Régleurs de traction pour réseaux jeunes
 
MODULE DE TRACTION à NE555
 
Ce circuit est destiné à commander la vitesse des trains pour les « réseaux jeunes ».
Il est basé sur un NE555 pour produire le signal PWM à 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 n'en ferons pas cette dernière utilisation).
 
Ce montage est très peu coûteux.
 
Il est associé au module « disjoncteur », destiné à le protéger en cas de court-circuit ou de surcharge.
SCHÉMA de PRINCIPE
 
 
 
SCHÉMA RÉEL
 
 
 
Note :
Le schéma affiche 2 jeux de valeurs pour P2 - R3 - C4.
Le jeu de valeurs en gras est nettement plus favorable à l'obtention d'un rapport cyclique de grande amplitude.
Les mesures ont été effectuées avec un oscilloscope HANTEK.
 
 
Note 2 :
 
Petite erreur sur le schéma : D2 et D3 sont des 1N4148 (et pas 1N4448).
 
 
IMPLANTATION des COMPOSANTS
version #1.2.7
 
Les versions #1.5 et #1.2.7 sont très peu différentes. La #1.2.7 est une version améliorée :
  • les condensateurs « C2 » et « C4 » ne sont plus des modèles chimiques. Ils sont remplacés par des modèles polycarbonate ;
  • l'emplacement repéré « C3 » permet d'implanter 2 condensateurs ;
  • l'emplacement repéré « C4 » permet d'implanter 3 condensateurs ;
  • les emplacements « C2 » - « C3 » - « C4 » permettent de monter des condensateurs en parallèle pour mieux ajuster la fréquence PWM. Ceci permet aussi d'ouvrir ce circuit à des fréquences d'utilisation différentes ;
  • deux des emplacements de « C4 » permettent d'implanter une capacité chimique.
 
En dehors de cela, l'implantation est la même dans les deux versions :
  • « J3 » : tension continue d'entrée, en provenance du module « disjoncteur » ;
  • « P2 » : potentiomètre de commande de la vitesse ;
  • « P3 » : trimer pour ajuster la plage du duty cycle PWM ;
  • « J2 » et « J4 » : sortie vers la voie et sortie vers le disjoncteur.
 
 
Détail concernant la LED de contrôle
 
CLIC pour agrandir
La LED1 est un indicateur de la tension de sortie : plus le signal PWM se rapproche de 100%, plus LED1 éclaire.
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 repéré « P4 » permet de câbler la LED1 montée sur la face avant du coffret ;
  • les 2 LED peuvent être implantées simultanément ;
  • la résistance R2 n'est pas repérée sur la sérigraphie.
 
Note :
 
Sur la version #1.5, l'emplacement « P4 » prévu pour le câblage de la LED1 en face avant se trouve situé un peu trop près des blocs de connexions de sorties.
Soit on réalise une connexion avec des fils soudés, soit on incline légèrement le connecteur « wrapping ».
 
LIAISON AVEC LE DISJONCTEUR
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 ».
 
NOMENCLATURE MODULE « TRACTION »

 

(La colonne de droite indique les prix pour une seule pièce).
Prix approximatif du module :
  • 1 € de composants ;
  • 1€ pour le PCB et son support.
 
 
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.
Disjoncteur-PCB-1.png
 
Synoptique de l'alimentation « traction »
 
Vue du PCB #1.7
 
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 » entre le module «traction» et le disjoncteur.
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 » grâce au bouton poussoir (switch SW4).
 
En cas de court-circuit, le relais du disjoncteur retombe, coupant ainsi la tension en amont du module PWM.
 
Un second switch (SW3) est éventuellement disposé en sortie du disjoncteur. En simulant un court-circuit volontaire, il permet l'arrêt d'urgence de la tension de traction.
 
Une LED verte indique que le disjoncteur est armé.
 
Une LED rouge indique que le disjoncteur est coupé.
 
Si on cherche à ré-armer le disjoncteur sans avoir réglé le problème de court-circuit, le disjoncteur se re-déclenchera aussitôt.
 
Par contre, une insistance à vouloir ré-armer le disjoncteur sans avoir éliminé le court-circuit risque d'endommager le module PWM, voir de conduire à sa destruction.
 
 
SCHÉMAS
 
Premier prototype et version #1.5
 
  • sur la version #1.5, SW3 est câblé grâce à un bloc de connexion à vis ;
  • sur le prototype, 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).
 
Modification manuelle pour éviter la surcharge du switch d'arrêt d'urgence SW3
(en effet, dans les versions prototype et #1.5, l'action sur SW3 provoque dans SW3, pendant un court instant,
le passage du courant maximal que peut délivrer l'alimentation 12 volts associée.
Suivant le modèle d'alimentation ce courant peut être largement supérieur à 10 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.
 
 
Version #1.7
 
Sur cette version, SW3 agit directement sur le transistor Q1.
SW3 est raccordé grâce à un connecteur de type «wrapping». (le connecteur à vis n'est plus nécessaire).
NOMENCLATURE DU DISJONCTEUR
(La colonne de droite indique les prix pour une seule pièce).
Prix approximatif du module :
  • 0,90€ de composants ;
  • 1,20 € pour le PCB et son support.
 
 
PETITS ACCESSOIRES
Voici 4 petits circuits destinés à faciliter le montage des alimentations «traction».
 
 
 
CIRCUIT MIXTE : «ON-OFF» DOUBLE ou SIMPLE INVERSEUR
 
 
 
Montage «ON-OF» double
Plaquette-Inverseur-2-B.png
Inverseur-PCB-2.png
Inverseur-PCB-3.png
 
Les 2 ponts ne sont pas montés.
(CLIC pour agrandir les images)
Montage simple inverseur
 
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.
 
 
 
 
CIRCUIT SIMPLE INVERSEUR
 
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.
La prochaine fabrication en tiendra compte.
 
 
 
 
 
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.
 
Les deux trous marqués «Perçage» permettent 2 câblages différents des LED :
  • trou non percé & résistance non montée ⇒ la LED devra être alimentée à travers une résistance externe ;
  • trou percé & résistance montée ⇒ la LED est alimentée à travers la résistance «on board».
Ce sont 2 trous métallisés qu'il suffit d'agrandir par perçage pour réaliser la coupure de la piste.
 
 
 
 
 
Potentiomètre double avec LED
 
Utilisé pour le potentiomètre de commande de vitesse des alimentations «traction» (par exemple).
La LED sert d'indicateur de niveau de sortie.
Comme dans le montage précédent, elle ne sera soudée que quand le potentiomètre sera vissé en position sur la face avant. (montage «coudé» ).
Plaquette-potard.png
Potard-PCB-6.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.
 
 
ALIMENTATION TRACTION
ANALOGIQUE
Petite alimentation vite construite pour un coût très modeste, mais avec de belles capacités.
 
Alim_Traction_1
Alim_Traction_3
Alim_Traction_2
 
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.
 
SCHÈMAS
 
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.
VERSION AVEC VU-MÈTRE
 
 
BOUCHONS POUR LES « BOITES-GOULOTTES »
et outil pour le positionnement des trous de perçages de la goulotte.

 

 

© 2020 par Hubert SPERI – Créé avec Wix.com

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