Mini Commande pour moteur pas à pas

 Nous avons testé une mini commande de moteur pas à pas. Il s'agit du ZK-SMC02 qui est spécialement conçu pour les moteurs pas à pas. Le module dispose de plusieurs modes de fonctionnement que l'on peut sélectionner facilement. Il est configurable et les paramètres de réglage sont enregistrés facilement.

Vue du module ZK-SMC02

Ainsi, on peut régler la vitesse/le délai/les temps de cycle/sens de rotation. Il peut fonctionner indépendamment en tant que module, ou il peut être utilisé en avec d'autres systèmes. 

Ce petit module ouvre des perspectives avec des applications très variées notamment pour les animations sur les décors (manèges, grues, engins, etc...).

Caractéristiques principales:

• Commande marche avant et arrière du moteur par deux petits boutons.
• Commande par potentiomètre
• Modes de contrôle : Auto/Manuel/Configuration
• 9 modes de travail
• Affichage sur écran LCD HD
• Tension d'entrée : 10 - 30 V CC
• Courant de sortie/pilote : 4 A (max.)
• Contrôle : axe unique
• Moteur approprié : moteur pas à pas 42/57 (moteur Nema17/23)
• Vitesse : 0,1 à 999 tr/min.
• Nombre d'impulsions marche avant : 1-9999
• Nombre d'impulsions marche arrière : 1-9999
• Temps de cycle: 1-9999
• Délai avant: 0.0-999.9s
• Délai arrière: 0,0 à 999,9 s
• Subdivision : 1/2/4/8/16/32
• Contrôle d'accélération et de décélération 
• Protection contre l'inversion de polarité d'entrée
• Gamme Température : -20℃ ~ 85℃
• Humidité : 5 % ~ 95 % HR
• Taille du module : 79 x 43 x 41 mm

Câblage :

Le câblage est simple. Câblez en premier l'alimentation externe en reliant le VIN du module au pôle + de l'alimentation et le GND du module au pole - de l'alimentation.

Puis faites le câblage du moteur. Nous avons pris un moteur premier prix (MOATECH 2 phases, 4 fils, 5-12V). 

Les fils de couleur du moteur correspondent à :

A+ : fil rouge/orange

A- : fil jaune

B+ : fil marron

B- : fil noir

Vue issue de la documentation utilisateur

Réglages :

C'est la partie où il faut être un peu plus concentré mais rien de difficile. Il y a deux modes : Exécution et Configuration.

 

Mode Exécution :

La première ligne affiche la vitesse de rotation en RPM.

La deuxième ligne affiche le temps de retard ou les temps de boucle qui peuvent être définis par le menu F-10.

Vue issue de la documentation utilisateur

Le petit bouton CW fait tourner le moteur dans le sens des aiguilles d'une montre/vers l'avant.

Le petit bouton CCW pour tourner dans le sens antihoraire/inverse.

Le bouton RUN/STOP permet de démarrer ou d'arrêter la rotation.

Tournez le potentiomètre pour modifier la vitesse de rotation avant ou arrière. Le mode de fonctionnement est différent selon les fonctions configurées.



Configuration:

Pour entrer dans le mode de configuration, il faut maintenir le potentiomètre enfoncé pendant plus de 3 secondes.
Tournez le potentiomètre pour modifier le paramètre F-01 ~ F-13.

Le paramètre sélectionné clignote. Il faut appuyez sur le potentiomètre pour sélectionner la valeur du paramètre.

Appuyez sur le bouton RUN/STOP pour revenir au paramètre.

Enregistrez et quittez le mode de réglage des paramètres après avoir appuyé sur le potentiomètre pendant plus de 3 secondes.

Fonctions auxiliaires :

Il est possible de connecter des boutons de commande externes pour changer le mode de fonctionnement. Les boutons de commande externes peuvent être câblés sur les bornes COM/STOP/CCW/CW/OUT sur le circuit imprimé.

Nous n'avons pas encore testé ce type de montage.

Il est possible d'utiliser d'autres types de pilote de moteur pas à pas tout en utilisant simplement le ZK-SMC02 seul comme contrôleur de moteur pas à pas.

Mode de travail :

Mode de contrôle automatique : le moteur pas à pas fonctionne avec le jeu de paramètres du ZK-SMC02.

