11/01/2014

01/2014-3 - Le dépôt de locomotives de Kugelstadt

 

Cette fois, je peux passer à la décoration car ce dépôt de locomotives est totalement fonctionnel. Je commencerai par construire les murs de soutènement suivi par le recouvrement du sol en cendrées, sable, cailloux de ballast. Et puis le reste suivra.

Quelques photos de l'ensemble nous changeront des trop nombreux - bien que nécessaires - billets décrivant les divers aspects techniques du réseau miniature.

Mais d'abord, pour rafraîchir la mémoire, je vous livre une vue partielle du grand plan qui situe le dépôt. Ce plan est actualisé car, comme certains observateurs l'auront remarqué depuis longtemps, je modifie constamment ce plan pour le mettre en concordance avec le résultat de mes cogitations permanentes.

 

V-001 Fairy Land complet ver 11 sans extension.jpg

On voit que le dépôt est situé le long du gril Est de la grande gare de Kugelstadt. De dimensions relativement modestes, il peut héberger jusqu'à 16 locomotives, ce qui est largement suffisant pour desservir la traction sur la ligne à voie unique dénommée Ligne 21. Ce seront surtout de grosses machines à vapeurs du type Decapod destinées à la remorque des trains lourds de coke, charbon et minerai.

 

 

IMG_2235.JPG

Cette vue d'ensemble montre deux remises à locomotives, l'une annulaire et l'autre droite. L'aire réservée au dépôt est située un peu plus bas que la plate-forme réservée aux voies de la gare et la route longeant le bord du réseau de sorte qu'elle sera ceinturée par un muret.
A l'avant-plan, deux machines diesel belges stationnent sur la voie 15 à côté de machines allemandes. Comme cela se passait dans les gares frontalières belgo-allemandes, comme Aachen en Allemagne ou Montzen, Herbesthal, Eupen ou Raeren en Belgique, la gare de Kugelstadt hébergera en permanence des machines belges venues en transit.

 

 

 

IMG_2256.JPG

Vue rapprochée aux abords du pont tournant. Le dépôt comporte des fosses permettant la visite des organes inférieurs des machines à vapeur et le "piquage des feux", c'est-à-dire le nettoyage du foyer et le vidage du cendrier.
D'autres équipements sont évidemment prévus, tels les "colonnes hydrauliques" appelées aussi grues à eau, le parc à combustibles (divers types de charbon et briquettes), le portique à sable, la lampisterie, la pompe à gasoil pour les locomotives diesels, etc., bref tout ce qui fait le charme des dépôts de locomotives à vapeur.

 

 

IMG_2255.JPG

Le petit abri à deux voies est déjà occupé. Il sera plutôt réservé aux machines diesels.
Les deux bâtiments déjà installés sont trop beaucoup trop pimpants. Adepte de la patine, je ne manquerai pas de leur conférer un aspect bien plus réaliste. Les machines afficheront également les traces de l'usure du temps comme en réalité.

 

 

Essai 2.JPG

Le matériel flatte davantage le regard lorsqu'il est patiné comme sur cette photo.

 

 

Passons à un aspect plus pratique. Un dépôt plein de locomotives, c'est bien. Mais comment les reconnaître ?


N. B. : A l'intention des non connaisseurs en commande numérique qui n'auraient pas lu les billets précédents, je rappelle que mon réseau fonctionne exclusivement en système digital (terme synonyme de numérique utilisé chez les Anglo-Saxons). Cela veut dire qu'il faut appeler chaque locomotive par son adresse à 4 chiffres pour la faire rouler. Cela équivaut à un numéro de téléphone indispensable pour contacter quelqu’un. Les machines sont à cet effet toutes pourvues d'un petit récepteur. Il est donc possible de faire rouler des tas de machines simultanément, théoriquement jusqu'à 9 999, mais ce n'est guère possible au-delà de trois ou quatre machines à cause des risques de collision. Pour empêcher celles-ci, le trafic est géré par l'ordinateur équipé d'un logiciel adéquat. J'ai choisi le bien connu Train Controller (version actuelle 8.0 Gold B1) capable de gérer un bloc-système efficace. J'ai traité ces sujets précédemment et je renvoie donc les non initiés aux billets traitant de la digitalisation du réseau. Les "tags" permettent à cet effet une recherche facile.

