Un petit système de commande peut s'avérer bien utile pour piloter des trains. Jusqu'à présent, on s'oriente souvent vers une solution électronique mettant en œuvre le principe de modulation de largeur d'impulsions (PWM) car cela est fiable et bien adapté aux motorisations récentes des locomotives. Les schémas de principe disponibles sont nombreux (y compris avec Arduino) pour réaliser soi-même le montage, mais encore une fois l'intégration de l'électronique apporte une solution toute faite imbattable.
La commande PWM:
Sans rentrer dans les détails de la théorie sur modulation de largeur d'impulsions, retenez juste que cela permet de générer un signal analogique à partir de composants numériques et qu'en faisant varier la largeur des impulsions, on fait également varier la valeur moyenne du signal.
La commande que nous vous présentons est le DC motor governor ZK-MG.
Vue de la commande à côté de rails en HOe (F = 50 kHz)
C'est un module PWM de puissance pour moteur à courant continu (5V, 12V, 24V) avec une gradation visible par LED, dans boîtier hyper compact, avec interrupteur, fréquence réglable, rapport cyclique réglable pour la limite supérieure et inférieure.
Caractéristiques techniques :
Les principales caractéristiques techniques sont le suivantes:
- Tension de fonctionnement : DC5V~30V, protection de l'entrée contre l'inversion de connexion.
- Courant nominal : 5A
- Courant maximum : 15A
- Puissance maximale : 150W
- Fréquence de travail : 1KHz~99KHz réglable, avec un pas de 1KHz
- Fréquence par défaut de 20KHz, précision d'environ 1%
- Cycle de travail : 0-100%, pas de 1%
- Taille : 79mm*43mm*26mm
- Poids du produit : 41g
- Alimentation primaire nécessaire (vous avez sûrement un petit bloc d'alimentation en réserve)
Comment ça marche ?
Les connexions sont faites sur le bornier intégré. Deux entrée pour l'alimentation primaire et deux sorties pour l'alimentation des rails.
Tout se règle avec le bouton de l'encodeur numérique. Vous allez voir c'est très simple!
Un appui court permet de commuter le démarrage et l'arrêt du moteur.
Un appui long permet d'entrer dans l'interface de réglage.
Une rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre diminue le rapport cyclique.
Une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre augmente le rapport cyclique.
Sous l'écran de réglage, on peut voir :
Par défaut le cycle de travail est affiché.
Le format d'affichage de la limite inférieure du cycle de travail est "L" suivie de deux chiffres.
Le format d'affichage de la limite supérieure du cycle de travail est "H" suivie deux chiffres ou "100".
Le format d'affichage de la fréquence de travail est "F" suivie deux chiffres (ex: F 50).
Un appui long provoque la sortie de l'interface de réglage.
La rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre réduit la valeur.
La rotation dans le sens des aiguilles d'une montre augmente la valeur.
Vue de modulation à vide (50 kHz)
Sur la photo ci-dessus, on peut remarquer que le signal n'est pas rectangulaire. C'est normal car nous faisons une mesure à vide. La charge que nous ajouterons, lorsque la locomotive sera sur les rails, sera de type inductive et le signal sera alors rectangulaire.
Essais et réglages:
Il est aussi très important de régler la fréquence du régulateur car si elle est trop basse, cela provoque l'ondulation de la puissance et une vibration du moteur. Si la fréquence est trop élevée, la perte de commutation est grande, le bruit électromagnétique est important.
La fréquence doit être choisie correctement, pour obtenir la puissance de sortie effective maximale du moteur.
La fréquence par défaut d'usine est de 20KHz, ceci peut répondre à la plupart des exigences du moteur. En matière de modélisme ferroviaire, il convient d'essayer afin de trouver la fréquence spécifique.
Vue de la commande (notez bien les 4 fils)
Pour nos essais, nous avons choisi des petites locomotives en HOe. Notre objectif étant d'utiliser cette commande sur un ensemble de modules pour une exposition. Nous avons utilisé une alimentation stabilisée de laboratoire (modèle analogique) comme source primaire et un oscilloscope professionnel pour effectuer les mesures.
Ainsi, nous avons fait varier le rapport cyclique qui est le rapport entre la durée de l'état actif et la période. Dans l'exemple ci-après le rapport cyclique est d'environ 0,3 (300 /1000 microsecondes).
Vue de modulation en charge (F = 990 Hz, rapport cyclique est de 0,3)
Dans cet autre exemple, la fréquence est inchangée mais le rapport cyclique est de 0,78 (780 /1000 microsecondes). La consigne programmée sur la commande était de 80.
Vue de modulation en charge (F = 990 Hz, rapport cyclique est de 0,8)
Après plusieurs essais, nous arrivons à de bons résultats avec un rapport cyclique autour de 0,16 et une fréquence de 14,7 KHz. Ceci n'est valable que pour les locomotives que nous avons testées. Le ralenti est très très bon. Cela est particulièrement intéressant pour piloter ces petits trains qui ont tendance à toujours aller trop vite avec une alimentation analogique standard.
rapport cyclique est de 0,42
Une petite vidéo pour illustrer :
Conclusions :
Cette commande est bien adaptée aux besoins du modélisme ferroviaire pour des petits réseaux.
Les points forts de cette commandes sont:
- L'utilisation et réglages simples avec un seul bouton,
- Le bouton de l'encodeur numérique permet de régler la vitesse du moteur plus précisément qu'un potentiomètre ordinaire,
- Une fonction de démarrage progressif du moteur, ce qui peut le protéger efficacement et prolonger sa durée de vie.
- Le boîtier de l'appareil est hyper compact ce qui facilite son installation,
- Un prix très faible
Toutefois, il faudra ajouter un système d'inversion de la tension pour le rendre tout à fait adapté aux circulations ferroviaires (en particulier pour les manœuvres).
Merci à Jacques de nous avoir fait découvrir cette commande que nous utiliserons bien volontiers sur les modules LPT avec du HOe!
