Les caractéristiques de ce modèle sont les suivantes:
- tension de sortie 7,4 à 8,4 Volts
- capacité: 3000 mAh
- dimensions: 55x38x40 mm
- poids: 150 g
Cette pile a les caractéristiques suivantes:
- tension de sortie 3,7 à 4,2 Volts
- capacité: 2600 mAh
- dimensions: (D) x 18mm (H) 65mm
- poids: 44 g
Pour piloter une loco LGB, il faut utiliser 3 ou 4 piles en série.
On peut trouver cette pile pour moins de 10 € chez TEMU.
Il existe aussi des boitiers support pour 3 ou 4 piles 18650
Le chargeur pour ces piles coûte moins de 15 Euros sur eBay.
1.1.3 batterie DC-1298A
Cette batterie de grande capacité a des dimensions imposantes qui permettent quand même de la placer dans un wagon à l'échelle du LGB. Les caractéristiques sont les suivantes:
- tension de sortie 11.1 à 12,6 Volts
- capacité: 9800 mAh
- dimensions: 125x63x22 mm
On peut trouver cette batterie pour moins de 25 € chez AliExpress.
Pour cette batterie, j'utilise un chargeur IMAX B6 que l'on trouve sur eBay pour moins de 20 Euros.
1.1.4 batterie LIPO de 1500 à 1700 mAh
Cette batterie est intéressante par ses dimensions réduites et sa faible épaisseur. Je l'utilise dans un autorail LGB.
Les caractéristiques sont les suivantes:
- tension de sortie: 7,4 V Volts
- capacité: 1750 mAh
- dimensions: 85x34x13 mm
- poids: 61 grammes
On peut trouver cette batterie pour une dizaine d'Euros chez TEMU.
Cette batterie peut se charger avec un chargeur IMAX B6.
1.2 ARDUINO
Le système peut utiliser trois types d'ARDUINO:
- un ARDUINO UNO qui est le plus connu mais les dimensions sont importantes (67 x 54 mm)
Le prix est de 19,20 Euros chez TipTopBoards
- un ARDUINO NANO dont les dimensions sont plus petites ( 45 x 18 mm)
Le prix est de 17,50 Euros chez TipTopBoards
- un ARDUINO PRO MINI dont les dimensions sont vraiment très petites ( 33 x 18 mm).
Ce module est à privilégier pour l'installation dans une locomotive. Le prix est de 7,80 Euros chez TipTopBoards
avec le module CP2102 qui permet de connecter l'ARDUINO au PC pour le
programmer. Une fois le programme téléchargé, on peut déconnecter le
module CP2102. L'inconvénient est qu'il faut souder soi-même les
connecteurs sur le module ARDUINO et que le régulateur de tension est très fragile. Il est recommandé d'alimenter l'ARDUINO Pro Mini en 5 V en utilisant un régulateur externe (7805).
1.3 Module BLUETOOTH
Ce module permet de relier le smartphone à l'ARDUINO. Il intègre une antenne qui permet de communiquer en Bluetooth avec l'Arduino. La connexion entre le module et l'Arduino s'effectue par une liaison série RS232 avec RX et TX.
Il existe plusieurs modules possibles.
1.3.1 Module HC-05
Il s'agit du module le plus utilisé. Le prix est de 13 Euros chez TipTopBoards. La taille est de 39 x 15 mm.
Ce module a une portée d'environ 30 mètres en espace libre et est compatible avec toutes les versions d'Android.
Ce module peut être « maître » (il peut proposer à un autre élément bluetooth de s’appairer avec lui) ou « esclave » (il ne peut que recevoir des demandes d’appairage).
1.3.2 Module HC-06
Ce module a des caractéristiques semblables au HC-05 mais il ne peut être qu’esclave.
1.3.2 Module HM-10
Ce module est compatible avec la nouvelle norme Bluetooth Low Energy. Par rapport au module HC-O5, il présente l'avantage d'avoir une plus grande portée jusqu'à 100 mètres en espace libre et une plus faible consommation. Le niveau du signal du HM-10 reçu par le smartphone peut être affiché, ce qui n'est pas possible avec un HC-05.
Comparé au HC-O5, le HM-10 a plusieurs inconvénients: un prix un peu supérieur et surtout il faut une version d'Android supérieure à 5, ce qui exclut de nombreux smartphones assez anciens.
1.4 Module de commande de moteur
Ce module sert à amplifier le signal PWM fourni au moteur et aussi à amplifier le son lorsqu'il est produit par l'Arduino.
1.4.1 Module de commande avec le circuit L298N
Ce module peut fournir une tension jusqu'à 35 V et un courant de 2 A.