Mode de contrôle manuel : ce mode nécessite de connecter des boutons à la borne COM/STOP/CCW/CW sur le ZK-SMC02.

Mode de contrôle de configuration : ce mode doit être connecté à d'autres pilotes de moteur pas à pas et utiliser simplement le ZK-SMC02 seul comme contrôleur de moteur pas à pas.

 

Tableau des paramètres de fonction:

Ce tableau (issu de la documentation utilisateur) est très intéressant car il donne tous les détails des différentes fonctions et surtout les valeurs par défaut à bien utiliser lors de vos premiers essais.

[F] Tableau des paramètres de fonction
Paramètre	Fonction	Plages	Défaut
F-01->?	Sélection du mode de travail. Voir tableau des modes de travail.	P01~P09	P01
F-02	Nombre d'impulsions vers l'avant	1~9999	1600
F-03	Vitesse de rotation avant en RPM	0.1~999.9	10
F-04	Nombre d'impulsions inverses	1~9999	1600
F-05	Vitesse de rotation inverse en RPM	0.1~999.9	10
F-06	Temps de travail du cycle ('----'signifie une boucle infinie)	0~9999 ou boucle infinie	1
F-07	Retard en position avant en seconde. +/-0.2s	0.0~999.9	0.0
F-08	Retard en position inverse en seconde. +/-0.2s	0.0~999.9	0.0
F-09	Nombres d'impulsions pour un tour. L'unité est *10. Par exemple. si l'angle de pas est de 1,8 et la subdivision est de 8. Ainsi, le nombre d'impulsions pour un tour est de 360/1,8*8=1600. La valeur définie doit donc être de 160	1~9999	160
F-10	Définissez les paramètres d'affichage LCD : 0: 1ère ligne affiche la vitesse de rotation du moteur en tr/min. Temps de retard d'affichage de la 2ème ligne en seconde. 1: 1ère ligne affiche la vitesse de rotation du moteur en tr/min. Temps de travail du cycle d'affichage de la 2ème ligne.	0 or 1	0
F-11	Réglez l'état de fonctionnement du moteur après avoir appuyé sur le bouton RUN/STOP : 0 : Ralentissez et arrêtez-vous. 1 : Arrêtez immédiatement.	0 or 1	0
F-12	Définissez le niveau d'accélération/décélération : 001 est le plus lent et 100 est le plus rapide.	001~100	020
F-13	L'adresse du module	001~255	001

Tableau des modes de travail:

La description des modes (issu de la documentation utilisateur) ci-après.

