GCA173 Convertisseur de capteur à effet Hall et/ou interrupteur ILS.

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Par Peter Giling


Introduction

Assez peu de systèmes sont disponible maintenant pour détecter la locomotive, passant une certaine zone.
La plupart d'entre eux requièrent une modification supplémentaire à l'intérieur de la loco.
Quelquefois, cela est déjà disponible dans le décodeur, comme Lissy ou Railcom.
Mais pour recevoir ces messages, cela requière certains matériels très coûteux.
Un autre système, le MFX de Märklin est également bien, annonçant le train qui se trouve sur la voie, mais cela ne donne
aucune information sur la position exacte.
Le compteur d'essieux GCA141 ensemble avec Rocrail, est un système qui va vous dire au moins
qu'un train est entré complètement dans le bloc.
Mais alors, placer le transmetteur IR et le récepteur est un travail très précis, peut-être pas facile à réaliser pour tout le monde.
Tous les autres systèmes ne vous donnent aucune information si le train complet est entré dans le bloc, sans perte
de wagons ou de voitures sur la voie.
Bien sûr, sauf si vous construisez un transmetteur Lissy ou un décodeur Railcom supplémentaire et/ou avez un wagon/voiture
équipé avec un moyen de suivi actuelle des rails, où la détection actuelle sur la voie passera cette information à l'ordinateur.
Les interrupteurs ILS étaient très longtemps populaire avant que l'ère du numérique a vu le jour.
Mais dû aux possibilités très limitées des aimants, et au fait que le train le plus rapide 'manque' quelquefois les
interrupteurs ILS rend leurs utilisations moins populaires.
Même maintenant, alors que nous avons beaucoup d'autres façons de détecter le train sur la voie, un interrupteur ILS pourrait être sensible à utiliser.
Mais nous avons une meilleure, et plus petite option maintenant: Les capteurs à effet Hall.
Ces capteurs. comme le TLE4905L décrit ici,
sont des très petits articles, même utilisable pour la voie N, parce que ce capteur mesure seulement 4,2 x 3,3 x 1,5 mm.
Il peut même être inséré à l'intérieur du gravier, le rendant totalement invisible.
L'autre avantage que nous avons maintenant, est la disponibilité de très forts et encore de très petits aimants néodyme.

Un exemple d'un très petit aimant 1x4x5 mm sous cette locomotive Fleischmann échelle N 781283 Un petit wagon échelle N avec un aimant cubique 5mm (non collé!). un capteur à effet Hall TLE4905 fixé sur un circuit de test en voie échelle N
Il peut être fixé entre les traverses!
magnets_122.jpg hall_magnet_182.jpg
Un petit exemple de tous les différents types d'aimants disponibles Une locomotive Roco NS24xx HO avec un aimant 1 x 4 x 5mm
En haut au milieu se trouve le CAN-GC2 et
à droite en haut le GCA173 (prototype) branché au CAN-GC2
Un autre exemple de solution en HO


