Le nouveau dessin du circuit imprimé pour la carte principale a été comme à l’habitude réalisé avec Canari. Il comporte :

— alimentations (±18 V, ±12 V, 5 V) ;

— 3 relais (choix de l’extrémité du pont, sécurité (en coupant le courant sur les rails du pont si il tourne) et sens de marche sur le pont ;

— partie analogique pour l’asservissement ;

— partie numérique pour la commande et la communication par bus CAN.


La carte des relais contient 8 relais ainsi que les potentiomètres d’ajustement des position pour chaque voie. Cette cartes est utilisée en 4 exemplaires de manière à former une matrice de 4 x 8 relais correspondant chacun à une voie arrivant au pont. Un seul relais est activé à la fois : celui de la voie sélectionnée.


Les plaques réalisées par Electro Dragon. Qualité irréprochable.


La plaque principale vue sur ses deux faces.


La plaque des relais vue sur ses deux faces.

Quelque-uns des composants qui prendront place sur les cartes. Un petit travail de patience mais très agréable car Canari permet d’éviter les mauvaises surprises. Tous les composants se placent sans problème et le circuit imprimé est obligatoirement conforme au schéma théorique dessiné aussi avec Canari. L’essentiel est donc de veiller à avoir un schéma théorique exact. Canari détecte ensuite toute erreur de piste (oubli, court-circuit, etc.)

Les relais sont de la récupération. Toutefois la qualité de leur contact n’était pas à la hauteur. J’ai éliminé la palette d’origine avec ses contacts et placé des contacts ILS à la place. Il me fallait 5 contacts de travail ce qui a été facile à réaliser sur mesure avec ce système.

Étant donné la quantité d’ILS à plier et à mettre en place (5 fois 32 = 160) j’ai réalisé un gabarit en bois simplifiant ce travail.

Des relais récupérés je n’ai gardé que la bobine dans laquelle je glisse les ILS. Tout est maintenu en place une fois la soudure réalisée sur le circuit imprimé.

Une des quatre plaques de relais est achevée. En haut de la photo on distingue les potentiomètres multi-tours qui vont permettre d’ajuster finement la position du pont en face de chaque voie.

La carte principale est en cours de montage. Des tests régulier seront effectués au fur et à mesure de la construction. En particulier une fois les régulateurs d’alimentations en place, les différentes tensions sont mesurées avant de placer les circuits intégrés.

La carte est terminée. Il reste encore bien des choses à tester mais qui nécessite d’avancer au niveau du pont lui-même. Par rapport au projet initial, j’ai finalement opté pour une commande par micro-contrôleur PIC. Je commence à me débrouiller avec ce type de composant et c’est une réelle simplification par rapport à l’utilisation d’une logique TTL. De plus je souhaitait que le pont puisse être commandé depuis les boîtiers de pilotage ou plus tard depuis un TCO. Il fallait donc qu’il soit visible sur le bus CAN général de mon réseau. Les connecteur RJ à l’extrême gauche permette cette connexion. Les mini interrupteurs au centre de la photos permettent la commande du pont de manière directe sans passer par le CAN. Ceci uniquement pour les besoins de test, mise au point et dépannage.

Cette vue montre bien que le logiciel Canari permet d’obtenir une grande densité de circuits. Des transistors CMS sont aussi présents sur l’autre face. Il a fallu astuce et réflexion pour arriver à tout faire tenir sur les 10 cm x 10 cm permettant une économie substantielle !

Et voilà à présent les 4 cartes de relais terminées et un début de câblage des cartes entre-elles.

Les cartes de relais sont assemblées côte à côte sur une plaque en plastique rigide.

Toutes les cartes sont en place pour former un ensemble relativement compact mais donnant une bonne accessibilité aux potentiomètres de réglage.

L’ensemble électronique est monté sous le pont par dessus le mécanisme. Ainsi les nombreuses connexions entre les cartes et le potentiomètre seront de longueur minimale. À gauche on distingue le moteur entraînant le pont en rotation.

Il y a 4 connexions électriques à établir avec le pont : 2 pour les rails et 2 pour les curseurs indiquant la position angulaire du pont. Ces connexions sont réalisée par des frotteurs sur un circuit imprimé. On voit à gauche le circuit imprimé réalisé dans les années 70. La conception électrique ayant fortement changé, le nouveau circuit à droite est bien plus simple. À l’origine c’est le circuit imprimé qui établissait l’alimentation de la voie en vis-à-vis du pont. Dans la version actuelle, cette tâche est réalisée par le relais associé à la voie. Il en est de même de la sélection du sens du courant sur la voie qui à présent est déterminé par un relais lui-même commandé par le programme du PIC. La commande du pont en sera grandement améliorée avec une interface homme-machine bien plus naturelle : au lieu de réaliser l’inversion de sens selon une ligne de diamètre précise, le changement est déterminé par le programme de manière à ne jamais surprendre le manipulateur. L’idée directrice est que c’est le pilote qui change le sens de marche d’une locomotive, celle-ci ayant un avant et un arrière. Tous ces détails très techniques sont consignés dans un dossier qui fait plus de 100 pages.