Mode de travail	Processus
F-01->P01	1.Fonction : le moteur fonctionne avec la rotation du potentiomètre. C'est-à-dire que le moteur ne peut être contrôlé que par un potentiomètre et que les autres boutons ne sont pas valides. 2. Le moteur tourne vers l'avant et l'indicateur CW s'allume si le potentiomètre est tourné dans le sens des aiguilles d'une montre. 3. Le moteur tourne en sens inverse et l'indicateur CCW s'allume si le potentiomètre est tourné dans le sens antihoraire.
F-01->P02	1.Fonction : le moteur tourne lorsque vous maintenez la touche enfoncée et arrêtez si vous relâchez le bouton. 2. Le moteur tourne vers l'avant et l'indicateur CW s'allume si vous maintenez la touche CW enfoncée. Le moteur s'arrête si vous relâchez le bouton. Potentiomètre rotatif pour réinitialiser la vitesse de rotation du moteur en tr/min. 3. Le moteur tourne en sens inverse et l'indicateur CCW s'allume si vous maintenez le bouton CCW enfoncé. Le moteur s'arrête si vous relâchez le bouton. Potentiomètre rotatif pour réinitialiser la vitesse de rotation du moteur en tr/min.
F-01->P03	1.Fonction : tourne à la première pression et arrête d'appuyer à nouveau. (commande autobloquante). 2. Le moteur tourne vers l'avant et l'indicateur CW s'allume si vous appuyez sur le bouton CW. Le moteur s'arrête si vous appuyez à nouveau. Potentiomètre rotatif pour réinitialiser la vitesse de rotation du moteur en tr/min. 3. Le moteur tourne en sens inverse et l'indicateur CCW s'allume si vous appuyez sur le bouton CCW. Le moteur s'arrête si vous appuyez à nouveau. Potentiomètre rotatif pour réinitialiser la vitesse de rotation du moteur en tr/min. 4. Remarque : veuillez d'abord arrêter le moteur lorsque le moteur tourne si nécessaire, changez le sens de marche.
F-01->P04	1.Fonction : le moteur tourne à partir du nombre d'impulsions F-02/F-04, puis s'arrête. Bouclez ensuite F-06 fois. 2.Appuyez sur le bouton CW, puis le moteur continue de tourner vers l'avant à partir de F-02, puis arrêtez-vous pendant le temps de retard F-07.Ensuite, bouclez comme ceci. Temps de boucle à partir de F-06. Par exemple. Avancer->OFF->....->Avancer->OFF. 3. Appuyez sur le bouton CCW, puis le moteur tourne en sens inverse à partir de F-04, puis arrêtez-vous pendant le temps de retard F-08. Puis bouclez comme ceci. Temps de boucle à partir de F-06. Par exemple. Inverse-> OFF->....-> Inverse-> OFF. 4. Potentiomètre rotatif pour réinitialiser la vitesse de rotation du moteur en tr/min. 5. Remarque : veuillez d'abord arrêter le moteur lorsque le moteur tourne si nécessaire, changez le sens de marche.
F-01->P05	1.Fonction : le moteur tourne à partir du nombre d'impulsions F-02/F-04, puis s'arrête. Ensuite, bouclez F-06 fois. Ensuite, courez et revenez au départ positif dans la direction opposée. 2.Appuyez sur le bouton CW, puis le moteur continue de tourner vers l'avant à partir de F-02, puis arrêtez-vous pendant le temps de retard F-07. Ensuite, bouclez comme ceci. Temps de boucle à partir de F-06. Puis retour inverse pour commencer positif. Par exemple. Avant-> ARRÊT->....-> Avant-> ARRÊT-> Arrière. 3. Appuyez sur le bouton CCW, puis le moteur tourne en sens inverse à partir de F-04, puis arrêtez-vous pendant le temps de retard F-08. Puis bouclez comme ceci. Temps de boucle à partir de F-06. Puis retour vers l'avant pour commencer positif. Par exemple. Inverse-> OFF->....-> Inverse-> OFF-> Avant. 4. Potentiomètre rotatif pour réinitialiser la vitesse de rotation du moteur en tr/min. 5. Remarque : veuillez d'abord arrêter le moteur lorsque le moteur tourne si nécessaire, changez le sens de marche.
F-01->P06	1. Fonction : le moteur tourne à partir du nombre d'impulsions F-02/F-04, puis s'arrête et change de sens de rotation. Bouclez ensuite F-06 fois. 2.Appuyez sur le bouton CW, puis le moteur continue de tourner vers l'avant à partir de F-02, puis arrêtez-vous pour le délai F-07, puis inversez à partir de F-04, puis arrêtez-vous pour le délai F-08. Bouclez ensuite comme ceci. Temps de boucle à partir de F-06. Par exemple. Avant-> OFF-> Arrière-> OFF....-> Arrière-> OFF-> Avant-> OFF. 3.Appuyez sur le bouton CCW, puis le moteur tourne en sens inverse à partir de F-04, puis arrêtez-vous pour le délai F-08, puis inversez à partir de F-02, puis arrêtez-vous pour le délai F-07. Bouclez ensuite comme ceci. Temps de boucle à partir de F-06. Par exemple. Inverse-> OFF-> Avant-> OFF....-> Avant-> OFF-> Inverse-> OFF. 4. Potentiomètre rotatif pour réinitialiser la vitesse de rotation du moteur en tr/min. 5. Remarque : veuillez d'abord arrêter le moteur lorsque le moteur tourne si nécessaire, changez le sens de marche.
F-01->P07	1. Fonction : le moteur tourne lorsque vous maintenez enfoncé et arrêtez si vous relâchez le bouton. Ensuite, il fonctionne et revient pour démarrer positif dans la direction opposée. 2. Le moteur tourne vers l'avant et l'indicateur CW s'allume si vous maintenez la touche CW enfoncée. Le moteur s'arrête pendant le temps F-07 si vous relâchez le bouton. Puis retour inverse pour commencer positif. 3. Le moteur tourne en sens inverse et l'indicateur CCW s'allume si vous maintenez le bouton CCW enfoncé. Le moteur s'arrête pendant le temps F-08 si vous relâchez le bouton. Puis retour vers l'avant pour commencer positif. 4. Potentiomètre rotatif pour réinitialiser la vitesse de rotation du moteur en tr/min.
F-01->P08	1.Fonction : le moteur tourne à partir du délai F-07/F-0, puis s'arrête. Bouclez ensuite F-06 fois. 2.Appuyez sur le bouton CW, puis le moteur continue de tourner vers l'avant à partir de F-07, puis arrêtez-vous pour le temps de retard F-08. Ensuite, bouclez comme ceci. Temps de boucle à partir de F-06. Par exemple. Avancer->OFF->....->Avancer->OFF. 3. Appuyez sur le bouton CCW, puis le moteur tourne en sens inverse à partir de F-08, puis arrêtez-vous pendant le temps de retard F-07. Puis bouclez comme ceci. Temps de boucle à partir de F-06. Par exemple. Inverse-> OFF->....-> Inverse-> OFF. 4. Potentiomètre rotatif pour réinitialiser la vitesse de rotation du moteur en tr/min. 5. Remarque : veuillez d'abord arrêter le moteur lorsque le moteur tourne si nécessaire, changez le sens de marche.
F-01->P09	1. Fonction : le moteur tourne en avant à partir du nombre d'impulsions F-02, puis s'arrête pendant le temps F-07, puis tourne en sens inverse à partir de F-04, puis s'arrête pendant le temps de retard F-08, et boucle comme ceci. Bouclez ensuite F-06 fois. 2. Potentiomètre rotatif pour réinitialiser la vitesse de rotation du moteur en tr/min. 3. Remarque : veuillez d'abord arrêter le moteur lorsque le moteur tourne si nécessaire, changez le sens de marche.

