A.M.F.N.
Association des Modélistes Ferroviaires de Nice

Réalisation de détecteurs de passage

Détecteurs à coupure de voie:
 
Cet exemple est pris sur un petit réseau d'exposition HOe, au fonctionnement tout automatique: deux trains évoluent simultanément, dont l'un en va-et-vient, et se commandent réciproquement. 

L'automatisation est réalisé au moyen de trois relais bistables Jouef, commandés par le biais de coupures dans la voie, et installés dans les coulisses.

Principe:
Pour commander les relais bistables, une petite longueur de rail (environ 2 cm) est isolée de ses voisines et câblée comme indiqué ci-contre (le câblage des contacts n'est pas indiqué sur ce schéma).
Ce schéma est un parfait exemple de câblage en "split-potential". 
Fonctionnement:
Au passage d'une locomotive ayant plusieurs essieux capteurs (et donc connectés ensemble par le biais des frotteurs de prise de courant), la section isolée se trouve mise au potentiel du commun, et par conséquent le bobinage du relais se voit appliqué la tension alternative du transformateur accessoires.
Sur le même principe, on peut également commander les aiguilles.

Trois points importants sont à noter:

  1. N'utiliser que des relais bistables ou des moteurs d'aiguille pourvus d'un contact de rupture en fin de course. Sinon, en cas de stationnement accidentel de la loco sur la section de détection, le bobinage en question resterait sous tension en permanence et pourrait griller.
  2. Ne pas utiliser de bobinages à forte consommation, comme ceux des aiguilles Peco ancien modèle, pour ne pas endommager les frotteurs de prise de courant des locomotives.
  3. Si c'est le même transfo qui est utilisé pour la traction et les accessoires, il faut choisir un modèle dont ces deux sorties soient galvaniquement isolées l'une de l'autre. Ce n'est pas le cas de tous les transfos pour train du commerce.
Réalisation:
Sur cette photo, les sections isolées sont câblées avec du fis bleu et shuntées par du fil rouge. 
Le câblage n'est sans doute pas un modèle, mais fonctionne sans problème depuis vingt ans. 
La longueur des sections isolées doit être de l'ordre de 2 cm, et en tous cas inférieure à l'empattement électrique de la plus petite locomotive utilisée. La plus grosse difficulté consiste en fait à maintenir en place ces petites sections ainsi découpées.

Réalisation de détecteurs à coupure sans couper la voie:
Sur le principe des détecteurs à coupure de voie ci-dessus, il est possible de réaliser des détecteurs sans couper la voie, avec simplement du papier d'aluminium et du ruban adhésif double face. Ce n'est certes pas une méthode valable à très long terme, encore que l'un de nos réseaux ait fonctionné comme cela quelques années, mais cela permet de tester facilement les automatismes, et de déterminer la position optimum des coupures avant de les faire réellement.

Pour ce qui est du papier d'aluminium, celui qui entoure le chocolat est parfait (l'aluminium ménager est inutilement épais).

En ce qui concerne le ruban adhésif double face, il faut choisir un modèle très fin comme on en utilise en papeterie (par exemple, du Scotch, en 19 mm de large), et surtout pas un ruban épais comme ceux qui servent à coller les moquettes. L'idéal est de trouver un ruban revêtu d'un film protecteur, mais il semble que ce produit ait maintenant disparu du marché.
Réalisation:
Coller le ruban adhésif sur l'aluminium, puis recouper celui-ci pour obtenir un ruban alu autocollant. 

Appliquer ensuite l'ensemble sur le rail en suivant bien le contour, de façon à éviter toute surépaisseur. 

Le fil de prise de courant est simplement coincé enroulé dans la partie du ruban qui dépasse à l'extérieur de la voie.

Détecteur à ILS:
L'Interrupteur à Lames Souples (ILS) permet de réaliser très simplement des détecteurs de passage.
La seule contrainte est la nécessité de coller un ou plusieurs aimants sous le matériel qui doit actionner les détecteurs.
L'ILS le plus simple est constitué d'une ampoule de verre contenant deux petits contacts souples, qui, sous l'effet d'un champ magnétique, se collent l'un à l'autre, fermant ainsi le circuit électrique comme le contact "travail" d'un relais classique. 

Il existe aussi des ILS à trois contacts, équivalents à l'inverseur "repos+travail" d'un relais classique, mais ils ne présentent guère d'intérêt pour nous. 

La photo ci-contre montre quelques modèles d'ILS.