 

Afin de résoudre ce problème de reconnaissance des adresses, j'ai mis au point une détection d'adresse sur base d'un système peu connu et qui est encore en développement pas son concepteur, le système de "communication bidirectionnelle RailCom" développé par la firme Lenz, le pionnier du système de pilotage numérique appelé DCC (Digital Command Control). Ce système permet de "faire parler" les décodeurs de locomotives qui peuvent ainsi révéler leur adresse sur demande. Ce système étant très évolutif, il est prévu qu'à l'avenir on puisse demander à chaque machine roulant sur un réseau de communiquer non seulement son adresse, mais aussi sa vitesse, son nombre d'heures de marche (pratique pour faire l'entretien de la machine) et de façon générale la valeur de ses paramètres (les CV pour les initiés) afin de les régler le cas échéant.
Il faut reconnaître que la commande numérique de nos chers petits trains évolue très vite et qu’il s'agit de se tenir au courant.

En attendant les prochains développements du système RailCom, et étant donné qu'un afficheur d'adresse coûte un certain prix (44 € en Allemagne) et qu'il ne peut être associé qu'à un seul coupon de voie - il m'en aurait fallu une quantité énorme, j'ai donc créé un petit système pas trop compliqué pour mon dépôt en me servant d'interrupteurs à rappel couplé à un seul afficheur pour le dépôt.

 

 

V-001 Fairy Land complet ver 10 sans extension_BW.jpg

Une vue rapprochée du dépôt permettra une meilleure identification des voies.

 

IMG_2251.JPG

Quelle est l'adresse de la locomotive à moitié entrée dans l'abri sur la voie 13 ? En appuyant sur le levier correspondant à l'emplacement de la locomotive, je fais apparaître son adresse 2305 à l'écran.

 

IMG_2070.JPG

La diesel belge sur la voie 22 de la remise annulaire est la 2058.

 

Une bonne étape vient d'être franchie mais il en reste encore tellement ... mais aussi avec beaucoup de plaisir à la clé évidemment !

 

07/01/2014

01/2014-2 - TCO et PT (panneau technique)

 

Tout le monde connaît les Tableaux de Contrôle Optique, en abrégé TCO. Par contre, les PT sont moins connus. Chez moi, cette abréviation signifie Panneau Technique. Celui-ci est destiné à regrouper tous les modules de commande des aiguillages et signaux d'un secteur déterminé.
Le but est d'éviter au maximum la salade de câbles sous le réseau et également de rendre le PT amovible pour réparation éventuelle, voire ajout d'un complément, sur l'établi. Encore une fois, cela est destiné à éviter au maximum la gymnastique sous le réseau. On est quand même plus à l'aise quand on les fesses posées sur un bon siège devant l'établi !

 

-exploitation dcc_panneau technique, -tableau de commande optique_analogique ou digital, -servomoteur,-panneau_technique

Voici le TCO destiné à gérer les aiguillages et signaux dans la zone appelée Gril Ouest de la gare de Stahldorf (STD). J'ai déjà expliqué pourquoi je veux garder la possibilité de commander les aiguillages et signaux à l'aide de touches sur TCO conventionnel malgré la commande par logiciel Train Controller.

Il y a bien sûr un autre TCO pour gérer le gril Est de ladite gare, que l'on verra un peu plus loin.

 

Un des avantages de mes TCO est la possibilité de modifier le dessin par remplacement de la feuille plastifiée. On ne sait jamais, m'étais-je dit. Bien m'en a pris car ce TCO a subi quelques modifications. Une seule condition : éviter de modifier la position des boutons-poussoirs et interrupteurs car les trous doivent correspondre.