La simplicité du nouveau circuit imprimé est telle qu’on peut le graver directement avec ujn compas à lame.

La roue dentée fixée à l’axe du pont porte des frotteurs en bronze phosphoreux assurant la jonction avec les rails et les capteurs. La roue a été récupérée sur un mécanisme de sorbetière hors d’usage !

Après découpe pour le support du moyeu, le circuit est vissé en place. Quatre fils sont soudé aux quatre pistes.

Pour réaliser le potentiomètre d’asservissement, une couronne en bois est nécessaire. Elle va être découpée dans une chute de plateau de 30 mm de meuble de cuisine.

La couronne est découpée le plus régulièrement possible avec une lame fine à la scie sauteuse.

Une fois en place cette couronne donne le niveau exact pour placer le potentiomètre.

Les plaquettes bobinées sont visées sur la couronne de sorte que les capteurs en bout de pont viennent frotter par en dessous juste à la bonne hauteur.

Capteur de position (lame de laiton avec contact en argent)

Bobine en fil résistant (une par position de voie)

Avant d’effectuer le bobinage, les plaquettes sont percées pour le passage des vis et du fil.

Afin de faciliter la fixation des bobines sur la machine, on conserve la forme rectangulaire des plaquettes. Elles seront recoupées en trapèze aux dimension exacte par la suite.

Comme expliqué dans un article précédent, le bobinage est réalisé avec une machine construite en Meccano. Après quelques essais de bobinage, je me suis rendu compte que l’avance du guide-fils n’étais pas suffisante. Dans un premier temps j’avais attribué le fait à la mesure du diamètre du fils dont l’imprécision pouvait se cumuler à la longue ou bien être causé par des spires mal serrées. En regardant les choses de plus près la différence était tellement importante que tout cela ne pouvait expliquer le problème. J’avais tout bonnement fait une erreur dans la fabrication de la machine en ne respectant pas mon plan théorique ! Le guide fil avançait 4 fois trop lentement. J’ai donc revu la machine en utilisant le rapport de 8 calculé initialement et en effectuant la prise de vitesse sur le bon arbre.

60d
15d
Bobine de fil résistant
Guide du fil
Plaquette du potentiomètre à bobiner
A
F
R
R’
19d
Roue de chant
50d
19d
Roue de chant
25d

Le schéma ci-dessus indique le principe de déplacement continu du guide-fil donnant cette fois une avance correcte. Bien sûr le système avec la came expliqué dans les précédents articles a été maintenu. Un levier plaque toujours chaque spire sur la précédente.

Une vue montrant la prise de vitesse du guide-fil avec la roue de chant de 25 dents.

On voit clairement ici que la prise de vitesse s’effectue sur un axe tournant 4 fois moins vite que la plaquette. Une fois corrigée cette erreur stupide, les 32 plaquettes ont été bobinées sans problème assez rapidement.

Une bobine terminée. La face opposée au frotteur reçoit de la colle cyanolite pour immobiliser les spires. Il reste ensuite à recouper la plaquette en trapèze.

On assemble les plaquettes côte à côte par collage et en les reliant par du cuivre en feuille.

Cette feuille de cuivre fait pratiquement la même épaisseur que le fil (0,13 mm au lieu de 0,1 mm). Je l’ai trouvé ici.

Les zones sans voie sont entièrement couvertes de cuivre pour assurer la continuité électrique aux curseurs.

Le côté curseur d’une zone sans voie.

Le cuivre découpé sur mesure avec des ciseaux et un massicot est aplani en roulant dessus un cylindre métallique pressé modérément sur une surface lisse et dure.

Dans un premier temps j’avais assemblé les plaquettes par groupes de 4 pour former des secteurs avec l’idée d’assembler ensuite les secteurs sur le bord du pont. Cette technique s’est soldé par un échec. Les cumuls d’erreur sur l’angle de mes trapèzes ne permettait pas de boucler correctement le cercle. J’ai dû procéder autrement et refaire toutes mes pièces  de cuivre.

