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Prototype de moteur d’aiguille, des pistes pour ajouter la détection de fin de course

3 solutions en concurrence

publié par Jean-Luc, le samedi 13 octobre 2012

Avoir une détection de fin de course sur les moteurs d’aiguilles me semble indispensable pour au moins 3 raisons :

  1. avoir un moyen de connaître la position effective de l’aiguille. Ceci est nécessaire pour garantir une certaine sécurité sur le réseau dans les parties cachées en mode manuel mais aussi dans les parties visibles en mode automatique ;
  2. commuter l’alimentation du cœur des aiguilles. La polarité du coeur dépend de la position des lames de l’aiguille. Commuter l’alimentation du coeur sans connaître la position des lames conduirait à un court circuit ;
  3. détecter le dysfonctionnement du moteur. Ceci peut venir d’un problème mécanique ou électrique. Évidemment si le problème mécanique se situe entre le moteur et l’aiguille, cette détection échouera.

3 solutions sont envisagées. Quelque soit la solution, elle consiste à ajouter des capteurs permettant de connaître la position du bras le plus long du palonnier, celui sur lequel la tige de commande est soudée. La solution doit être bon marché car le coût est multiplié par le nombre de moteur et dans mon cas il faudra une quarantaine de moteurs, chaque Euro compte. La construction doit être rapide car j’ai 40 moteurs à assembler et ce n’est pas la partie la plus intéressante de la construction d’un réseau.

Première solution : un microrupteur

Il s’agit d’utiliser un microrupteur du commerce. Parmi les microrupteurs disponibles, on écartera d’entrées de jeu les microrupteurs à levier car 2 sont nécessaires et leur taille est importante : 13 mm x 6 mm x 6,5 mm pour le modèle présenté ci-dessous. Le coût unitaire à partir de 50 pièces est d’environ 1 €, donc 2 € par moteur.

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Microrupteur à levier

Un microrupteur rotatif a attiré mon attention. En effet, il possède un neutre central et deux contacts de fin de course, il est petit (9 mm de côté environ) et trouverait facilement sa place sous le palonnier. Enfin son coût est raisonnable : 67 centimes par 50 pièces.

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Microrupteur rotatif

Quelque soit le microrupteur choisi, il faut faire attention à la force nécessaire pour l’actionner. Le microrupteur rotatif présenté ci-dessus nécessite une force maximum de 0,69 N (environ 70 g force) [1]. Or, le FAM [2] de 0,15 mm de diamètre développe une force de 330 g force mais agirait sur la microrupteur avec une démultiplication de 1/6. Il n’exercera donc qu’une force de 330 / 6 = 55 g. J’ai donc peu d’espoir de pouvoir réaliser une détection de fins de course par ce moyen sauf à employer un FAM de plus fort diamètre [3]. Comme les valeurs indiquées par les fabricants sont des maximum pour les microrupteurs et probablement des minimum pour les FAM, je vais tout de même réaliser un prototype « pour voir ».

Deuxième solution : une paire d’ILS

Les ILS [4] sont des interrupteurs qui établissent le circuit lorsqu’ils sont soumis à un champ magnétique, généralement produit par un aimant. Il sont souvent utilisés en modélisme ferroviaire pour détecter la présence d’une machine à un endroit particulier du réseau. L’interrupteur est positionné juste sous les traverses et la machine est équipée d’un aimant placé entre les roues. Ici, il s’agirait de placer l’aimant sur le palonnier et de positionner un ILS de part et d’autre. Toutefois, étant donné le peu de place disponible, il est nécessaire d’employer des ILS de petite taille. L’idéal serait un ILS de 7 mm de long mais un ILS de 10 mm peut convenir. En effet, plus l’ILS est petit et plus il est cher. Avec des ILS de 7 mm, le coût est de l’ordre de 2€30. À cela, il faut ajouter le prix de l’aimant, environ 1€. Il est fort possible que ce dispositif soit difficile à réglé car, pour l’instant, je n’ai aucune expérience dans ce domaine et pas la moindre idée de la distance à laquelle l’aimant doit être pour coller l’ILS.

Mise à jour du 15/10 : J’ai reçu aujourd’hui quelques échantillons d’ILS et 2 aimants miniatures. Il s’avère que la zone « sensible » n’est pas le centre de l’ampoule mais l’une ou l’autre des moitiés. Ceci permet de caser des ILS de 14,5 mm de long qui sont moins chers. De plus, j’ai trouvé sur le site de Farnell des ILS de 15,25 mm meilleur marché (0,28 € HT pièce par 100). Ceci réhabilite la solution.

Troisième et dernière solution : des lames en laiton

La dernière solution est aussi la moins onéreuse. Il s’agit de placer de part et d’autre du palonnier une paire de lames en laiton, l’une plutôt rigide à l’extérieur et l’autre plutôt souple à l’intérieur. En se déplaçant le palonnier vient pousser la lame souple contre la lame rigide et établit le contact. La lame souple doit être isolée vis-à-vis du palonnier car ce dernier sert de conducteur pour alimenter le fil à mémoire. Le coût de cette solution est anecdotique mais elle demande sans doute un peu plus de travail dans la réalisation.

La suite

Deux platines correspondant à la première et à la troisième solutions sont en cours de réalisation. La deuxième solution nécessite quelques essais avant de placer les composants et sera mise en œuvre plus tard.

Notes

[1C’est pourtant une des forces parmi les plus faibles pour ce type de composant. À titre indicatif, le microrupteur à levier nécessite 150 g force.

[2Fil à mémoire de forme.

[3En diamètre 0,25 mm le fil flexinol développe presque 1 kg force mais consomme 1 A.

[4Interrupteur à lames souples.

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