Voici la nouvelle mouture qui va prendre la place de l'actuelle. Après percement des trous, il me suffira de dévisser les écrous des boutons-poussoirs et interrupteurs sur le TCO, de changer la feuille de dessin plastifiée et de revisser les écrous.

 

-exploitation dcc_panneau technique,-tableau de commande optique_analogique ou digital,-servomoteur,-panneau_technique

Quelques petits dessins complètent agréablement la présentation. J'ai aussi agrandi les numéros d'aiguillage, signaux et dételeurs pour une meilleure visibilité.
En outre, j'ai rendu le TCO bilingue étant donné que je compte aussi publier sur un forum allemand. Et puis, cela s'impose puisque la région où se situent mes lignes ferrées est frontalière à l'instar de la vraie région frontalière belgo-allemande du côté d'Eupen (B) et Aachen (D) où le bilinguisme est très répandu.

 

 

-exploitation dcc_panneau technique,-tableau de commande optique_analogique ou digital,-servomoteur,-panneau_technique

L'autre côté de la gare. Les travaux de câblage et de confection du PT correspondant sont en cours.

 

 

Nous avions déjà mis au point les PA, autrement dit les panneaux d'appareillage, que j'aurais pu appeler les panneaux de détection puisqu'ils regroupent essentiellement les modules de détection d'occupation des cantons. J'ai déjà expliqué le côté pratique de ces panneaux que je peux débrancher à volonté pour circonscrire le secteur défectueux en cas de dysfonctionnement. Cela s'est déjà produit et la panne a vite été trouvée.

 

-exploitation dcc_panneau technique,-tableau de commande optique_analogique ou digital,-servomoteur,-panneau_technique

Voici un PT. C'est le premier du genre élaboré par mon aidant Joseph et nous avons déjà trouvé quelques petites améliorations à lui apporter. Ici, quelques servomoteurs et des moteurs à solénoïdes ont été provisoirement raccordés à des fins de test.
On peut voir des décodeurs de servomoteurs de la firme ESU ainsi que des décodeurs de commutation LS150 de Lenz. Il y a également une décharge capacitive pour la commande des moteurs d'aiguillages à solénoïdes de marque Peco et Seep, tous deux assez gourmands en courant.

Sur mon réseau, j'utilise en effet des moteurs de divers types : moteurs à solénoïdes Peco et Seep pour aiguillages, moteurs à solénoïdes pour signaux mécaniques Viessmann (signaux assemblés d'origine), servomoteurs pour aiguillages et servomoteurs pour signaux Viessmann achetés en kits non motorisés.

 

-exploitation dcc_panneau technique,-tableau de commande optique_analogique ou digital,-servomoteur,-panneau_technique

Pour alléger la face comportant les modules, les câbles passent par l'autre face et peuvent ainsi être tirés plus aisément.

 

 

-exploitation dcc_panneau technique,-tableau de commande optique_analogique ou digital,-servomoteur,-panneau_technique

Le module situé au centre du PT est destiné à la commande simultanée de plusieurs servomoteurs. Lorsque j'ai voulu commander pour la première fois plusieurs servomoteurs au moyen d'une mise en parallèle des câbles, je me suis aperçu qu'ils avaient tous le même comportement. Je ne pouvais donc plus les régler individuellement ! Or, la possibilité de réglage individuel est un des gros avantages des servomoteurs. Très embêtant, ça !

Après moultes cogitations, la solution a été trouvée à l'aide des composants tels que un circuit intégré NE555 (timer), un compteur, circuits CMOS, optocoupleurs et une matrice à diodes. En fait, l'astuce consiste à les faire démarrer successivement avec un très petit délai entre deux démarrages. Cette disposition a été appliquée sur les liaisons d'aiguillages A1-A3 et A1-A2.
Pour le prochain TCO, cette solution sera généralisée de façon à limiter le nombre de boutons-poussoirs d'aiguillage comme avec les matrices à diodes pour les moteurs à solénoïdes.

