A propos du Digital! E-Book

Yannick Noël

• Herausgeber: Books on Demand
• Kategorie: Fachliteratur
• Sprache: Französisch

Seitenzahl: 159

Veröffentlichungsjahr: 2014

Beschreibung

Un ouvrage sur le modélisme ferroviaire digital simple et compréhensible pour la plupart d’entre nous. Le modélisme ferroviaire digital : trop cher ? Trop difficile ? Trop complexe ? Trop technique ?, … NON ! Pas tout à fait, laissez- moi vous expliquer et vous convaincre … Un exposé vulgarisé, simplifié et en plusieurs parties, résumé comme suit : 1. La théorie, 2. La technique, 3. La mise en pratique,

Leseprobe

Le numérique en questions/réponses pour le modélisme ferroviaire!

Le grand Livre – Auteur et mise en page : Yannick Noël – édition 2014

© Sous réserve d’erreurs et de modifications des textes et typographiques, toutes photos et textes copyright de leurs auteurs respectifs. Toutes versions, images , photos, ne peuvent êtres interprétées comme figées, et, peuvent êtres vues différemment selon les sites, documents, de leurs auteurs respectifs.

Un remerciement particulier à Claude Gagneron et Edgard Zander pour leur travail de relecture et leur soutien!

Préambule :

Il n’est pas évident de proposer un ouvrage sur le digital en étant simpliste et compréhensible pour la plupart d’entre nous. Depuis plus de vingt ans, la technologie, les progrès de l’informatique ont été énormes et nous n’avons pas encore fini d’en parler.

Aujourd’hui, notre hobby a lui aussi subi beaucoup de changement dans le domaine de l’électronique, et qui plus est, l’informatique s’est immiscée dans nos chers trains et tous ses accessoires.

Aujourd’hui, nos réseaux se pilotent avec des ordinateurs, des tablettes graphiques et même des Smartphones, le tout grâce au digital!

« Le mot DIGITAL, vient en fait de l’anglais DIGIT qui signifie ‘nombre’ représenté par des 0 et des 1 comme dans un langage informatique. On devrait donc dire plus précisément un système NUMERIQUE en bon français ».

Je vais m'efforcer tout au long de ces quelques lignes, de vous expliquer, avec les mots les plus compréhensibles, le fin du fin du DIGITAL et rester le plus possible dans ce domaine sans trop en déborder, le tout transposé au modélisme ferroviaire.

Le digital : trop cher? Trop difficile? Trop complexe? Trop technique?, …

NON! Pas tout à fait, laissez- moi vous expliquer et vous convaincre …

Mais, …Qu’allez-vous trouver dans ce livre?

Un exposé vulgarisé, simplifié et en plusieurs parties, résumé comme suit :

La théorie,

La technique,

La mise en pratique,

L’ensemble, transposé au modélisme ferroviaire…!

Et nous commencerons tout d'abord par quelques notions d'électricité, car sachons le, c'est la base de notre hobby, nos chères locomotives possèdent évidemment un moteur qu'il faut faire tourner pour les faire avancer!! .

Cette nouvelle édition est la version 2014 avec des mises à jour conséquentes concernant les évolutions sur les produits techniques et électroniques, et, notamment digitaux. Quelques définitions ainsi que des corrections et/ou des précisions sur certains articles, de nouveaux sujets, et, pour finir, un vrai livre plus étoffé dans les détails qui reprend les deux anciens Tomes I et II réunis en UN seul et unique volume de 120 pages.

Je précise qu’au moment de cette relecture, il se peut que de nouveaux éléments ne soient et/ou ne puissent pas/plus êtres présents, comme les nouveautés des fabricants de l’année en cours, veuillez ne pas m’en tenir rigueur.

Table des matières

I.

La théorie :

1. L’électricité, notions de bases

.

2. Les divers types de moteurs

.

3. Tests des moteurs

4. L'électronique en digital

.

5. Définition, le Digital, pourquoi, pour qui?

6. Les divers Protocoles du Digital. (DCC, MM, FMZ™, etc

.)

7. Les normes et les champs d’applications

.

8. Les C.V et/ou le registre Motorola (Mfx™)?

9. La découverte du DCC en détail

.

II.

La technique :

10. Les 3 formules du Digital

.

11. Démarrage, par quoi débuter?

12. Les composants du Digital

.

13. Transmissions de données, le « BUS »

.

14. Modules répondeurs et détecteurs

.

15. Les logiciels (commande, conception, gestion)

III.

L’infrastructure d’un réseau digitalisé :

16. Le câblage du réseau en général

.

17. Le câblage du cantonnement

.

18. Les répondeurs et/ou détecteurs

.

19. Les décodeurs d’accessoires

.

20. Les servo-décodeurs

.

