.png
 
En dehors du condensateur C1, il y a 6 emplacements pour installer un ou plusieurs condensateurs en parallèle, repérés «C2», «C3» et «C4» sur les schéma  et repérés «C4» sur le PCB.
Cela peut paraitre excessif.
En fait, cela donne une plus grande souplesse d'utilisation du PCB :
  • le groupement de (2 ou plus) condensateurs permet d'ajuster plus facilement la valeur recherchée ;
  • le circuit peut être utilisé pour d'autres applications : en montant des condensateurs chimiques on obtiendra des fréquences beaucoup plus basses, inférieures au hertz.
 
LED1
La LED1 est un indicateur de la tension de sortie : plus le signal PWM se rapproche de 100%, plus l'intensité lumineuse de LED1 est élevée.
LED1 est en fait dédoublée :
  • près du NE555 on peut implanter une LED (non obligatoire) qui permet de contrôler le fonctionnement du module « traction » hors de son coffret ;
  • l'emplacement avec les pins de wraping  permet de câbler la LED1 montée sur la face avant du coffret ;
  • les 2 LED peuvent être implantées simultanément si elles sont de la même couleur ;
  • la résistance R2 n'est pas repérée sur la sérigraphie. Les 2 pastilles rectangulaires sont prévues pour monter une LED CMS.
 
Liaison avec le disjoncteur
Schema_2.png
Le disjoncteur est traité dans le paragraphe suivant.

Le disjoncteur mesure le courant de sortie du module « traction ».


Le courant de déclenchement est ajustable de 2 à 6 ampères grâce à un jeu de résistances.

En cas de court-circuit ou de surcharge, le disjoncteur coupe la tension continue d'alimentation EN AMONT du module « traction ».








 
 
Disjoncteur-PCB-1.png
 
Vue du PCB #1.7

DISJONCTEUR à RELAIS

Le disjoncteur protège le module de « traction » ainsi que le bloc d'alimentation extérieur en cas de court-circuit franc sur la voie ou en cas de surcharge au-delà de la valeur prévue.

Créé le : 03/04/2020

Dernière M.à.j. : 15/02/2022

Alim-PWM-synoptique.png
 
Synoptique de l'alimentation « traction »
 
Le disjoncteur est inséré entre le bloc secteur d'alimentation et le « module traction » PWM.
Il teste le courant de sortie du module « traction » grâce à une liaison feed back avec le module PWM.


Le disjoncteur est prévu pour fonctionner avec une tension d'alimentation comprise entre 12 et 16 volts.
 
Au moment de la mise sous tension, le disjoncteur est coupé.
 
Il doit être armé avec le bouton poussoir (switch SW4).
 
En cas de court-circuit, le relais du disjoncteur retombe, coupant ainsi la tension en amont du module PWM.
 

Arrêt d'urgence :

Un second poussoir (SW3) est éventuellement disposé en sortie du disjoncteur.
 
Une LED verte indique que le disjoncteur est armé.
 
Une LED rouge indique que le disjoncteur est coupé.
 
Si on cherche à réarmer le disjoncteur sans avoir réglé le problème de court-circuit, le disjoncteur se redéclenchera aussitôt.
 
Par contre, une insistance à vouloir réarmer le disjoncteur sans avoir éliminé le court-circuit risque d'endommager le module PWM, voir de conduire à sa destruction.
 
 
Schéma du premier prototype #1.5


Sur le prototype #1.5, le poussoir SW3 est raccordé sur un connecteur «wrapping» qui occasionne un fonctionnement incertain de l'arrêt d'urgence (résistances de contact trop élevées avec ce type de connecteur).
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#1.5-A.png
 


Modification manuelle sur le prototype #1.5
pour éviter la surcharge du poussoir d'arrêt d'urgence SW3


Dans les versions prototype et #1.5, l'action sur l'arrêt d'urgence provoque un court-circuit volontaire.
Pendant un court instant, le courant maximal que peut délivrer le bloc d'alimentation 12 volts traverse le poussoir SW3.

Suivant le modèle d'alimentation utilisé, ce courant peut être largement supérieur à 5 ampères.
Un usage répété de l'arrêt d'urgence dans ces conditions peut conduire à la destruction rapide de SW3.