Nous avons testé les modes P01, P02 et P03 avec les valeurs de paramètres par défaut. Cela fonctionne très bien. 

Vidéos pour illustrer :

Quelques vidéos pour montrer les modes P01 et P02

Ce petit module est facile à mettre en œuvre et à utiliser. Nous allons poursuivre nos essais et faire une mise en application pour un petit manège.

A suivre.

Une nouvelle carte simplifiée LPT NextGen en test sur la gare déchange

L'année dernière nous vous avions présenté la nouvelle version de la carte LPT NextGen. Cette carte était prévue pour être très complète avec la détection des trains et des interfaces intégrées. Entre temps, la mise au point de la gare d'échange a poussé à avoir une version simplifiée de cette carte. 

Ainsi, cette carte embarque un Arduino Nano (à gauche), une interface I2C (au centre), un adaptateur/régulateur de tension (à droite). Les connecteurs sont également implantés sur la carte (en haut).

Vue de la nouvelle carte LPT NextGen

Les progrès sur les composants gérant le Wi-Fi sont fabuleux et ce sont désormais des ESP32 qui gèrent ce module radio. Le code associé à la carte est développé en microPython et tient sur une centaine de lignes.

Le module radio Wi-Fi

Pour valider cette carte, un prototype a été réalisé. Il comprend 2 cartes qui sont reliées aux 2 voies principales comme une centrale classique (1 carte par voie). La commande est faite sur un PC avec la même IHM que déjà présentée l'année dernière. L'interface se fait par le Wi-Fi via un routeur Wi-Fi connecté au PC. A noter que l'I2C n'est pas utilisée dans ce test.

Vue du prototype pour test sur voies principales

Un mécanisme de reconnaissance des cartes et d'adressage IP dynamique (DHCP) a été ajouté. Cela permet d'éviter qu'en cas de coupure la consigne de vitesse reste à la dernière valeur commandée…

Les résultats sont encourageants avec un bon comportement sur le réseau LPT.

Un autre prototype a été préparé pour tester l'I2C. Des barres de LEDS permettent de savoir si les sorties sont activées car rien n'est relié aux aiguilles de la gare d'échange.

Test de l'I2C

Cette carte, bien que plus simple, est finalement très intéressante, facile à mettre en œuvre et maintenir. 