 

La caractéristique commune aux PT, PA et TCO est la possibilité de les débrancher rapidement à l'aide de connecteurs débrochables de façon à les retirer du réseau et les déposer à l'établi en cas de panne.
Un autre avantage est d'éviter une salade de câbles sous le réseau car les liaisons seront assurées en majorité par des câbles plats : PT-TCO et PT-moteurs d'aiguillage/signaux, coupés à longueur et repérés. Les connecteurs informatiques D-SUB (9 et 16 pôles) sont pratiques et peu coûteux s'ils ont achetés en gros.

 

 

-exploitation dcc_panneau technique,-tableau de commande optique_analogique ou digital,-servomoteur,-panneau_technique

Mon aidant Joseph aime les choses bien faites. Témoins les étiquettes à l'échelle adéquate qu'il a créées sur ordinateur pour un repérage optimum des bornes.

 

 

-exploitation dcc_panneau technique,-tableau de commande optique_analogique ou digital,-servomoteur,-panneau_technique

L'intérieur du TCO qui montre les arrivées des gaines plates de câbles venant du PT correspondant..

 

 

 

-exploitation dcc_panneau technique,-tableau de commande optique_analogique ou digital,-servomoteur,-panneau_technique

Un petit bricolage de mon aidant Joseph. Il s'agit de 8 petits boutons-poussoirs montés sur plaquette et qui se raccordent au décodeur de servomoteurs ESU. C'est bien pratique pour tester le fonctionnement des servomoteurs.

 

 

-exploitation dcc_panneau technique,-tableau de commande optique_analogique ou digital,-servomoteur,-panneau_technique

Test d'un moteur d'aiguillage ancienne mouture à placer sous la table.

06/01/2014

01/2014-1 - Les servomoteurs

 

Dans le billet précédent, j'ai publié des photos de servomoteurs actionnant des signaux et des aiguillages. Cette fois, je vais vous en parler en détail.

L'avantage des servomoteurs n'est plus à démontrer, du moins quant à moi qui ai été vite convaincu.
Parmi les innombrables servomoteurs proposés sur le marché, point n'est besoin de sélectionner parmi les puissants. Un servomoteur dont le couple est de l'ordre de 2 kg.cm est largement suffisant. Ils sont classés dans la catégorie des Mini Servo 5 – 10 g (le poids).

Quant au prix, il faut prendre la peine de chercher le meilleur rapport qualité-prix sur la toile Internet. Ceux que je me suis procuré chez un grossiste à Hong-Kong m'ont coûté 2 euros / pièce environ. J'ai vu les mêmes vendus à 15 euros sur des sites de modélisme proposant des décodeurs pour servomoteurs ! Sur le site Conrad bien connu, on trouve des servomoteurs comme les miens aux environs de 4 euros, ce qui est plus raisonnable. Il s'agit ici de servomoteurs analogiques qui fonctionnent très bien mais font un peu de bruit lors du fonctionnement lequel est assez bref. Les servomoteurs numériques sont un peu plus silencieux mais coûtent plus cher.

A l'intention des amateurs de calcul, voici quelques précisions.

L'unité officielle utilisée pour mesurer un couple est le N.m, c'est-à-dire le produit d'une force et d'un déplacement. On peut convertir bien sûr le N.m en kg.cm, une unité plus pratique pour les petits servomoteurs. Les 2 kg.cm dont je parle plus haut valent environ 0,2 N.m ou 20 N.cm (je laisse tomber les décimales).
Pour simplifier l'explication, imaginons un bras de levier fixé à l'axe du servomoteur. Si je choisis un servomoteur de 2 kg.cm de couple, cela équivaut à un poids de 2 kg suspendu à 1 cm de l'axe du servo, ou encore à 1 kg suspendu à 2 cm de l'axe ou encore à 5 kg à 4 mm de l'axe. On imagine aisément que la force qui s'exerce au bout du bras de levier est considérable au vu de la chose à mouvoir, en l'occurrence des lames d'aiguillage ou des palettes de signal mécanique, même si l'on tient compte des petites contraintes dues à la tringlerie qu'il faut vaincre, s'il en existe comme sur mes montages à base de servomoteur.