Un petit «charcutage» du PCB est nécessaire pour ajouter la résistance R1 et modifier le raccordement de SW3.
 
#1.6_correctif-A.png
Schéma de la version #1.7
 
 
Sur cette version, le poussoir SW3 agit directement sur le transistor Q1.
SW3 est raccordé grâce à un connecteur de type «wrapping».
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#1.7-A.png
Prix approximatif du module :
  • 0,90€ de composants ;
  • 1,20 € pour le PCB et son support.
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IMPLANTATION des COMPOSANTS
Module disjoncteur-2.png
 
Inverseur-PCB-3.png

PETITS ACCESSOIRES

Voici 4 petits circuits destinés à faciliter le montage des alimentations «traction».
 

Créé le : 03/04/2020

Dernière M.à.j. : 15/02/2022

Circuit mixte : «ON-OFF» double ou simple inverseur
Plaquette-inverseur-2.png
 
 

Montage «ON-OF» double
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Plaquette-Inverseur-2-B.png
Inverseur-PCB-2.png
Inverseur-PCB-3.png
 
Les 2 ponts ne sont pas montés.

(CLIC sur les images pour les agrandir)



Montage en simple inverseur
 
Plaquette-Inverseur-2-C.png
 
Les deux ponts sont montés.
L'«entrée» se fait par les deux bornes du bas (ou par les deux bornes du haut).
La «sortie» se fait par les deux bornes du milieu.
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Circuit simple inverseur
Plaquette-inverseur-1.png
Inverseur-PCB-1.png
 
Facile à comprendre : on entre à droite et on sort à gauche (ou vice versa).
Merci le double face !
 
 
Le seul inconvénient des 2 PCB «inverseurs» ci-dessus, c'est qu'il faut bien choisir le switch.
En effet, les switchs n'ont pas tous le même entraxe pour les cosses !
 
D'ailleurs aucun modèle n'est au pas de 5,08 ! (Bravo la normalisation !)
 
Manque de pot, j'ignorais que les switchs ne respectaient pas la norme d'espacement à 1/5ème de pouce.
⇒ D'un modèle à l'autre les entraxes varient pas mal entre 4mm et 4,7 mm – allez savoir pourquoi – et sont différents en «x» et en «y» !
 
Heureusement les trous sont gros et les modèles avec 4,7mm se montent en forçant juste ce qu'il faut pour faciliter la tenue pendant le soudage.
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Poussoir avec 2 LED
Utilisé pour le bouton d'armement des alimentations «traction» et pour le bouton d'arrêt d'urgence, mais sans les LED. 
Sur la photo, LED1 et LED2 ne sont pas montées : elles doivent juste dépasser en façade et donc elles doivent être soudées «en position» quand le poussoir est en place sur la façade.
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Plaquette-poussoir.png
Potard.png
 
Les deux trous marqués «Perçage» permettent plusieurs câblages différents des LED.
Ce sont 2 trous métallisés qu'il suffit d'agrandir par perçage pour réaliser la coupure de la piste.
LED montées sur le PCB :
  • les résistances R1 et R2 sont montées ;
  • les trous marqués «Perçage» doivent être agrandis pour couper les liaisons directes avec les LED.
 
LED installées en face avant, loin du poussoir, avec R1 et R2 montées sur le PCB :
  • les trous marqués «Perçage» doivent être agrandis pour couper les liaisons directes avec les LED ;
  • souder des connecteurs wrapping aux emplacements LED1 et LED2 ;
  • relier les LED par des liaisons filaires sur les 2 connecteurs.
LED installées en face avant, loin du poussoir, avec R1 et R2 directement soudées sur les LED :
  • les trous marqués «Perçage» ne sont pas touchés ;
  • souder des connecteurs wrapping aux emplacements LED1 et LED2 ;
  • relier les LED par des liaisons filaires sur les 2 connecteurs.

 
Potentiomètre de commande de vitesse
Utilisé pour le potentiomètre de commande de vitesse des alimentations «traction» (par exemple).
La LED sert d'indicateur de niveau de sortie.

