A.M.F.N.

• Introduction
• Cahier des charges
• Réalisation
• Conclusion

Lorsque je me suis lancé dans la réalisation de ce détecteur d'occupation de voie, mon réseau était équipé d'alimentations conventionnelles et d'un bloc-système maison.

J'ai entrepris de le rendre "compatible DCC", c'est-à-dire de pouvoir faire rouler dessus des locomotives digitalisées, sans toucher au câblage ni aux coupures dans les rails, ce qui aurait représenté un travail considérable.

Une partie du problème consistait à modifier les détecteurs d'occupation de voie, pour les rendre "mixtes": conventionnel et digital.
Il fallait en outre rester dans les limites de dimensions des circuits imprimés de canton. Finalement la modification a été réalisée sous forme d'une petite "carte-fille" de 3x5 cm par canton. Cette carte comprend deux détecteurs et le relais de basculement de l'alimentation continu / DCC.

Je ne parlerai ici que de la partie détecteur.

Le cahier des charges:

Le réseau est câblé avec un rail à la masse, ce qui élimine d'emblée un certain nombre de schémas (par exemple ceux où le détecteur est localisé dans le circuit de retour).
Pour être compatibles avec le graphitage du matériel, les détecteurs devaient avoir un seuil de détection de 10k. Pour être compatibles avec le câblage existant, ils devaient avoir un seuil de non-détection de 15 à 20k, et surtout être insensibles aux capacités parasites du câblage, qui n'a pas été fait pour du digital. Sur ce point, les détecteurs devaient accepter une capacité parasite de 1,5nF.

On étudie le plus souvent comment câbler un réseau destiné à être équipé en digital. Ici c'était l'inverse: il s'agissait de réaliser un montage fonctionnant sur un (vieux) réseau tel qu'il était, et tel qu'il est toujours.

Réalisation:

Après consultation de quelques schémas disponibles sur Internet, je me suis rendu compte que plutôt que de réaliser un détecteur mixte, je pouvais profiter du fait que l'alimentation était commutée par un relais et implémenter seulement une "tête de détecteur" DCC, le reste du circuit existant déjà.

Voici ce que cela donne:

Commentaires:
Il y a deux parties sur ce schéma: la partie à gauche du pointillé est la plus intéressante, parce que directement utilisable dans un autre contexte. La partie à droite est classique et peut être réalisée différemment, ou même supprimée, la sortie de l'opto-coupleur pouvant commander directement des circuits logique. Quant à la partie "alimentation conventionnelle", elle a été supprimée pour plus de clarté.

Partie gauche:
Le fonctionnement est simple: le courant consommé par le matériel roulant occasionne une chute de tension aux bornes de R1. Cette chute de tension est limitée par deux paires de diodes D1 à D4. Elle rend conducteur le transistor T1, qui rend passant l'opto-coupleur. Les condensateurs filtrent le signal pour, d'une part, intégrer les alternances du DCC, et, d'autre part, limiter la sensibilité en courant alternatif.
Aucun composant n'est critique, sauf les diodes D1 à D4, qui doivent être des diodes rapides et supporter le courant de court-circuit du booster.
Cependant ce sont les valeurs des différents composants qui donnent au détecteur ses caractéristiques, que je rappelle:
- détection de 10k ou moins,
- non détection de 15k ou plus,
- non détection de 1,5 nF ou moins.
On peut aussi réaliser le montage avec un transistor NPN, en inversant D5 et la diode de l'optocoupleur.

Partie droite:
Le premier comparateur sert de détecteur de seuil en fonctionnement conventionnel. C'est la raison pour laquelle il est alimenté en 24V. En digital pur, il pourrait être alimenté en 5V ou autre. Lorsque la voie est occupée, il charge C3 à travers R8, quasi instantanément. Lorsque la voie se libère, C3 se décharge lentement à travers R9, et fait basculer le second comparateur au bout d'environ 2 secondes. Ce second comparateur est monté en bascule avec un fort hystérésis. R13 et D6 permettent d'avoir en sortie des niveaux parfaitement compatibles TTL.

Conclusion:

Quarante exemplaires de ce détecteur fonctionnent sans problème depuis dix-huit mois. Que dire de plus?

Variantes:
J'ai essayé différentes variantes sans leur trouver aucun avantage majeur. À titre anecdotique:
- on peut faire des détecteurs avec une seule paire de diodes tête-bêche, afin de réduire la chute de tension aux bornes. Mais les caractéristiques sont alors plus difficiles à tenir, car plus dépendantes des caractéristiques des composants, notamment du transistor. En fait, dans mon cas, réduire cette chute de tension était une exigence purement gratuite.
- on peut se passer d'opto-coupleur, profitant de ce que dans ce cas précis, un rail est à la masse. Mais comme il faut le remplacer par un autre composant, le gain est nul.
- les opto-coupleurs pour courant alternatif permettent de supprimer un condensateur, mais à l'époque je ne les ai trouvé qu'en version simple en boîtier à 6 pattes, donc plus encombrants. On s'en passe très bien.