Bien sûr, les pointilleux feront remarquer que le mouvement est partiellement circulaire et que ce n'est strictement valable qu'en position où les tringles sont tangentes au cercle de leur entraînement, sans quoi il faudra passer par des sinus et des cosinus si l'on veut établir un calcul précis. Cela n'en vaut pas la peine et l'ordre de grandeur évoqué ici est largement suffisant.

D'autres indications sont la vitesse angulaire et l'angle de rotation. Les caractéristiques accompagnant les servomoteurs mentionnent la plupart du temps deux nombres, par exemple 0,13 / 60°. Cela correspond à un angle de 60° parcouru en 0,13 s. ce qui équivaut donc à une vitesse angulaire.

Ce qui est fort intéressant, c'est que l'on peut régler séparément 3 paramètres :
- la butée droite ;
- la butée gauche ;
- la vitesse angulaire.

C'est impeccable pour positionner avec précision les lames d'aiguillage et les palettes de signaux mécaniques.

 

Contrairement à un moteur classique qui est utilisé pour tourner avec une vitesse proportionnelle à un courant ou à une tension, un servomoteur est utilisé pour obtenir une position.
Pour actionner un servomoteur, il faut utiliser un microcontrôleur capable de délivrer des impulsions dont la durée varie entre 1 ms et 2 ms. J'utilise personnellement des décodeurs ESU (SwitchPilot Servo) dont les caractéristiques me satisfont pleinement et qui sont parfaitement adaptées au modélisme ferroviaire. Il existe cependant d'autres solutions.

Voici un exemple de servomoteur.

 

 

-exploitation dcc_panneau technique,-tableau de commande optique_analogique ou digital

Caractéristiques du mini servo Tower Pro SG90 (au milieu) montré sur la photo :

Livré avec palonniers

Dimensions : 22 mm x 11,5 mm x 27 mm

Poids : 9 grammes

Vitesse : 0,12 sec/60° sous 4,8 V

Couple : 1,2 kg.cm sous 4,8 V

Tension : 4,8 V à 6 V

Prise : standard à 3 fils

Amplitude : de 0 à 180° (un peu moins en réalité)

Celui de droite est un micro servo plus léger et moins puissant mais coûtant sensiblement le même prix que le mini servo. Il convient plutôt pour l'échelle N.

 

Je vous livre l'adresse d'un site intéressant où vous pourrez glaner des infos intéressantes :

http://www.tamvalleydepot.com/products/servosaccessories....

 

J'en reviens à mes servomoteurs que j'accommode à ma sauce personnelle.

En ce qui concerne les signaux mécaniques, l'innovation résidait principalement dans les 3 facteurs suivants : motorisation des signaux en kit fournis sans moteur, installation par-dessus la table de roulement et précision dans le positionnement des palettes grâce au servomoteur.

 

 

-exploitation dcc_panneau technique,-tableau de commande optique_analogique ou digital

C'est sur ce banc d'essai que j'ai mis au point la motorisation de mes signaux mécaniques à l'aide de servomoteurs et d'un décodeur SwitchPilot Servo ESU. Une prise D-Sub à 9 pôles permet de débrancher le signal (ou les 2 signaux le cas échéant) fixé sur le support en équerre. Il s'agit d'un modèle d'essai non peaufiné.
On voit sur la gauche une centrale et un amplificateur Lenz (première version) alimentés par un transformateur Märklin de récupération. Mon aidant Joseph m'a bricolé une plaquette comportant les 8 boutons-poussoirs permettant d'actionner les 4 servomoteurs raccordés au décodeur (ici, il n'y en a que trois). Le SwitchPilot Servo permet en effet la commande manuelle par boutons-poussoirs outre la numérique par manette de commande ou ordinateur.
Le réglage des 3 paramètres dont question ci-dessus se fait grâce aux boutons et diodes luminescentes situés sur le côté du décodeur.