Elle ne sera soudée que quand le potentiomètre sera vissé en position sur la face avant. (montage «coudé» ).
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Plaquette-potard.png
Potard-PCB-6.png
Potard-PCB-7.png
 
J'ai mis au point toutes ces petites plaquettes pour faciliter le câblage des alimentations pour les «réseaux jeunes» :
  • moins de soudures «acrobatiques» (surtout sur les inverseurs) ;
  • plus grande facilité de dépannage ou d'intervention sur l'alimentation ;
  • plus propre, plus clair.
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Alim_Traction_1.jpg

CABLAGE

Cette alimentation est simple.
Cependant elle est constituée de 2 modules principaux et de 4 circuits accessoires.
Leur interconnexion mérite un petit croquis.

 

Créé le : 16/06/2022

Dernière M.à.j. : 17/05/2022

REGLEUR DE TRACTION 555 - CABLAGE.png

 

 

Le bornier de sortie et le jack d'entrée de l'alimentation 12 volts DC ne sont pas dessinés.

 
Alim_Traction_3.jpg

ALIMENTATION de TRACTION «PURE» ANALOGIQUE

Petite alimentation vite construite pour un coût très modeste, mais avec de belles capacités.

Créé le : 03/04/2020

Dernière M.à.j. : 15/02/2022

Caractéristiques
  • alimentée par une source extérieure sous 12 à 18 volts / 5 ampères ;
  • tension de sortie avec source de 12 volts ⇒ continue de 0,8 volts à 11,5 volts / 5 ampères max (*) ;
  • sorties voies par connecteur rapide à pinces ;
  • switch d'arrêt d'urgence ;
  • switch d'inversion de sens de marche ;
  • témoin de présence de la source de tension extérieure ;
  • témoin de tension de sortie avec intensité variable en fonction de la tension de sortie.
(*) environ 55 watts, ce qui permet de faire fonctionner plusieurs locos montées en U.M. (théoriquement plus que 8 ! ) et d'éclairer plusieurs rames voyageurs.
Nomenclature
1 bloc secteur 60 watts, 12 V / 5 A
1 module « Converter » 100 watts
1 goulotte 120 mm (2,20 € / 100mm)
2 flancs réalisés en 3D (la paire)
1 potentiomètre (5k ou 10 k suivant module)
1 résistance de compensation
1 bouton pour potentiomètre
2 switchs ON-ON doubles
2 LED dia=3mm
1 bornier à pinces - HP 2 pôles
1 Jack châssis 5,5–2,1
6 vis à tôle dia=3mm
Total
1 vu-mètre volt/ampère OPTION
1 goulotte 200mm OPTION
7,00
5,00
2,60
2,20
0,50
0,20
1,00
0,20
0,10
0,20
19,00
2,00
4,40
Note 1
Le chiffrage correspond à une alimentation sans vu-mètre.
Avec vu-mètre il faut une goulotte plus longue et un volt-ampèremètre digital.
Le surcoût est d'environ 4,00€.
 
Note 2
Les prix ci-dessus sont à comparer avec les produits du commerce :
... et avec le plaisir de réaliser soi-même une alimentation de qualité.
 
Note 3
Le bloc secteur peut être avantageusement remplacé par une alimentation « AT » ou « ATX » qui ne coûte rien (récupération).
Seul inconvénient : le courant max disponible.
En effet, les alimentations d'ordinateurs sont capables de délivrer au moins 20 ampères sous 12 volts.
En cas de court-circuit sur la voie, le module « Converter » de l'alimentation traction risque de souffrir s'il n'est pas équipé d'un limiteur de courant.
On peut aussi réutiliser des alimentations d'ordinateurs portables, si elles ne dépassent pas 15 à 18 volts.
 
Schéma sans vu-mètre
Alim_Traction_A.png
 
À l'origine le module « Converter » est équipé d'un potentiomètre « trimer » multi-tours.
Ce trimer doit être dessoudé et remplacé par un potentiomètre classique (VR1 sur le schéma), monté en façade sur le boitier.
Remarque : le potentiomètre est en réalité monté en résistance variable.
Pour exploiter toute la course du nouveau potentiomètre, il est nécessaire d'ajuster sa valeur en ajoutant une résistance en parallèle.


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Alim_Traction_B.png
Bouchons pour les «boîtes-goulottes»


... et outil pour le positionnement des trous de perçages de la goulotte.

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Bouchon_lateral_90x60_A.png
Bouchon_lateral_90x60_Outil_de_percage.p
Régleurs de traction