21. Modules spécifiques pour les cantonnements

.

22. La signalisation en digital

.

23. Décodeur pour pont tournant

.

24. Modules « boucle de retournement »

.

IV.

Le décor d’un réseau en utilisant le digital :

25. Les produits ou kit d’animations

.

26. Les modules d’ambiance sonore

27. Les modules d’ambiance lumineuse

.

28. L’éclairage du réseau

.

29. Véhicules routiers mobiles. (Faller Car System™)

30. Véhicules DC Car Digital™

.

V.

La mise en pratique :

31. Montages en kits

.

VI.

Les décodeurs embarqués :

32. Quels modèles choisir en fonction du type de locomotive?

33. Quel sont les divers types de connecteurs?

34. Comment vérifier un décodeur (banc test)

.

35. Pose d’un décodeur dans une locomotive

.

36. Câblage d’un décodeur. (Option feux à Leds)

37. Réaliser le câblage d’un réseau (suite Pg. 64, Chap. III)

VII.

Informations complémentaires :

38. Liste des codes fabricants de décodeurs

.

39. Bibliographies, sites Internet, documentations

.

40. Résumé des divers éléments du digital *

.

41. Conclusion, note de l’auteur

.

42. Lexique

.

43. Index

.

* Nota :Par soucis de clarté et de compréhension, vous trouverez en page 114 à 115 un résumé, ainsi qu’un récapitulatif des divers éléments et termes se rapportant aux systèmes digitaux.

I. La théorie.

Voila c’est parti, pas de digital sans la fée électricité. Apprenons et/ou réapprenons nos bases qui nous sont indispensables pour comprendre la suite des événements, allons y, voici un petit cours pour vous aidez :

1. Electricité (notions de bases)

L'électricité, ou plutôt le courant électrique, est un déplacement (ou courant) de particules négatives appelées électrons dans un matériau conducteur. (Par exemple, le cuivre, le matériau le plus utilisé, car très bon conducteur)

Les électrons se trouvent dans les atomes, et les atomes sont assez peu enclins à laisser leurs électrons partir. Un matériau dans lequel les électrons ne sont pas trop attachés à leurs atomes est appelé matériau conducteur. Un matériau conducteur laisse donc passer facilement le courant électrique, puisqu'il permet à ses électrons de bouger comme ils veulent. Les meilleurs conducteurs sont les métaux, on les utilise pour canaliser l'électricité dans des fils. L'eau est aussi un bon conducteur de l'électricité. Comme nous sommes pour une grande partie constitués d'eau, nous ne sommes pas de mauvais conducteurs.

Voici un fil électrique conduisant le courant. C'est comme un tuyau dans lequel les électrons circulent. En fait, ils vont un peu dans tous les sens, comme le montrent les petites flèches qui donnent leur direction de déplacement. Mais il y a toujours un mouvement d'ensemble, ici vers la droite, et c'est ça, le courant électrique. C'est comme une foule de gens : même si certains vont à contre-courant, ou sur le côté, il y a un déplacement d'ensemble de la foule dans une direction donnée. Dans un fil électrique, c'est la force électrique qui pousse les électrons dans un certain sens.

Dans un fil électrique dans lequel le courant circule, on a donc un grand nombre d'électrons qui parcourent le fil. Les électrons qui parcourent un fil font penser à de l'eau dans un tuyau. En fait, le parallèle avec l'eau est intéressant à explorer :

L'eau avance dans les tuyaux grâce à la pression. Plus la pression est importante, plus l'eau essaye de s'échapper. Quand il n'y a plus de pression, l'eau n'a plus tendance à sortir. Vous avez tous essayé une fois une douche sans pression j'imagine... La première quantité importante pour comprendre comment l'eau avance dans les tuyaux, c'est donc la pression. La seconde quantité importante, c'est le débit. Le débit, c'est la quantité d'eau que le tuyau convoie. Une douche a un débit de quelques litres par minute. Ca n'est pas parce que la pression est importante que le débit l'est. Dans un tuyau fermé, la pression est grande, mais aucune eau ne s'échappe, le débit est donc nul.

Avec l'électricité, c'est exactement la même chose! C'est ce qu'on appelle la tension qui fait avancer les électrons, et donc joue le même rôle que la pression. Cela donne avec quelle force la force électrique pousse les électrons dans le fil. On mesure la tension en Volts (V). Une pile pousse les électrons avec une force de 1,5 V, alors que le courant dit domestique, dans les prises, a une tension de 230 V. Dans des câbles à haute tension, cette tension peut atteindre plusieurs milliers de Volts.