Le prix est de 8,40 Euros chez TipTopBoards. La taille est de 55 mm x 60 mm x 30 mm
Les sorties Out1 et Out2 sont à relier au moteur et les sorties Out3 et
Out4 sont à relier à un haut-parleur (impédance 8 ou 16 Ohms, puissance
supérieure ou égale à 1 Watt)
En plus, ce module possède une sortie 5V qui permet d'alimenter un module Arduino et des accessoires.
1.4.2 Module de commande avec un circuit TB6612FNG
Ce driver TB6612FNG proposé par POLOLU permet de commander 2 moteurs à courant continu dans les 2 sens de rotation avec variation de vitesse (PWM).
Ce module est beaucoup plus petit que le précédent et peut suffire pour certains moteurs. Il coûte 5,30 € chez GOTRONIC. Les caractéristiques sont les suivantes:
- tension: 5 à 15 V
- courant max: 1.2 A
- Dimensions: 21 x 15 x 3 mm
Le brochage est représenté sur la figure ci-dessous.
Les sorties A01 et A02 sont à relier au moteur et les sorties B01 et B02 peuvent être reliées à un haut-parleur (impédance 8 ou 16 Ohms, puissance
supérieure ou égale à 1 Watt)
La tension d'alimentation comprise entre 5 et 13,5 V est à relier à la broche VM et la broche VCC est à relier au 5V.
A titre d'exemple, voici les connexions à établir pour commander un moteur par un ARDUINO (moteur 1):
La broche PWMA est à relier à la broche D3 de l'ARDUINO qui fournit le signal PWM sur cette broche (instruction AnalogWrite(3,Vpwm) avec VPwm variant enre 0 et 255)
La broche STBY ainsi que la broche VCC sont à relier à la broche 5V de l'ARDUINO
Les broches AIN1 et AIN2 déterminent le sens de rotation du moteur et sont à relier aux broches D4 et D5 de l'ARDUINO comme indiqué ci-dessous
D4=5V et D5=0 ==> sens direct
D4=0 et D5=5V ==> sens inverse
D4=0 et D5=0 ==> coupure moteur
Le lecteur de carte SD qui coute 3 Euros chez TipTopBoards est connecté au bus SPI de l'ARDUINO UNO comme suit:
- MOSI - pin 11 de l'ARDUINO
- MISO - pin 12 de l'ARDUINO
- CLK - pin 13 de l'ARDUINO
- CS - pin 10 de l'ARDUINO
- +5V connecté au +5V de l'ARDUINO
- +3.3V connecté au +3.3V de l'ARDUINO
- masse connectée à la masse de l'ARDUINO
Les connexions entre l'ARDUINO et les autres composants sont les suivantes:
2 commande feux AV
3 sortie moteur vers IN1 L298
4 commande feux AR
5 sortie moteur vers IN2 L298
6 commande fonction auxilliaire (fumigène, éclairage, etc...)
7 RX2 vers TX HC-05
8 TX2 vers RX HC-05
9 sortie son vers IN3 L298 (l'entrée IN4 du L298 est à relier à la masse)
10 vers lecteur de carte SD CS
11 vers lecteur de carte SD MOSI
12 vers lecteur de carte SD MISO
13 vers lecteur de carte SD CLK
A0 vers ILS pour la détection de passage
+5V vers sortie +5V du L298, vers entrée +5V du lecteur de carte SD, vers entrée +5V du module HC-05
+3.3V vers entrée 3.3V du lecteur de carte SD
Masse vers masse alim, vers masse du L298, vers masse du lecteur de carte SD, vers masse du module HC-05
3.1.2 Programme ARDUINO
Les sons stockés sur la carte SD pour une loco diesel sont les suivants
03 démarrage moteur
05 ralenti moteur
07 marche moteur
08 freinage
09 arrêt moteur
10 annonce de gare
klaxon
Les sons stockés sur la carte SD pour une loco vapeur sont les suivants
01 son à l'arrêt
02 vitesse lente
03 vitesse moyenne 1
04 vitesse moyenne 2
05 vitesse rapide
06 freinage
07 sifflet court
08 sifflet long
Vous pouvez télécharger ces deux programmes pour l'ARDUINO avec les fichiers sons à télécharger sur la carte SD en cliquant ici.
3.1.3 Vidéo
La petite vidéo ci-dessous tournée en juillet 2018 montre la circulation simultanée de 3 trains pilotés en automatique par une tablette ANDROID avec l'application BLUETRAIN :
- un autorail LGB analogique équipé d'un montage à base d'ARDUINO et sonorisé par une carte SD
- une loco vapeur 031T LGB analogique équipée d'un montage à base d'ARDUINO et sonorisé par une carte SD
- un locotracteur BB900 LGB équipé d'un décodeur sonore DCC de la marque ZIMO et d'un montage à base d'ARDUINO.
