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

Une station de recharge pour les véhicules
du Car-System Faller ©

  • Principe
  • Dispositif d'arrêt magnétique
  • Électronique
  • Modes de fonctionnement
  • Télécommande
  • Gestion de la circulation
  • Réglages
  • Plus de détails?

  • Pourquoi cette station?

    Les véhicules du Car-System Faller © sont alimentés par des batteries embarquées.
    L'autonomie est satisfaisante, mais pour recharger les batteries il faut retirer les véhicules du réseau et les brancher sur un chargeur ad-hoc.
    La station présentée ici permet de recharger les véhicules sur le réseau même, et sans intervention manuelle.
    Elle peut également servir de garage en dehors des périodes d'exploitation.

    Sources:

    Cette station est inspirée de ce qui est fait au Miniatur Wunderland Hamburg  (MIWULA), à travers les photographies publiées dans les numéros hors-série du magazine Eisenbahn-Kurier consacrés au réseau en question.

    Ces photos (que nous ne pouvons pas publier à cause du copyright),  ne montrent que la partie mécanique et le système de prise de courant. Nous avons adoptés ces solutions en l'état, mais le reste de la réalisation (automatismes, électronique, informatique) est propriétaire.

    Vidéo:

    Notre réalisation est visible, en fonctionnement, ici sur YouTube.

    Principe:
    Les véhicules sont équipés de deux tétons de prise de courant, installés à l'emplacement des rétroviseurs, et  connectés aux bornes de la batterie. C'est la seule modification nécessaire au niveau des véhicules.

    Lorsqu'un véhicule arrive sur la station, il est stoppé par un aimant placé sous la route (système Faller standard).
    Puis des plaques de circuit imprimés actionnées par un servo-moteur viennent l'enserrer, et établissent le contact avec le circuit de charge.
    Pour le re-démarrage, l'aimant est effacé par le biais d'un autre servo-moteur.

    L'ensemble est commandé par un microcontrôleur PIC.

    Les stations peuvent être commandées localement par un petit pupitre avec LEDs et boutons, ou bien télécommandées depuis un PC.

    position des plaques de contact à l'arrivée du véhicule
    position des plaques de contact pendant la charge

    Dispositif d'arrêt magnétique:

    Ce système d'arrêt et de re-démarrage a été préféré aux solutions standard Faller (à base d'électro-aimants) pour que la station puisse rester indéfiniment dans un mode ou un autre sans consommation de courant.
    Le principe est simple: un aimant monté sur un servo-moteur se rapproche ou s'éloigne de la surface de roulement.

    Le dispositif en position marche.
    L'aimant est à l'intérieur de la tôle d'arcap roulée.
    Ici le socle de la station est constitué de 3 plaques de médium de 3 mm.
    Le dispositif en position arrêt.
    L'aimant vient juste sous la route dont il est séparé
    par seulement 0,5mm de contreplaqué modélisme.
    L'aimant peut également être disposé longitudinalement.
    Ici le socle est en contreplaqué de 10 mm.

    Ce dispositif revient à environ 10€, y compris le microcontrôleur de commande.

    Électronique:
     
     

    Toutes les fonctions de la station sont assurées par un microcontrôleur PIC.

    Nous avons réalisé plusieurs sortes de stations. La photo ci-contre montre le circuit imprimé de l'une d'elle:

    le connecteur 6 points de gauche permet la connexion à un PC via un adapteur série-TTL ou bien USB-TTL,
    les connecteurs HE10-10 en haut à gauche et à droite permettent de connecter plusieurs stations en cascade,
    le connecteur 5 point de gauche permet de reprogrammer le PIC,
    le connecteur 10 points (non monté) permet de contrôler la station depuis un poste de commande à LEDs et boutons, si on ne souhaite pas utiliser un PC,
    les points de connexion du bas permettent de commander des aiguilles (Faller 161677) et d'interconnecter les stations entre elles et avec les modules de bloc-sytème,
    les servomoteurs se connectent sur les connecteurs 3 points en haut à droite.

    Modes de fonctionnement:

    Une station peut avoir six modes de fonctionnement.
    Chaque mode se définit par une combinaison de quatre fonctions de base:
    arrêt ou pas,
    charge ou pas,
    temporisation ou pas,
    re-démarrage ou pas.

    La charge des batteries est contrôlée par 3 paramètres: Vmin, Vok et Vmax comme indiqué dans le tableau.

    Détail des modes:
     

    Les véhicules traversent la station sans s'arrêter.
    Si un véhicule est arrêté et qu'on passe dans ce mode, il re-démarre.
    Les véhicules s'arrêtent à la station et y restent indéfiniment,
    c'est-à-dire jusqu'à ce qu'on change de mode.

    C'est une forme de parking.

    Les véhicules s'arrêtent à la station pendant un certain temps,
    sans être rechargés, puis repartent.

    Ce mode permet de réguler la circulation.

    Les véhicules s'arrêtent, puis la charge est démarrée et continue jusqu'à ce que la tension batterie atteigne Vmax.
    Lorsque Vmax est atteinte, la charge est stoppée et le chargeur passe en mode maintien.