Et ce qui correspond au débit de l'eau pour les électrons, c'est ce qu'on appelle l'intensité. Plus les électrons sont nombreux à passer dans le fil, plus on dit que l'intensité est forte. L'intensité se mesure en Ampères (A). Quand les électrons ne peuvent pas passer, parce qu'il n'y a pas de matériau conducteur, l'intensité est nulle.

Le petit schéma illustré, ci contre, résume simplement, la tension, l’intensité, et la résistance. C’est Le principe du barrage en amont qui déverse de l’eau en aval selon un débit défini!

Il faut bien distinguer deux types de courant en analogique (classique) :

Le courant continu, par opposition au courant alternatif, est un courant électrique unidirectionnel :

Le courant circule à chaque instant dans le même sens, le déplacement des électrons se fait toujours dans le même sens conventionnel -> du + vers le - .

Ce courant est produit par un générateur délivrant une tension continue.

Le courant continu est composé de 2 fils, le Positif et le Négatif. Il est représenté par deux lignes horizontales comme le signe égal =.

Et en modélisme? :

En courant continu, la tension sur les rails ou à la sortie du transfo, varie en fonction du curseur a une valeur comprise entre 0 et 12/14 volts.

Pour inverser le sens de la marche de la locomotive :

Il faut : soit inverser le courant :

- soit avec le curseur du transformateur à droite ou à gauche.

- soit avec un bouton inverseur bipolaire en façade du boîtier de commande. (9 Volts pour le N et 8 Volts pour le Z).

Le courant alternatif : (CA ~ ou AC en anglais)

Le courant alternatif est un courant électrique qui change de sens périodiquement (dit Bidirectionnel) à une fréquence exprimée en Hertz, soit par exemple pour la France 50 Hz par seconde.

La tension va donc osciller, en passant par le zéro, du positif vers le négatif, 50 fois par seconde, voir le dessin ci-dessus : (Fig.1)

Fig. 1

Il circule dans deux conducteurs : phase et neutre. Il est représenté par le signe ~. La forme la plus utilisée de courant alternatif est le courant sinusoïdal, essentiellement pour la distribution commerciale de l'énergie électrique. (230 Volts domestique).

Le courant alternatif, contrairement au continu, circule dans les deux sens, donc pour une fréquence de 50Hz, les électrons changent de direction 100 fois par seconde!

On doit distinguer :

Les courants

purement alternatifs

dont la valeur moyenne (composante continue) est nulle, qui peuvent alimenter un transformateur sans danger.

Les courants alternatifs à composante continue non nulle qui ne peuvent en aucun cas alimenter un transformateur.

En modélisme ferroviaire utilisant le C.A., la tension qui arrive aux rails fluctue en fonction de la position du curseur sur le boîtier de commande. Sa valeur est de 1 à 16 volts. Pour inverser le sens de la locomotive, il faut lui donner une impulsion de 24 Volts afin de coller une bobine interne (un gros relais inverseur) dans la locomotive. (Système Märklin® ancien).

Note : Sur les machines Märklin® neuves, la bobine est remplacée par un petit module électronique ou un décodeur digital d’origine et/ou un moteur en courant continu.

2. Les divers types de moteurs en modélisme :

Les moteurs de nos locomotives sont assez pointus pour que l’on puisse y faire attention. Il convient dès lors de savoir à quel type de moteur on a affaire, afin de ne pas se tromper dans le type de décodeur à poser dans notre machine.

Les moteurs électriques utilisent ce principe : on alimente une bobine tournante avec du courant électrique. Cette bobine étant plongée dans un champ magnétique, elle va avoir tendance à se mettre à tourner, à cause de la force que les électrons exercent perpendiculairement aux fils. Là, vous allez me faire remarquer que ce dispositif, vous le connaissez déjà : c'est en fait celui d'un alternateur. Dans l'alternateur, on faisait bouger la bobine pour produire de l'électricité, là on fait le contraire : on fait circuler de l'électricité pour produire du mouvement. Mais en effet, c'est le même appareil! Ce qui se passe, c'est que les centrales convertissent la force qui met en mouvement les alternateurs en électricité, qui vient ensuite jusqu'à vous. Vous pouvez ensuite utiliser l’électricité pour faire tourner un moteur électrique (train électrique, Lave linge, ventilateur, etc.). Ce que vous faites alors c'est que vous retransformez l'électricité en mouvement. Finalement, l'électricité n'a fait que vous transmettre la force qui fait tourner les alternateurs dans les centrales, pour que vous puissiez faire tourner votre moteur!

Le moteur est la pièce maîtresse de notre locomotive, il serait donc bien de savoir un peu comment il fonctionne et de quoi il est composé :

Un moteur possède cinq principaux éléments : le rotor, le stator, la cage et 2 charbons.