Ce capteur a 3 fils branchés et peut être connecté directement à un CAN-GC2 ou à un GCA50.
Mais pourquoi devrions-nous avoir besoin de cette GCA173 supplémentaire?
Tout d'abord la connexion en elle-même, ce circuit imprimé rend cela plus facile.
Comme la résistance de pull-up est propre soit au GCA50, soit au CAN-GC2 ou soit au GCA-PI02 et est de 10Kohm, elle devrait être beaucoup plus faible pour avoir une résistance de distorsion solide.
Un condensateur d'une valeur minimum de 47nF est également nécessaire, conforme à la fiche technique.
Le CAN-GC2 a besoin d'impulsions des retours d'information avec une longueur minimum de 25 ms. Pour le GCA50 la même longueur minimum est de 80 ms.
Le GCA-PI02 a besoin au minimum de 10 ms.
Cela les rend pratiquement inadaptés pour ce capteur à effet Hall, ou pire, à un interrupteur ILS.
Pour expliquer cela faisons quelques calculs approximatifs :
Si nous avons une distance de 5mm entre l'aimant et le capteur à effet Hall, l'aimant activera le capteur sur une longueur approximative de 7mm.
Un train HO, avançant à l'échelle à 120km/h avance en réalité à 380mm par seconde.
Si le capteur 'voit' l'aimant sur une longueur de 7mm, le temps que le capteur est activé est de 7/380 = 0,018 SEC = 18 ms.
Une impulsion comme celle-la est vouée à l'échec, parce que l'impulsion ne sera seulement que d'1/4 de ce que nous avons besoin.
Le CAN-GC2 et le GCA-PI02 sont meilleurs (=plus rapide) mais encore beaucoup trop critique.
Le GCA173 est ici pour prendre soin à cela.
Il a des connecteurs pour 8 capteurs, aussi bien pour un capteur à effet Hall ou un interrupteur ILS.
Un petit microprocesseur bon marché sur le GCA173 vérifie continuellement toutes les 8 entrées, et réagira quand une ou plusieurs entrées vont passées à l'état bas, pour renvoyer ce signal aussi bien au GCA50 ou au CAN-GC2.
Même si l'entrée ne dépasse pas 2 millisecondes, la sortie restera à l'état haut pendant 150 millisecondes, assurant que le message soit passé correctement à votre LocoNet ou au réseau CAN.
Le capteur à effet Hall lui-même est plus rapide que cela (approximativement 1 uSec), donc la chance qu'un train sera 'manquer', est de 0%.
Un autre avantage supplémentaire de l'utilisation du GCA173 comme tampon, est que nous avons assez de connexions pour tous les huit capteurs.
En cas de connexion directe entre le CAN-GC2(GCA50) et les 8 capteurs à effet Hall, vous aurez à combiner toutes les connexions +5V et 0V des capteurs ensemble.


Caractéristiques

  • Connexions faciles d'un maximum de huit capteurs individuels et/ou d'interrupteurs ILS.
  • Chaque entrée changera d'état avec une longueur d'impulsion minimum de 100 ms.
  • Entrée basse impédance pour prendre soin de l'immunité de haute distorsion.
  • Même pour des interrupteurs ILS, la faible intensité d'entrée est tout à fait exacte, pour garder l'interrupteur ILS en bon état.
  • Une connexion par un câble au GCA50 / CAN-GC2, qui alimente également cette carte en 5 Volt.
  • Très faible consommation quand toutes les entrées sont inactives.
  • Signalement par led sur chaque entrée individuelle pour simplifier les tests.

Compter le matériel roulant

Le gros avantage de ce système est le fait que vous serez en mesure de détecter si le train est entré complètement dans le bloc.
Comme vous avez l'habitude de Rocrail, ce fabuleux programme a fait également une configuration standard pour ce capteur, appelé 'compteur essieux'.
Excepté qu'ici nous n'avons pas de comptage d'essieux mais des aimants. Mais le résultat sera le même.
Au moins deux aimants devraient être monté sous le train, le dernier sous le dernier wagon.
Quand ces aimants s'annoncent en entrant dans le bloc cible, la conclusion est raisonnable de supposer que
rien est resté derrière dans un tunnel ou une gare cachée, alors l'ordinateur procédera à l'effacement de la route utilisée et pourra l'utiliser à nouveau.
Le capteur lui-même sera programmé comme un 'compteur d'essieux' dans Rocrail.
Rocrail utilisera automatiquement ce compteur après la première initialisation, et prendra en charge cette information.
Si vous préférez, plus d'un aimant supplémentaire est une option, même des trains différents avec un nombre différent d'aimant est une option.
Avec cela installé vous pouvez même distinguer quel train entre, mais c'est une option, pas encore disponible dans Rocrail. (et non prévu.)
Pour faire une navette les trains doivent être équipés avec au moins deux aimants, ainsi les capteurs fonctionneront dans les deux directions,
et arrêteront le train au premier aimant détecté.

Une autre option intéressante avec ces capteurs:

Utilisant les combinaisons de locomotives, ou l'une est une s.c. 'locomotive factice', qui ne prend aucun courant des voies, cette combinaison pourrait arrêter la locomotive trop tard, car la détection de courant est utilisée et la locomotive factice est à l'avant.
L'utilisation de deux aimants -un à l'avant de chacune- résoudra ce problème simplement et facilement.

Manipulation dans Rocrail

Rocrail compare les wagons comptés depuis le bloc Depuis avec le bloc Vers:

  • Aucune comparaison est faite quand un ou les deux bloc reportent zéro.
  • Traitement normal au cas ou les blocs Vers rapportent l'égalité ou plus que le bloc Depuis.
  • En cas ou le bloc Vers rapporte moins que le bloc Depuis la locomotive est annulée à partir du mode automatique et le bloc Depuis est fermé.
  • Après que le matériel perdu est été ré-accouplé de nouveau au train, le bloc Depuis peut être fixé à action, et le train peut être ré-activé en mode auto.