    Les véhicules restent arrêtés en fin de charge.

    Les véhicules s'arrêtent, puis repartent au bout d'un certain temps à condition que leur tension de batterie soit supérieure à Vok.
    Pendant l'arrêt, la batterie est rechargée si sa tension est inférieure à Vmax.

    Ce mode permet de réguler la circulation.

    Les véhicules s'arrêtent, et la batterie est testée.

    Si la tension est supérieure à Vmin, le véhicule repart aussitôt.
    Si la tension est inférieure à Vmin, la charge est démarrée et se poursuit jusqu'à atteindre Vok, puis le véhicule repart.

    Si Vok=Vmin, il y a recharge à chaque passage. Si Vok>Vmin, la recharge est moins fréquente mais dure plus longtemps.

    Note: certains véhicules ont une batterie à un élément, d'autres une batterie à deux éléments, et d'autres encore une batterie à trois éléments.
    La station les distingue simplement par mesure de la tension.

    Note: quelque soit le mode, les fonctions de gestion de la circulation (espacement des véhicules, commande des aiguillages, voir plus bas) restent opérationnelles.

    Télécommande:

    Les stations peuvent être commandées par des petits pupitres individuels, comme représenté ci-dessus, ou bien connectées à un PC.
    Les petits pupitres permettent de passer d'un mode de fonctionnement à un autre.
    La connexion à un PC permet en plus de superviser la tension des batteries, ainsi que de régler certains paramètres par "CVs", comme un décodeur digital.

    Le PC se connecte à la station n°1, par un port USB ou série. Les autres stations sont connectées en chaine à la station n°1.

    Gestion de la circulation:

    Plusieurs stations peuvent être installées dans le circuit des véhicules, et il faut que:
    1: les véhicules arrivants soient dirigés vers une station libre,
    2: et qu'ils ne repartent pas tous en même temps sur le circuit.

    Pour cela les stations comportent un dispositif de commande d'aiguillage pour intercepter les véhicules, et communiquent par un fil pour coordonner leur fonctionnement.

    Fonctionnement simple (sans bloc-système):

    Arrivée: (les véhicules arrivent en bas à droite du schéma).
    Lorsque que le véhicule passe sur le détecteur D1, la station n°1, si elle est libre, met l'aiguille W1 en position déviée pendant 5 secondes, de façon à intercepter le véhicule. Puis elle remet l'aiguille en position directe.
    Si la station D1 est occupée, elle ne fait rien au passage du véhicule, et c'est la station D2 qui entre en jeu, etc.
    Si aucune station n'est libre, le véhicule repart par la voie du haut.
    Note: la position exacte des détecteurs D1, D2, etc, (avant ou après l'aiguille) dépend du type d'aiguille utilisée.

    Départ: (en haut à gauche):
    Les stations détectent, par le fil F1, qu'elles peuvent ou non envoyer un véhicule sur le circuit.
    Si une station doit envoyer un véhicule, elle verrouille le fil F1 pendant le temps nécessaire pour que celui-ci ait pris de la distance. Puis elle relache le fil F1.

    Rappel du fonctionnement du bloc-système:

    Voir la page décrivant le bloc-système.

    Fonctionnement des stations en conjonction avec le bloc-système:

    En entrée: (les véhicules arrivent en bas à droite du schéma).
    Si toutes les stations sont occupées, ils sont arrêtés par le Dispositif d'Arrêt Magnétique (DAM) M0.
    Si une au moins des stations est libre -par exemple la n°2-, le véhicule continue.
    Au passage sur le détecteur D0, M0 est refermé et le DAM distant est rouvert (cf. fonctionnement du bloc, ci-dessus).
    Lorsque qu'ensuite le véhicule passe sur le détecteur D2, la station n°2, parce qu'elle est libre, met l'aiguille W2 en position déviée pendant 5 secondes, de façon à intercepter le véhicule. Puis elle remet l'aiguille en position directe.

    En sortie: (en haut à gauche).
    Lorsqu'une station doit laisser repartir un véhicule, elle s'assure par le fil F1 que la voie est libre.
    Si c'est le cas, elle met, par ce même fil, le bistable de sortie en position occupé, ce qui a pour effet d'interdire aux autres stations de laisser repartir les véhicules présents.
    En passant sur le détecteur D5, le premier véhicule à repartir remet le bistable en position libre.

    Mise hors tension:

    Les stations mémorisent leur mode de fonctionnement ainsi que le fait qu'un véhicule y est arrêté.
    On peut mettre les stations hors tension quand tous les véhicules y sont arrêtés. À la mise sous tension suivante, les stations reprennent le processus interrompu.

    Réglages:

    Les stations sont réglables par CVs, comme un décodeur de digital, à travers le port série ou USB.
    Certains CVs contrôlent la position des servomoteurs, d'autres la charge des accus, d'autres les différentes temporisations réglant le fonctionnement, et d'autres encore le protocole de communication avec le PC.

    Plus de détails?

    Suite à quelques demandes, vous trouverez sur une autre page plus de précisions sur la réalisation pratique de nos stations, pour ceux qui seraient tentés de se lancer dans l'aventure.


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