 

N. B. : Ne faites pas attention, si toutefois vous l'avez remarqué, à la position erronée des palettes qui doivent se tourner vers la droite. Ce sera corrigé bien sûr.

 

La fabrication en série se fera après celle des moteurs d'aiguillage, ceux-ci ayant évidemment la priorité pour me permettre d'actionner les aiguillages et faire rouler des trains.

 

Au tour des aiguillages maintenant. Jusqu'il y a peu, j'étais resté fidèle à l'option d'un moteur d'aiguillage avec servomoteur à placer sous la table de roulement. Cette solution m'a toujours agréé jusqu'au jour où je me suis posé la question "mais pourquoi ne pas adopter la même solution que pour les signaux", à savoir les rendre amovible par le haut. Cette idée m'est venue lorsque, pour la ennième fois, je me suis cogné la tête contre le châssis en installant conventionnellement par le dessous un moteur d'aiguillage. Me disant une fois de plus que, l'âge aidant, ma vue et mon agilité laissaient à désirer et que cela n'irait pas en s'améliorant, j'ai aussitôt mis en chantier une nouvelle version de moteur d'aiguillage que je vous présente ici.

 

 

-exploitation dcc_panneau technique,-tableau de commande optique_analogique ou digital,-servomoteur

Il s'agit ici d'une version avec 2 mini inverseurs, l'un pour alimenter en courant la pointe de cœur et l'autre pour renvoyer à la centrale - et donc au logiciel Train Controller de mon ordinateur - une information de changement d'état. Je ne compte pas installer un second inverseur sur tous les exemplaires à fabriquer car la position d'une partie des aiguillages n'a pas besoin d'être rétrosignalée à TC.
A noter qu'il s'agit d'une information basée sur un changement "mécanique" de l'aiguillage, ce qui est préférable à une info basée sur un changement d'état dans le décodeur. Reste à tester cette fonctionnalité à l'aide de Train Controller.

 

 

-exploitation dcc_panneau technique,-tableau de commande optique_analogique ou digital,-servomoteur

Le moteur d'aiguillage est prêt à prendre sa place dans l'ouverture pratiquée dans la table de roulement. Seule la connexion au servomoteur est faite.

 

 

-exploitation dcc_panneau technique,-tableau de commande optique_analogique ou digital,-servomoteur

Le moteur est encastré et la tige de commande enfourchée sur la barrette de commande des lames d'aiguillage.
Le moteur d'aiguillage est relativement écarté de la voie car un quai doit être installé ici entre le support du moteur et la voie.

 

 

-exploitation dcc_panneau technique,-tableau de commande optique_analogique ou digital

J'ai réalisé une couverture provisoire qui montre qu'avec un peu de ballast ou de gravier, le camouflage sera parfait. On peut aussi utiliser d'autres solutions comme de la verdure par exemple.

 

 

 

-exploitation dcc_panneau technique,-tableau de commande optique_analogique ou digital

Un moteur d'aiguillage est déjà en place et un autre attend la découpe dans la table. Il y a bien sûr des moteurs gauches et droits pour permettre deux positions de pose.

 

 

-exploitation dcc_panneau technique,-tableau de commande optique_analogique ou digital,-servomoteur

Le gril ouest de la gare. Les bouts de carton noir camouflent les dételeurs amovibles commandés par servomoteur.


Comme on peut le voir sur la dernière photo, l'envie de faire du décor me démangeant, je présente déjà des ensembles de bâtiments pour être certain qu'ils s'intégreront bien dans le futur environnement.

La phase des mises au point et innovations techniques a duré pas mal de temps, plus que prévu d'ailleurs, mais ça valait la peine au vu des résultats. Je ne crois me tromper en disant que cette phase est terminée maintenant et je n'en suis pas mécontent du tout.
Le décor va pouvoir avancer désormais.

 

La prochaine fois, je vous entretiendrai des TCO et PT associés.