3.2 Utilisation d’un module audio, le DFPlayer Mini mp3 de DFRobot
Ce petit module qui coûte moins de 10 Euros permet de lire des sons au format MP3 et de les écouter sur un haut-parleur directement connecté au module. Tout le traitement des sons est fait dans le module. L'Arduino qui est connecté au module audio par une liaison série permet simplement de choisir le son à lire. La qualité sonore est très bonne, équivalente à ce que l'on obtient avec un décodeur DCC.
On peut trouver ce module chez GOTRONIC.
On peut trouver un mode d'emploi de ce module en français en cliquant ici.
Ce module est assez récent (sorti en 2019) et je l'ai testé pour sonoriser mon autorail LGB en utilisant les mêmes sons que précédemment pour une loco diesel. J'ai codé les sons en MP3 et je les ai transféré sur une carte microSD insérée dans le module audio.
Vous trouverez une description de ce système sur la page web consacrée à l'autorail LGB.
Ce module doit être alimenté en 5V. Or il consomme beaucoup de courant jusqu'à 1A et il n'est pas possible d'utiliser le régulateur du module L298N car ce régulateur n'a pas de radiateur et il chauffe trop. Une bonne solution quand on a de la place est d'utiliser une batterie externe pour smartphone qui délivre une tension de 5V. J'ai utilisé une batterie Edenwood achetée 4 € chez ELECTRO-DEPOT et qui a une capacité de 2000 mAh.
Chaque train embarque un émetteur radio miniature à 433 MHz ref RF1000A de dimensions 20x18 mm et dont le prix est inférieur à 5 €.
Vous pouvez voir ci-dessous une photo de cet émetteur:
Les broches VCC et DATA sont à relier à une sortie numérique de l'ARDUINO (D8) et la broche GND est à relier à la broche GND de l'Arduino.
Lorsque la sortie D8 est à 5V, le module radio émet un signal à 433 MHz. Lorsque la sortie D8 est à zéro, le module n'émet pas.
5.2.2 Récepteur avec alimentation filaire en 12V
Le boitier de commande d'aiguille comprend:
- un module récepteur radio à 433 MHz
- un module ARDUINO UNO
- un module L298 pour commander le moteur d'aiguille.
Pour la réception, on peut utiliser n'importe quel module 433 MHz du commerce (fréquence 433,92 MHz) à condition qu'il dispose d'une sortie RSSI ( tension proportionnelle au niveau de réception). Cette sortie doit être reliée à une entrée analogique de l'Arduino, par exemple A0.
Un module qui peut convenir est le récepteur CY78 à superréaction 433,92 MHz qui est un module économique de la marque CY Wireless Technology Limited. Vous trouverez les caractéristiques de ce module en cliquant ici.
Personnellement, j'ai utilisé un module RX-FM de la marque AUREL que je possédais depuis longtemps mais qui n'est plus commercialisé.
Voici le schéma de ce module.
Les connexions à établir sont les suivantes:
broche 1 à relier à la broche 3,3V de l'Arduino
broche 2 à relier à la broche GND de l'Arduino
broche 3 à relier à une antenne
broche 10 à relier à la broche A0 de l'Arduino
En absence de signal reçu, la tension continue sur la broche 10 est de 1,2V.
Lorsqu'un signal à 433 MHz est reçu, la tension de sortie sur la broche 10 disponible sur l'entrée A0 de l'Arduino augmente et passe à 1,4V . Lorqu'elle dépasse un seuil (1,3V) , celà déclenche l'envoi d'une impulsion de durée 1 seconde au moteur de l'aiguille, ce qui passe l'aiguille en position déviée.
Les connexions au module L298 sont les suivantes:
- broche Vcc du module L298 reliée au +12V de l'alimentation
- broche GND du module L298 reliée à la masse de l'alimentation
- broche +5V du module L298 reliée à la broche +5V de l'Arduino
- broche IN1 du module L298 reliée à la broche D3 de l'Arduino
- broche IN2 du module L298 reliée à la broche D5 de l'Arduino
- broche OUT1 du module L298 reliée à l'une des bornes du moteur d'aiguille
- broche OUT2 du module L298 reliée à l'autre borne du moteur d'aiguille
Vous pouvez voir ci-dessous une photo du montage réalisé:
5.2.2 Récepteur avec l'énergie fournie par un panneau solaire.
Le montage est alimenté par un petit panneau solaire de dimensions 12x8 cm qui peut être plaçé sur le toit d'un batiment ou à côté (voir photo ci-dessous)
Ce panneau de la marque VisorTech fournit une tension de 6V avec un courant max de 2A. Cette tension peut alimenter un module Arduino mais n'est pas suffisante pour alimenter un moteur d'aiguille LGB. C'est pourquoi j'utilise un multiplicateur de tension acheté chez TEMU qui fournit à partir de la tension de 6V fournit une tension de 20V. La photo de ce composant qui coûte environ 3 € est donnée ci-dessous
Cette tension de 20V permet de commander l'aiguille LGB avec un circuit utilisant la décharge capacitive.