Je n’ai heureusement pas eu à refaire mes plaquettes bobinées, juste redécouper les jonctions en cuivre. Pour obtenir un ajustement parfait au cercle, j’ai dessiné un gabarit précis sur une planche lisse et j’ai placé une à une les plaquettes en les collant légèrement par la tranche à la cyanolite. La première plaquette a été vissée afin d’immobiliser la couronne.

Afin d’ajuster au mieux et bien rester sur le gabarit une légère retouche a été pratiquée à la demande sur l’angle de chaque plaquette en usant le plastique sur une meule.

J’ai ainsi obtenu une couronne, fragile puisque les plaquette sont juste collées par la tranche, mais respectant avec précision les dimensions théoriques.

Gros plan sur la couronne du potentiomètre avant mise en place du cuivre.

La couronne sert directement à tracer les plaquettes de cuivre de façon à ce qu’elles soient bien jointives avec les bobines.

Voilà comment se présente une zone qui a reçu les feuille de cuivre (côté opposé aux curseurs).

Côté curseurs, on voit que le cuivre assure une bonne continuité de la piste.

Voilà, le potentiomètre est complet. Il est à présent bien plus solide puisque le cuivre assure une liaison rigide. Toutefois une plaquette reste assez facilement démontable si elle devait être changée.

Le potentiomètre dans sa totalité. Les bobinages ne sont pas tous exactement de la même largeur car je n’ai pas cherché à compter les spires. Cela n’a pas d’importance pour le fonctionnement. L’essentiel est que le bobinage présente une largeur suffisante pour encadrer la position centrale de la voie.

Le fil résistant est alors soudé sur les plaquettes de cuivre de façon à former une résistance en anneau. Contrairement à ce qu’annonce Conrad sur son site, le fil en question ne se soude pas vraiment, du moins à l’étain, même avec du décapant. J’ai réalisé un enrobage du fil avec la soudure plus qu’une véritable soudure. La tenue et le contact semblent cependant suffisant.

Une fois n’est pas coutume, une photo de l’auteur. Je suis en train de surveiller la machine à bobiner dans une phase de réglage.

Le potentiomètre est terminé et en place. Les curseurs frotte par dessous les plaquettes et le glissement se fait sans accrochage.

Le dessous du pont montre tout le montage avec l’électronique et le câblage en cours.

Le câblage est terminé, du moins celui concernant le fonctionnement du pont. Il restera encore pas mal de fils à souder pour l’alimentation des voies de la rotonde.

Pour réaliser les tests, un pense-bête collé sous la structure est bien utile. Il me rappelle le code binaire de chaque voie ainsi que le rôle des petits interrupteurs de la carte électronique. Ces derniers me permettent de vérifier le positionnement sur chaque voie sans avoir à utiliser la connexion sur le bus CAN.

Le réglage fin d’une position se fait pour chaque voie avec un potentiomètre multi-tour. L’utilisation de la vis par en dessous lorsque le pont est en position normale n’est pas facile car la lame du tournevis glisse facilement dans la fente.

Pour faciliter les réglages, j’ai fabriqué un tournevis spécial qui ne peut pas glisser. Un tube de laiton de diamètre 2,5 mm intérieur a été percé à une extrémité selon un diamètre d’un trou de 0,4 mm. Un fil raide de 0,4 mm (morceau de vieille corde de guitare) est enfilé dans ce trou et recourbé de chaque côté.

Un point de soudure l’immobilise définitivement.

L’outil se révèle efficace. Une fois en place il suffit de maintenir en contact et tourner. Par chance, la rotation du tournevis dans un sens entraîne la rotation du pont dans le même sens ce qui est plus naturel que l’inverse.

J’ai trouvé dans mes réserves un bouton chromé qui termine bien cet outil et en facilite le maniement. Il m’a simplement fallu réaliser un filetage M3 à l’intérieur du bout du tube pour y visser ce bouton.

Cette vidéo montre le pont en fonctionnement. Un premier arrêt devant la voie 10 est contrôlé par un agent du dépôt ! Le second arrêt en voie 16 montre que le pont revient immanquablement à sa position si on l’en écarte à la main. Le jeu dans les engrenages n’a aucune incidence sur la précision d’arrêt. Cette précision est de l’ordre du diamètre du fil, c’est-à-dire 0,1 mm. L’infrastructure étant à présent achevée, il reste à faire la décoration et bien sûr l’intégration sur le réseau. Une couronne en carton léger viendra cacher toutes les bobines et les voies se situeront par dessus. Ce sera réalisé dans une étape ultérieure.

Came decommande du levier plaquant les spires.

Prise de vitesse de la commande d’avance du fil.

Prise de vitesse de la commande d’avance du fil.