Il serait encore plus intéressant d'ajouter une interface avec une appli sur smartphone pour se passer du PC. 

A suivre.

Comprendre l'électronique : Les semi-conducteurs de puissance

A de nombreuses reprises, des questions sur le fonctionnement des composants électroniques utilisés dans nos montages et prototypes nous sont régulièrement posées. Vous trouverez dans les pages des cours qui devraient vous aider à comprendre étape par étape les caractéristiques et le fonctionnement des semi-conducteur de puissance.

Le coin de la théorie par ici.

Les détecteurs d'occupation des voies sont arrivés!

 Les détecteurs d'occupation des voies en version industrielle sont sortis de fabrication.

Un lot de 50 détecteurs a été reçu et ils vont être testés avant de remplacer les montages manuels sur la nouvelle gare d'échanges.

Une partie des 50 détecteurs

Ce circuit intègre deux connecteurs afin de faciliter leur remplacement. De plus les diodes supportent un courant élevé. 

La conception a été faite en utilisant KiCad 9.0. Le schéma, ci-après, est simple mais efficace. A droite, le connecteur qui va à la voie. Juste derrière, nous retrouvons un pont de diodes rapides (ESD3D) servant à la détection proprement dite. Ces diodes supportent 3A max et une tension max de 105V. La tension aux bornes de la diode en directe VF est de 1V. L'optocoupleur (SFH628A ou SFH6286) assure l'isolation galvanique (5300 Vrms) et l'adaptation de niveau pour le circuit de traitement (Arduino ou autre). La tension de sortie collecteur émetteur VCEO est de 55V.

Schéma du détecteur

Le circuit imprimé (PCB) est compact très lisible.

Vue du PCB

Enfin la fabrication a été lancée avec implantation/soudure des composants et connecteurs. 

Un détecteur à tester

La prochaine étape consistera à tester ces détecteurs sur un petit circuit d'essais avec différentes locomotives. Un grand merci au concepteur François Lorrain!

A suivre,

Décodeur ultra intégré pour accessoires

 Nous sommes toujours à la recherche de petits circuits pour piloter des trains ou des accessoires. Le circuit que nous allons vous présenter mXion SW-ED est ultra intégré et permet de commander des accessoires.

Description : 

Le décodeur mXion SWD-ED est un décodeur ultra compact qui pilote un servo. Il est possible d'y connecter 2 servos qui fonctionneront alors de manière symétrique. Son utilisation est bien adaptée à la gestion d'un passage à niveau. Cela dit, on peut aisément détourner son usage pour d'autres besoins tels que la commande d'une pince à containers pour une grue. Ce décodeur contient des CV qui sont à configurer.

Vue du montage avec une platine de test 

Via une adresse dédiée ou une touche de fonction, on peut commander une sortie.

Le décodeur prend en charge non seulement le contrôle des adresses des accessoires mais aussi le contrôle des adresses des locomotives.

Via le CV116, le temps de commutation peut être adapté au servo (pour les servos numériques, une valeur de 1 ou 0 est recommandée).

La particularité de ce décodeur réside dans sa configuration pour les passages à niveaux avec des options :

1.Balancement de la « cloche » avec un mouvement réaliste de montée et de descente.

Grâce aux CV suivants, le balancement de type « cloche » peut être synchronisé avec tous les accessoires qui peuvent basculer (aller/retour automatique).

Cloche = Oscillation de gauche à droite ou bas en haut

Le mode est activé avec CV115 = 1.

La CV103 permet de régler le balancement (vitesse croissante).

La CV104 permet de régler la sortie de l'oscillation.

La CV114 permet de régler les positions d'attente à la fin.

Vue du circuit mXion en haut à droite

2. Basculement pour les signaux et les barrières :

Le mode est activé avec CV115 = 2.

La vitesse de la bascule est réglée sur CV113.

Sur CV114 permet de régler l'angle (en degrés) de la bascule.

Résumé des fonctions:

Fonctionnement DC/AC/DCC, analogique et numérique.

