Introduction

Ce billet est destiné à diffuser mon expérience sur la création d'une mini centrale DCC programmée sur Arduino.

Le problème à résoudre :

Je disposais d'un réseau en format N, déployé sur une table de 150 x 110 cms, avec environ 12 m de rails. J'ai aussi 4 locomotives analogiques et de quoi former 2 trains de voyageurs et 2 trains de marchandises.

Une voie principale, qui fait 2 tours de table grâce à un grand viaduc, permet de désservir 2 quais de gare sur 2 tronçons avec aiguilles. D'accord, ce n'est pas le top de placer la gare dans une courbe !

2 trains peuvent donc y circuler en même temps et s'arrêter dans les 2 gares, et se doubler de ce fait.

Une voie de garage en boucle permet également de manœuvrer 1 ou 2 trains ou locos. Elle est reliée à la voie principale par 2 autres aiguilles.

Le circuit est représenté comme ceci :



J'ai choisi de réaliser une double boucle avec un viaduc à 6 cm de hauteur, passant au dessus de la voie au niveau 0.

Pour limiter la pente, un niveau intermédiaire à gauche se trouve surélevé à +3 cm.

L'objectif visé est de "numériser" l'ensemble avec la technologie DCC pour permettre la gestion des trains de façon indépendante. C'est aussi la réalisation d'un décor réaliste et de mouvements des trains également réalistes.

Pour corser un peu le projet, je souhaite voir tourner 1 train ou 2 de façon automatique selon un itinéraire et un scénario donné, pendant que je pilote manuellement un autre train ou 2.

L'expérience acquise par ce projet me permettra de "voir plus grand" dans un projet futur, éventuellement !

Le projet comprend donc :

- la construction de la mini centrale DCC;

- la numérisation des locos analogiques;

- le décor du circuit.


Construction de la centrale DCC

On verra plus loin que la mini centrale décrite ci-après n'est plus suffisante quand le besoin d'un "TCO" (tableau de contrôle optique) apparait indispensable. La mini centrale qui suit est donc une première version qui sera abandonnée (matériel et logiciel) et remplacée par le TCO. Mais les ingrédients matériels restent à peu près les même et il est utile de lire ce qui suit pour comprendre le reste.


Cette centrale comprend plusieurs parties décrites séparément :

  • le booster qui fourni la puissance aux rails;
  • l'unité centrale à base d'Arduino programmé avec un logiciel qui gère le protocole DCC d'une part et un certain nombre de capteurs dont les événements reçus serviront à envoyer des trames DCC nécessaires;
  • le tableau de commande;
  • les capteurs et organes de commande le long des voies.

 


Le Booster


Il est la pièce maitresse pour alimenter les rails en courant.

Après de multiples recherches, j'ai trouvé un module à base de LMD18200 aux environs de 10 €. On en trouve en lançant une recherche sur Internet avec le libellé suivant :

PWM-Adjustable-Speed-Motor-Driver-Module-LMD18200T


Le microcontroleur


En choisissant un module prêt à l'emploi, c'est le meilleur moyen de :

- ne pas être obligé de faire (faire) un circuit imprimé;

- avoir un circuit qui marche à coup sûr;

- avoir une interface USB native, permettant d'échanger des données entre mon programme et mon Mac (ou PC);

- disposer d'une ENORME librairie de logiciels, dont tout ce qu'il faut pour le "temps réel", les interruptions, timers, de livres, de logiciels gratuits, etc..

- disposer d'un grand nombre de type de carte (voir la différence entre UNO et MEGA plus loin);

- ne nécessiter l'usage du fer à souder qu'au minimum, pour des petits travaux d'intégration;

- et donc de gagner un temps fou.

J'ai choisi l' ARDUINO 

http://www.arduino.cc/

 


Voici le plus simple, l'UNO (environ 20 € dans pas mal de boutiques en France), et à coté le MEGA, environ 2 fois plus cher.

L'UNO est limité en entrées/sortie (6 analogiques et 14 digitales), ce qui est vite plein mais suffisant pour mon premier proto.

Le mieux est de démarrer tout de suite avec le MEGA (environ 40 €) qui dispose de 16 entrées/sortie analogiques et plus de 50 digitales. Il offre surtout 256K octets de mémoire flash pour de plus gros programmes.

Dans un avenir proche, il sera préférable d'utiliser le tout nouveau DUE qui dispose d'un processeur ARM beaucoup plus puissant et plus rapide. Mais pour le moment je n'ai pas de certitude sur la disponibilité des librairies temps réel (timer) qui sont nécessaires.


Le tableau de commande

Pour mon premier proto, j'ai décidé de faire simple. J'ai choisi de limiter le projet à 2 trains circulant sur la même voie (dans le même sens) qu'il faudra diviser en cantons pour suivre le trafic, avec quelques aiguillage, quelques feux.

Il y aura 2 quais de gares pour que chaque train puisse s'arrêter librement et/ou doubler l'autre.

J'ai aussi voulu un mode automatique, non pas pour se priver du plaisir du pilotage, mais pour trouver du plaisir dans la programmation.

Il nous faut donc connecter 2 potentiomètres pour les vitesses, un interrupteur de direction permettant la marche arrière et avant, un interrupteur pour l'éclairage, un autre pour entrer/sortir du mode automatique et un autre pour arrêter les trains en gare et mettre le système au repos.

 


Mon premier prototype donne ceci :


L'électronique tient entièrement dans un boitier bleu (16*10*6 cm). La face avant est en plastique transparent : on voit les 2 potentiomètres de vitesse, et les boutons de direction, lumière, marche auto et arrêt en gare. Il manque un bouton rouge pour arrêter/démarrer la centrale, car il vaut mieux couper proprement le courant d'alimentation des rails avant de débrancher l'alimentation pour éviter d'endommager les décodeurs de locomotives.


A gauche du boitier se trouvent les poussoirs de commande des aiguillage qui sont encore alimentés en analogique et que j'intègrerai dans la prochaine version de la centrale.


Il y a une alimentation 12 volts sous la table pour alimenter la centrale : un bloc d'alimentation pour éclairage à LED peut très bien faire l'affaire.


Les détecteurs de passage des trains sont en chantier et seront décrit dans les prochains billets.

Dans le prochain billet je décris la réalisation de la centrale (matériel et logiciel).



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