Fig.1.A

Ci contre (Figure1.A) - le moteur dit « sans balai/brushless » (induction) est un moteur sans charbon. (Sinus chez Märklin®). Il fonctionne selon le principe d’ondes magnétiques donc sans contact physique. (Alimentation en triphasé pour la plupart d’entre eux!)

Fig.2

Fig.2 : Le rotor est la pièce mobile du moteur qui en tournant entraine un axe et des roues dentées. Le rotor est au moins muni de deux ou trois bobinages au minimum, nommés les pôles. Plus il y a de pôles plus le moteur est souple au ralenti et puissant.

Fig.3

Fig.3 : Le stator est la pièce fixe du moteur.

Le stator peut être muni d’une bobine de fils de cuivre sans aimant pour les moteurs à courant alternatif.

Fig.4

Fig.4 : Le stator peut être muni d’un aimant permanent pour les moteurs à courant continu.

L’ensemble des éléments est enfermé dans une boite dit « cage » qui forme un bloc complet. (Bloc moteur)

Cette « cage » peut être blindée ou non et varie en fonction du moteur, cylindrique, carrée, etc.

Fig. 5

Fig.5 : L’ensemble complet d’un moteur. Ici un moteur Märklin® 5 pôles pour courant alternatif.

Pour info, les charbons et/ou balais permettent les contacts électriques entre le stator et le rotor. Ils peuvent être utilisés indifféremment avec des moteurs alternatif et/ou continu.

Remarque :il n’est fait ici mention que des moteurs les plus courants et connus,je ne vais pas vous parler des moteurs spécifiques comme : les moteurs à encodeur, pas à pas, car ils ne nous concernent pas et cela serait une autre histoire…!!

En savoir plus :

Le moteur à courant continu possède 2 fils (donc un enroulement), un fil pour le POSITF et l’autre pour le NEGATIF. Le fait d’inverser le courant, fera tourner le moteur dans l’autre sens (inversion des pôles magnétiques Nord et Sud). Donc, le moteur n’accepte en AUCUN CAS de courant alternatif.

Attention : il ne faut jamais faire tourner un moteur à courant continu avec du courant alternatif sous peine de fumée et destruction du moteur.

Une exception cependant pour les anciens moteurs Märklin® (dit tous courants), il s’agit en fait de moteur à courant alternatif qui supporte les deux types de courant. La polarisation nord - sud se faisant via le champ magnétique des bobines de fils de cuivre qui entourent les fers (stator) en y injectant une tension alternative.

Et si l’on veut faire tourner un moteur CC en AC?

Ci contre : Schéma d'un pont de diode avec : en entrée un courant alternatif en A et B et en sortie un courant continu en C et D.

L’électricité est donc transmise par les rails pour notre cher hobby :

Chez Märklin®, ce sera le système dit trois rails, avec plots centraux, qui améliorent les contacts électriques et qui permet également de faire des boucles de retournement sans court-circuit.

Pour tous les autres, le système dit deux rails suit la norme généralisée pour les trains miniatures quelque soit l’échelle, Z, N, HO, G, etc.

Ici contre : Les trois types de rails Märklin® 3 rails avec plots au milieu.

Le rail à ballast métallique au 1er plan, n’est plus fabriqué à ce jour.

Le moteur à courant alternatif est surtout utilisé pour le 3 rails (Märklin® ou équivalent). Il a l’avantage d’être plus puissant à bas régime, mais l’inconvénient de n’utiliser qu’un système dit propriétaire. Il possède 3 fils (deux enroulements), un fil pour le commun et les deux autres pour le sens de marche (pôle magnétique). Pour inverser le sens de la locomotive via le transformateur, il faut lui donner une impulsion de 24 volts afin de coller une bobine interne (un gros relais inverseur) dans la locomotive qui se chargera d’inverser les fils aux moteurs. (Relais remplacé depuis quelques années par un module électronique, et/ou décodeur).

A noter : les fabricants de maquettes, entre autres Faller®, utilisent des moteurs alternatifs 12/16Volts simples (un enroulement). De fait, l'inversion du sens de rotation varie au bon vouloir du moteur ou de sa polarité magnétique, définie à l'avance par le constructeur : en général, il tourne toujours dans le sens des aiguilles d'une montre.

Par défaut, les modèles de moteurs basiques (continu ou alternatif) livrés avec les locomotives bon marché sont en 3 pôles ; il est bien plus agréable d’utiliser, quand cela est possible, des moteurs 5 pôles (dit haute performance) et cela aussi bien en continu qu’en alternatif, vous gagnerez en souplesse et ralenti extrême.

…, mais il faut bien reconnaitre que certains fabricants installent, à la production en usine, des moteurs très performant et silencieux sans nécessairement augmenter la valeur numéraire des produits!

Vue des principaux types de moteurs CC en modélisme :

Fig.6

Fig.7

Fig.8

Fig.9