Module compatible NMRA-DCC

▪ Commutable avec les adresses de locomotives ou d'aiguillages

▪ Décodeur à intégrer dans les locomotives et les bâtiments

▪ Mouvement, pour les cloches (exemple d'application)

▪ Mouvement Aller - Retour pour les signaux, les barrières (exemple d'application)

▪ Commande par paliers de vitesse ou contrôleur d'entraînement

▪ Possibilité de faire clignoter la lumière pendant le mouvement du servo

▪ Sortie de commutation supplémentaire pour les lampes

▪ Sortie de commutation graduable à 3 positions peuvent être pilotées (droite, gauche, milieu)

▪ Temps et vitesse de commutation configurables

▪ Compatibilité analogique totale

▪ Possibilité de définir la position de commutation de départ 

▪ Fonctions de retour automatique. 

▪ Fonction de réinitialisation des CV pour toutes les valeurs de CV. 

▪Mappage facile des fonctions (Fx) 28 touches de fonction programmables, 10239 adresses de locomotives, 2048 adresses d'aiguillages ,14, 28, 128 pas de vitesse (automatiquement)

▪ Options de programmation multiples (Bit par Bit, CV, Décodeur d'accessoires POM, Registre) 

Vue de l'environnement de programmation et test avec la fonction F8

Programmation des CVs:

La programmation des CV n'est hélas pas la partie la plus simple et la documentation, pas encore traduite en français, n'apporte qu'une aide limitée. Nous avons fait un petit fichier pour aider à préparer cette étape.

Nous vous proposons un exemple afin de mieux comprendre comment configurer ce décodeur. L'application que nous avons choisi est pour la commande d'ouverture et fermeture d'une pince et un voyant pour indiquer que le fonctionnement est en cours.

Programmation des CV1 à 49

Programmation des CV102 à 131

Les fichiers sont disponibles en téléchargement ici

Vidéos:

Voici des vidéos pour illustrer le fonctionnement :

Un grand merci à Yannick Noel pour cette découverte et sa mise en application. A suivre !

Le système de commandes/contrôles du N : les premières circulations

Les premières circulations sont faites sur le beau réseau en N avec le nouveau système de commandes/contrôle qui est quasiment opérationnel. 

Les tests électriques ont été réalisés en s'appuyant sur une documentation qui a été faite avec soin. Ce point est important car c'est justement ce qu'il manquait avec l'ancien système où il était parfois compliqué de s'y retrouver dans le câblage. 

Le boitier électronique du système de commandes est placé sous un des modules N. On peut remarquer les moteurs d'aiguilles en vert et le câble noir qui permet leur raccordement. Ce câble est de type RJ45 qui a conservé son connecteur d'origine d'un côté et dénudé pour le raccordement au moteur d'aiguille de l'autre côté. Ce type de câble est courant et facile à approvisionner/remplacer.  Les autres fils bleus et rouges sont les sorties qui alimentent les cantons. 

Vue de dessous du module avec les système de commande

La face arrière permet de raccorder les alimentations (avec des détrompeurs), le TCO, les autres modules qui contiennent les aiguilles et signaux.

Vue arrière du système de commandes

Enfin, le TCO a une toute autre allure à comparer de l'ancien. Les positions des aiguilles sont visualisées par des LED de couleur jaune /bleue. Dans les vues, ci-après, des modules ne sont pas raccordés et donc les LED sont toutes allumées. La commande traction est divisée en deux partie : la traction principale et la traction secondaire. Des inverseurs permettent de changer le sens de marche. 

Vues du TCO en marche

La boucle principale fonctionne bien. Des essais sont encore à faire pour détecter les inversions de commande d'aiguilles et de signaux. Il y a également le cantonnement à retester en dynamique. 

A suivre.

Le système de commandes/contrôles du N en tests

 Bonne Année et beaucoup de belles réalisations !

L'année 2025 démarre fort avec une belle avancée sur le système de commandes/contrôles du réseau N. Les boîtiers TCO et système sont désormais équipés et en cours de test. 

Dans le boitier TCO, on remarque l'utilisation de platines de câblage et de nappes de fils de couleur.

Vue de l'intérieur du TCO

Dans le boitier système, on observe également l'utilisation de platines avec des connecteurs 2 ou 3 points. Les modules de cantonnement (Cantonemul) sont superposés à droite pour gagner de la place.

Vue de l'intérieur du système de commandes

Reste à contrôler module par module avant de passer aux essais dynamiques !

A suivre.