Cellule lumineuse

connaître l’endroit précis...

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Au contraire d’un train circulant dans une section de block, il est nécessaire de connaître l’endroit précis où se situent les engins concernés, dans le cas d’un rail dételeur.

Ce qui est chaque fois présent, c’est l’espace libre situé entre les tampons et l’attelage. De la lumière peut y passer de haut en bas, et ce fait est visible, donc détectable. Pour pouvoir mesurer correctement la lumière qui filtre dans cet espace, nous avons besoin d’une source de lumière et d’un capteur optique. Pour ne pas induire d’erreurs de lecture, le capteur optique ne peut voir aucune autre source de lumière. Mais ceci n’est toutefois pas encore insuffisant, car il peut exister d’autres sources de lumière dans les parages. Celui–ci est assuré par des lampes alimentées en 220 V(50Hz). Ceci constitue un rythme très précis et aisément reconnaissable, que nous pouvons filtrer.
Un autre problème est constitué par la source de lumière que nous désirons utiliser comme ‘émetteur’ pour notre rayon de lumière. La lumière infrarouge (en fait, une onde de chaleur) est très utile. Sur la partie visible de notre réseau, la source de lumière et le capteur optique doivent être camouflés. Cela serait nettement plus pratique si pour la source de lumière, nous utilisions une source déjà existante : un poteau lumineux, par exemple – et disposer le capteur optique dans l’alignement entre ce poteau et le jour entre l’attelage et les tampons. Les poteaux d’éclairage‘faits maison’ sont par ailleurs parfaitement utilisables pour notre projet.

Comme le schéma l’illustre, il existe à côté de nos dételeurs ‘fait maison’ assez d’espace pour y disposer un capteur optique avec visière. Nos poteaux d’éclairage n’émettront pas trop de lumière, mais les courtes impulsions de lumière seront suffisantes pour faire réagir les capteurs optiques de façon fiable. En outre, l’intensité de la lumière sera réglable, tant qu’à faire…
En même temps, nous choisirons une fréquence (le nombre d’impulsions lumineuses par seconde) suffisamment différente de la fréquence du réseau électrique.
Comme dernière mesure, nous allons encore assigner une tâche supplémentaire à l’électronique: vérifier si le signal de l’émetteur est synchrone avec le signal reçu par le récepteur. Grâce à ce moyen, toute autre source lumineuse sera éliminée par filtrage, et le système ne souffrira pas d’influences extérieures.
Grâce à ces quatre mesures, nous obtenons une cellule lumineuse fiable et au fonctionnement correct:
• le capteur est protégé dans une petite buse (sensibilité à la direction de la lumière);
• l’émetteur ne nécessite pas une source de lumière séparée, mais constitue un pylône d’éclairage;
• la fréquence de la source de lumière est suffisamment différente de celle du réseau électrique;
• les fréquences de l’émetteur et du récepteur sont comparées pour voir si elles sont synchrones.

Commençons par l’alimentation des Leds dans les pylônes. En fait, il s’agit d’un générateur à pulsations à fréquence fixe et à longueur de pulsation réglable, dont la sortie est amplifiée. Le tout est assemblé au moyen d’un seul IC bon marché et de quelques composants externes. Le générateur se trouve à gauche, sur le schéma. Un cycle se répète toutes les 11 millisecondes. Le cycle de l’alternance est déterminé par les diodes, la résistance et le potentiomètre, ce dernier devant être réglé entre 1 et 30%. Chaque récepteur recevra ici un signal synchrone, via sa sortie ‘A’. A l’extrême droite sur le schéma, un transistor veille à une amplification de sortie du courant destiné aux poteaux d’éclairage.

Lorsque nous passons du schéma au circuit imprimé, ce dernier paraitra bien étrange. La face ‘composants’ de votre circuit est assemblée comme l’illustre ce dessin. Moyennant l’attention nécessaire lors du travail et un peu d’habileté lors du soudage, il ne devrait pas se poser de problèmes.

