Block automatique 2 feux

Souvent, sur des réseaux avec de grandes longueurs de voie, on souhaiterait faire circuler plusieurs trains les uns derrière les autres. Mais à cause des vitesses différentes, il n'est pas rare que les rames se rattrapent et déraillent. Cette carte réalise l'espacement automatique des trains sur un réseau découpé en cantons. Elle assure l'alimentation de chaque canton et une protection totale des convois avec arrêt et démarrage progressifs dans les deux sens de circulation.

Principe de fonctionnement

On se reporte au schéma de principe. La carte s'alimente en 18V continu. Cette tension est ensuite stabilisée à +15V via U2, afin d'alimenter l'électronique. Le montage peut être divisé en trois parties

* Alimentation réglable du canton,

* Détection présence train sur le canton,

* Arrêt et départ progressifs.

Alimentation réglable du canton

La tâche a été confiée à un régulateur de tension intégré U1, le LM317K. Par action sur P1, la tension de sortie AT varie de 1 à 13V environ avec un courant maximum de 1,5A. L'application du +15V sur l'entrée "AU" (Arrêt d'Urgence) sature le transistor T1 et impose une tension de sortie à 0V. Les relais K1 et K2 permettent d'inverser la tension sur la voie pour les deux sens de circulation. Leur commande s'effectue via l'application du +15V sur l'entrée "Re".

Détection de présence d'un train sur le canton

Le canton étant divisé en deux zones, une zone de transit et une zone d'arrêt, il est nécessaire de détecter la présence d'un train sur ces deux zones. C'est la détection de consommation de courant qui a été retenue. Cette fonction est réalisée par les diodes D1 et D3 et le circuit intégré U3, un LM393. Pour la zone de transit "ZT", en l'absence de train, la diode D1 est bloquée, donc l'entrée V- de U3A est à 0V par R6. L'entrée V+ de U3A étant à un potentiel de 0,3V environ grâce à R7 et R8, la sortie de U3A est en l'air (collecteur ouvert); on retrouve donc le +15V sur l'anode de D2 via R9, la sortie 6 de U5C est à "0".

Dès qu'un train pénètre sur la zone "ZT", la diode D1 devient passante, V- = 1,2V > V+ , la sortie passe à "0", la diode D2 conduit et on a "0" sur l'entrée 7 de U5C. La sortie "Présence" passe à "1" : on pourra connecter une LED, associée à une résistance de 2,2 k  , pour indiquer la présence du train sur le TCO.

On retrouve le même principe pour la zone "ZA". L'entrée "condition" peut être utilisée en association avec un départ en aiguille ou tout autre disposition où une condition sur l'occupation est nécessaire. En effet, lorsqu'un train est présent sur le canton, l'entrée 8 de U4C est à "0"; si l'entrée condition est à "1" (par défaut via JP1), l'entrée 9 de U4C est à "0" donc la sortie "Pn" est à "1" , ce qui commande l'arrêt sur le canton précédent. Dans le cas contraire, la sortie "Pn" reste à "0".

Arrêt et départ progressifs

Ce dispositif nécessite la détection sur la zone "ZA" et le signal "Pn" du canton suivant. En l'absence de train sur le canton suivant, l'entrée "Pn+1" est à "0", la sortie 3 de U4A est à "1", la sortie 4 de U4B est à "0", le transistor T3 est saturé, le condensateur C9 est chargé à +15V, le transistor T2 suit cette tension sur la zone "ZA". La sortie 4 de U5B est à "1", le transistor T6 est bloqué, la sortie 2 de U5A est à "0", le transistor T7 est saturé, la sortie "FV" est à +15V : le feu vert est allumé et le train ne s'arrête pas.