Comment se procurer des ILS:
On peut acheter des ILS et leurs aimants de commande chez les fournisseurs de composants électroniques, ou bien utiliser ceux proposés par Fleishmann, Roco ou Faller:

  • ILS Fleishmann: réf. 6435 et aimants de commande réf. 942601 (rectangulaire) et 942701 (rond),
  • ILS Roco: réf. 42605 et aimant de commande réf. 42256 (rectangulaire 8x6x2,2 mm),
  • ILS Faller: réf 161773.
  • Les ILS Roco sont extrêmement discrets, puisqu'ils se logent à l'intérieur d'une traverse creuse (fournie avec l'ILS).
    Les ILS Fleishmann sont beaucoup plus gros et s'installent longitudinalement entre les rails.
    copyright Fleishmann
    Cependant notre préférence va aux ILS Faller, parce que ce sont les plus faciles à poser: un trou de 3mm suffit.
    (Cette image ne représente pas trois cobras se dandinant devant un charmeur de serpents, mais trois ILS car ils sont vendus par trois).
    copyright Faller

    Installation et utilisation:
    L'installation ne pose vraiment aucun problème. Il suffit d'y procéder avant ballastage de la voie. L'ILS s'utilise ensuite comme un simple contact qui se ferme au passage des véhicules équipés d'un aimant.
    Du point de vue de l'utilisation, deux points méritent d'être mentionnés:
    1: le courant maximum admissible dans un ILS est assez faible. Il ne faut pas les utiliser pour commander des accessoires gros consommateurs de courant (par exemple des moteurs d'aiguille Peco ancien modèle), surtout lorsque ceux-ci sont inductifs (bobines).
    2: l'ILS ne se fermant que fugitivement au passage du train, il faut s'assurer que ce temps de fermeture est suffisant pour que la fonction correspondante soit remplie convenablement. Par exemple, un TGV HO lancé à pleine vitesse ne fermera un ILS que pendant 10 à 20 millisecondes. En cas de problème, il faut adjoindre à l'ILS un dispositif électronique d'élargissement de l'impulsion (monostable).

    Equipement des locos:
    C'est là le point le plus délicat: les infrastructures réalistes des locos actuelles ne se prêtent pas tellement à l'installation d'un aimant n'importe où sous le châssis. On est parfois amené à supprimer une partie de la tringlerie de frein, ou de la suspension.

    Exemple de réalisation:
    Sur son réseau, un de nos membre utilise un ILS pour arrêter avec précision les locomotives au centre du pont tournant du dépôt. L'ILS est installé exactement au milieu du pont. 
    Mais les locos à volant d'inertie, même roulant au ralenti, parcourent encore trois centimètres lorsqu'on leur coupe le courant.
    Nous avons donc équipé chaque loco de deux aimants (A), décalés de trois centimètres de part et d'autre du centre de la loco, de façon à s'arrêter exactement au centre du pont, quel que soit le sens de circulation.

    Détecteurs à capteurs à effet Hall:
    Les capteurs à effet Hall sont des capteurs sensibles au champ magnétique, comme les ILS. Il faut donc équiper les véhicules d'aimants.
    Ils se présentent sous forme de tout petits circuits intégrés à 3 ou 4 pattes: deux pour l'alimentation, et une ou deux sorties. En général ils sont compatibles TTL, et les sorties sont à collecteur ouvert.
    On peut se les procurer chez les fournisseurs de composants électroniques, ou bien en récupérer dans certains anciens claviers informatiques des années 70 (reconnaissables à leur absence de "clic" lorsque l'on appuie sur les touches). C'est d'ailleurs là leur principal intérêt, car s'il faut les acheter en magasin, ils ne présentent guère d'avantages par rapport aux ILS.
    L'un de nos membres utilise de tels capteurs sur son réseau pour déclencher des bruitages au passage du train.

    Détecteurs photo-électriques:
    Les détecteurs photo-électriques peuvent être du type à coupure de faisceau (occultation) ou à réflexion.
    Dans les deux cas la principale difficulté consiste à s'affranchir de la lumière parasite (naturelle ou artificielle).
    Techniquement, la solution consiste à moduler le flux infra-rouge à l'émission, et à le filtrer à la réception.

    On trouve de nombreux schémas sur le net. Il existe cependant une solution très simple, qui consiste à utiliser un composant fait pour cela: le IS471F. Ce petit module de la taille d'un transistor inclut le modulateur, le filtre I-R, le démodulateur, l'intégrateur, etc. Il ne manque que la LED infra-rouge.

    Nous en avons installé en mode "occultation", dans des tunnels, et également en mode réflectif, en bout de voie.
     

    Montage d'un IS471 en bout de voie avant ballastage ->


    À gauche, la LED infra-rouge, à droite la tête du IS471F.

    La LED est dans un morceau de gaine thermo-rétractable, pour éviter les fuites de lumière. Ce gainage permet également de régler la largeur du faisceau I-R. (Cf plus bas).

    Câblage:
    Le montage est tellement simple qu'il n'y a rien à ajouter à la spécification. Voici celui que nous utilisons pour les détecteurs de bout de voie. La sortie "signal" est connectée à un microcontrôleur.

    Gainage de la LED infra-rouge:

    En jouant sur la longueur de la gaine thermorétractable on peut obtenir un faisceau plus ou moins large.
    Avec un faisceau étroit, on détecte plus précisément l'arrivée d'un véhicule, mais on peut être amené à le détecter en plusieurs fois: d'abord le passage de la boucle d'attelage, ensuite celle du timon, etc.
    Nous n'avons pas remarqué de problème lié à la couleur ou à la brillance du dessous de châssis.

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