La plaque est assemblée de bas vers le haut. Ceci facilite le travail de soudage, les composants ne pouvant pas se détacher lorsqu’ils seront soudés sur l’autre face. Nous plaçons ainsi les composants les plus petits et les plus plats : les diodes et les trois résistances. La prochaine étape est l’IC. Veillez à son placement correct et à ce qu’aucun de ses petits pieds ne soit plié lors de son montage. Après le placement de quelques petits et d’un grand condensateur un transistor de sortie peut être monté. Sur la photo, il a été surmonté d’un radiateur, mais ceci n’est nécessaire que dans le cas où plus de cinq luminaires sont raccordés à l’émetteur. Un sucre facilitera le raccordement ultérieur aux lampes et la dérivation du signal de synchronisation (A).

Le schéma électronique de la partie ‘receveur’ est un peu plus complexe. De gauche à droite, il est constitué d’un amplificateur, d’un circuit logique pour traiter le signal de synchronisation et d’une partie ‘sortie’. La lumière est enregistrée par un transistor sensible à la lumière. Ces signaux doivent être amplifiés et ceci se réalise au moyen d’un ‘amplificateur opérationnel’. Nous avons conçu un circuit imprimé qui peut reprendre deux parties ‘réception’. A la sortie du récepteur, nous avons un signal ‘0’ et ‘1’ sous la forme d’un clignotement hyper-rapide de notre Led dans notre poteau. Ce signal est comparé avec le signal de synchronisation. Un dernier inverseur permet à l’utilisateur de choisir entre une logique ‘1’ ou ‘0’comme signal de sortie valable. La conversion du schéma en une impression nous donne le dessin suivant. Ses dimensions ont été choisies de façon à ce qu’une seule plaque au format eurocard (160 mm x 100) puisse fournir quatre petites plaques semblables.

Commençons à nouveau avec un circuit imprimé, gravé est déjà pourvu de ses trous. Commençons par l’assemblage des composants inférieurs : les six diodes, quelques connecteurs et des résistances. Ensuite, les deux IC peuvent être placés. Veiller à leur bon positionnement: la pine ‘1’ est répertoriée par une encoche dans le boîtier. Le petit et le grand condensateur complètent le montage, la polarité du gros devant bien être vérifiée.

Nous aurons besoin d’un cache pour la lumière incidente. Par capteur optique, il nous faudra une busette de 3 mm de diamètre et de 40 mm de longueur, et quelques bouts de gaine rétractile. Comme la busette est sensiblement plus fine que le transistor de cinq mm, il est nécessaire d’élargir quelque peu l’extrémité de la busette, au moyen de gaines thermo-rétractiles. Prenons maintenant un capteur, ainsi qu’un bout de gaine rétractile d’un centimètre de long. Alignons le tout. Après réchauffement des parties alignées, le résultat devrait ressembler à cette photo.

Puisque le rayon de lumière doit passer entre les rails et notre ‘écran’ mobile, nous n’avons pas beaucoup de jeu. Le rayon doit courir tout près du rail. Nous éliminons d’abord au moyen d’une fraise ronde une partie du pied du rail. Nous pouvons maintenant réaliser l’orifi ce pour la busette au moyen d’une mèche de 3 mm d’épaisseur. Présentez la foreuse selon l’angle correct: perpendiculaire, dirigée vers la source de lumière lorsque vous regardez le long des rails. Au moyen d’une busette de 3 mm, nous pouvons vérifi er si le trou a été foré dans la bonne direction. Dans la plupart des cas, le trou foré devra être corrigé et il est possible de vérifier au moyen d’une petite tige de 3 mm de longueur si cette fois, le forage a été réalisé selon le bon angle. Si le trou a dû être corrigé, le capteur optique devra être collé selon le bon angle.

La tige du capteur optique ne peut bien entendu pas gêner les roues ni le mécanisme d’attelage court et ne peut pas dépasser le niveau du ballast. Après repose du passage de service sur notre dételeur, on ne voit pratiquement plus rien de notre busette. Comme dernier travail, nous allons raccorder le tout. Les fils et le signal de synchronisation peuvent alors être branchés. Pour le branchement du capteur, il faut veiller à la bonne polarité. La patte du logement du capteur indique l’émetteur du transistor et constitue en fait le signal d’entrée.

Bien entendu, cette cellule lumineuse peut également être utilisée pour d’autres applications, là où un emplacement précis doit être déterminé. Pensons par exemple au positionnement d’une locomotive à vapeur sous une grue à eau, à des bruits particuliers qui doivent résonner lors du passage d’un convoi en un endroit précis, etc.

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