Cartes disponibles

Une belle carte double face, avec trou traversant métallisé et impression en sérigraphie est maintenant disponible.

Aimants

Une grande variété d'aimants est disponible à partir de www.phgiling.net:

Type Taille
1 Cylindre 4mm ∅ longueur 12,5mm
2 Cylindre 4mm ∅ longueur 10mm
3 Cylindre 3mm ∅ longueur 8mm
4 Cylindre 3mm ∅ longueur 61mm
5 Disque 5mm ∅ hauteur 3mm
6 Cube 5mm
7 Plat 5 x 4 x 1.5mm
8 Plat 5 x 4 x 1mm
9 Plat 5 x 2,5 x 1,5mm
10 Plat 5 x 1,5 x 1mm
11 Plat 10 x 4 x 1mm


Les aimants sont uniquement vendus par ensembles de 8 pièces par taille.

Position correcte des aimants

Les aimants ont deux pôles, dont seulement un seul activera le capteur.
Avant de mettre les aimants sur votre matériel roulant, vérifiez s'il vous plaît la position correcte.
Cela peut être fait par vérification avec le capteur lui-même.
Les capteurs devrait avoir une face latérale marquée (arrondie) vers les aimants.

Consignes de sécurité

Ces aimants très forts néodyme ne sont pas des jouets !!!!!
En principe ils sont sûrs en soi, mais s'il vous plaît faite attention avec ces aimants, n'autorisez pas les enfants à jouer avec.
Il y a quelques remarques de sécurité, rechargeable ici: Les précautions de sécurité sur les aimants Neodyne

Branchement du capteur à effet Hall

Les fils de connexion entre le capteur à effet Hall et le GCA173 peut aller jusqu'à 6' ou 2 mètre.
Faite s'il vous plaît attention ne pas faire passer ces fils parallèlement aux rails et aux fils des rails.
Un peu de torsion de ces fils permettra d'améliorer la protection d'une quelconque distorsion.
Si c'est inévitable, garder une distance de 4'' (10cm).
Le passage à angle droit est pas un problème.
Ci-dessous vous pouvez télécharger un dessin de branchement d'un capteur à effet Hall.

Comment brancher le capteur à effet Hall TLE4905L

Branchement à un interrupteur ILS

Bien que le GCA173 puisse fonctionner correctement avec un interrupteur ILS, l'option du comptage d'essieux N'EST PAS applicable.
Cela est dû au fait que le nombre d'impulsions, généré par le passage d'un aimant n'est jamais le même, et est imprévisible.
branchement à un interrupteur ILS

Câblage au MGV50 / CAN-GC2 / CAN-GC4

Se référer à: **Connexion des interfaces**

Tableau de connexion de J1

Broche J1# Fonction Remarque
1 +5V Alimentation GCA173
2 0V/GND Alimentation GCA173
3 Hall1 sortie capteur 1
4 Hall2 sortie capteur 2
5 Hall3 sortie capteur 3
6 Hall4 sortie capteur 4
7 Hall5 sortie capteur 5
8 Hall6 sortie capteur 6
9 Hall7 sortie capteur 7
10 Hall8 sortie capteur 8

Matériel

Les schémas
Le circuit imprimé et la position des composants
La liste des composants
Les fichiers Gerber
N.B. Les circuits imprimés de fabrication personnelle ne sont pas supportés!


Firmware

gca173_v1_4_firmware.zip
Cette dernière version 1_4 est publiée, parce que il a une synchronisation plus précise avant de réinitialiser la sortie.
la durée est proche de 80 millisecondes.
gca173_v1_5_firmware.zip
la version 1_5 a une meilleure séquence de démarrage. Cela enverra les positions réelles de tous les capteurs

Photos de clients satisfaits

3 fils connectés au capteur
le fil du milieu est isolé
Trou de perçage de 4,5 mm entre les traverses
capteur alimenté à travers le trou
plier les fils vers le bas ( tête arrondi du capteur vers le haut ) et fixé le capteur
un premier test fonctionnel avec 5 volt
connecté de n'importe quel bloc secteur

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