Si un train est présent sur le canton suivant, l'entrée "Pn+1" est à "1", le condensateur C8 se charge via R14, la sortie 3 passe à "0" au bout de 3 secondes environ (temps nécessaire pour le fonctionnement des locomotives en UM). Dès qu'un autre train arrive sur la zone "ZA", l'entrée 6 de U4B passe à "0", la sortie 4 de U4B passe à "1", le transistor T4 devient passant , le condensateur C9 se décharge progressivement via R20 et AJ2, la tension sur la zone "ZA" diminue : le train s'arrête progressivement. La sortie "FR" passe à +15V : le feu rouge est allumé.

Dès que le train sur le canton suivant a dégagé son canton, l'entrée "Pn+1" repasse à "0", le feu repasse au vert, après 3 secondes, la sortie 4 de U4B repasse à "0", le transistor T3 redevient passant, le condensateur C9 se recharge progressivement via R19 et AJ1, la tension sur la zone "ZA" augmente, le train repart en douceur. L'inertie de départ est réglable par AJ1 et l'inertie d'arrêt par AJ2. Le transistor T5 impose une tension de 0V sur la zone "ZA" lors d'un arrêt d'urgence.

Montage

On commencera par bien nettoyer le circuit imprimé à l'aide d'acétone. On soude les 4 straps verticaux et les 5 straps horizontaux; puis la diode D2, les résistances R24, R6, R11, R3, R12, les diodes D5, D1 (2 deux diodes) et D3. Souder ensuite les supports de circuit intégré, les condensateurs C1 et C3, les ajustables AJ1 et AJ2. Souder alors les résistances verticales et la diode D4. Souder ensuite les condensateurs polarisés C2, C4 à C9, en veillant au sens; les transistors T1 à T7, le jumper JP1, les relais K1 et K2, les régulateurs U2 et U1 sur son refroidisseur. Restent les borniers Br1 à Br6.

Essai et installation

Une fois terminé, on vérifiera soigneusement les soudures et l'orientation des composants. Les circuits U3 à U5 n'étant pas insérés sur leur support, alimenter la carte en 18V continu en veillant à la polarité. Vérifier la tension en sortie de U2: +15V en Br6/ 2 et 3. Couper l'alimentation. Insérer les circuits U3 à U5 sur leur support respectif en veillant au sens. Brancher le potentiomètre P1 sur Br3, AJ1 et AJ2 à mi-course. Remettre sous tension, vérifier l'action de P1 sur la tension "AT" en Br3/3 : 1 à 13V environ. Brancher une ampoule sur "ZA" et une sur "ZT". Les deux lampes s'illuminent. Faire varier la luminosité par P1. Vérifier l'inversion de polarité par l'application du +15V sur Br6/8. Vérifier l'action de l'arrêt d'urgence par application du +15V sur Br6/7 : les lampes s'éteignent. Vérifier la sortie "FV" = +15V en Br5/2 et la sortie "Présence" = +15V. Vérifier l'action de l'entrée "Condition" : 0V sur la sortie "Pn".

Mettre le cavalier sur JP1 : "Pn" = +15V. L'entrée "Pn+1" au +15V : la lampe sur ZA s'éteint progressivement. La sortie "FR" en Br5/3 passe à +15V. Débrancher le +15V de "Pn+1" : la lampe se rallume progressivement. Vérifier l'action des ajustables AJ1 et AJ2 sur le réglage des inerties. La sortie "Présence" pourra être reliée à une LED (associée à une résistance de 2,2 k  ) afin d'indiquer la présence d'un train sur le canton.

Chaque canton devra être équipé de cette carte. Le câblage entre elles est très simple, comme le montre la figure ci-dessous :

1 seul fil entre chaque canton : la sortie "Pn" reliée à l'entrée "Pn+1" du canton précédent !

Liaison commune : AU pour l'arrêt d'urgence.

Branchement d'une LED d'indication d'occupation via une résistance de 2,2 k  entre la sortie "Présence" et la Masse.

Strap sur JP1. Le potentiomètre sur le bornier Br3.

Les feux de signalisations sur le bornier Br5 : C étant le commun (moins) des feux.