Pour la réception à 433 MHz, un récepteur CY78 a été utilisé dont la photo est donnée ci-dessous avec les connexions à réaliser.
Vous pouvez trouver une description de ce récepteur en cliquant ici.
Le schéma complet du dispositf réalisé est donné sur la figure ci-dessous:
La sortie 13 (RSSI) du récepteur radio CR78 est reliée à l'entrée A0 de l'Arduino Pro-Mini et la sortie 13 de l'Arduino est reliée à la bobine du relais qui commande l'aiguille LGB par décharge capacitive.
Lorsqu'un signal à 433 MHz est reçu, la tension sur sortie 13 du récepteur CR78 augmente et dépasse un seuil fixé. L'Arduino envoie alors une tension de 5V sur la sortie 13 reliée à la bobine du relais et l'aiguille LGB passe en position déviée.
La photo ci-dessous montre le dispositif réalisé.
Vous pouvez télécharger le programme pour l'ARDUINO ainsi que la liste des composants (ag_radio.zip) en cliquant ici.
On peut remplacer l'ILS par un capteur à effet Hall ST022 plaçé sous la locomotive ou sous le wagon qui contient les modules de commande. La photo ci-dessous montre le cablage entre le capteur et l'Arduino.
Sur la photo, la sortie du capteur est reliée à l'entrée A5 de l'Arduino, alors que dans mon programme de commande de loco, la sortie du capteur doit être reliée à l'entrée A0 de l'Arduino. (elle remplace l'ILS).
En l'absence de champ magnétique, la sortie du capteur est proche de 1023 alors qu'en présence d'un champ magnétique(passage au dessus d'un aimant) la tension est proche de Zéro et la diode du capteur s'allume.
6.2. Synchronisation des trajets.
Si plusieurs locos doivent circuler sur une même portion de voie (ce qui est le cas sur mon réseau de jardin), alors il est indispensable de synchroniser les trajets entre eux pour éviter des collisions.
Le trajet 1 effectué par la loco 1 est considéré comme le trajet maître. C'est la loco 1 qui donne l'ordre aux autres locos de démarrer.
Pour celà 3 octets sont utilisés:
202: ordre envoyé par le trajet 1 du départ du trajet 2
203: ordre envoyé par le trajet 1 du départ du trajet 3
204: ordre envoyé par le trajet 1 du départ du trajet 4
Lorsque l'octet 202 est lu par l'ARDUINO de la loco 1, celui ci envoie l'octet 202 à la tablette qui envoie l'octet 210 à la loco 2
Les autres trajets (2, 3 et 4) sont considérés comme esclave et utilisent l'octet 205 pour la synchronisation.
Lorsque cet octet est lu par l'ARDUINO, l'ARDUINO attend la réception de l'octet 210 pour faire redémarrer la loco.
Ce logiciel est très facile à utiliser et permet de créer une
application ANDROID très rapidement sans connaître le language Java.
Vous pouvez voir ci-dessous une copie d'écran de la tablette.
7.2 Téléchargement de l'application Bluetrain
Vous pouvez télécharger cette application en cliquant ici.
Le dossier intitulé bluetrain_android.zip comprends:
- le fichier bluetrainv28.apk qui est l'application ANDROID à télécharger et installer sur le smartphone
- un dossier nommé bluetrain à télécharger sur le smartphone
- le fichier bluetrainv28.aia qui est le code source à ouvrir avec le logiciel MIT App Inventor 2 pour effectuer des modifications
- un mode d'emploi de l'application
7.3 Enregistrement d'un train
Mettre le module de commande du train à enregistrer sous tension. Le module Bluetooth HC-05 doit être allumé.
Après avoir allumé la tablette, il faut aller dans les paramètres de la
tablette activer le bluetooth et se connecter au module HC-05 qui doit
être sous tension. Le code à entrer est: 1234
Notez l'adresse MAC du module Bluetooth. L'adresse MAC est constituée d'une suite de 6 nombres séparés par des : (par exemple 20:15:07:06:49:01)
Puis lancer l'application Bluetrain et appuyez sur le bouton marqué Initialisation.
L'écran suivant apparait.
Entrer le nom de la loco à enregistrer
Puis appuyer sur le bouton marqué Adresse MAC.
Une liste d'adresses apparait. Appuyer sur l'adresse MAC que vous avez notée précédemment.
Ensuite vous pouvez entrer si vous le souhaitez des noms pour les fonctions F0 à F4 (par exemple Phares pour F0, Son pour F1, klaxon pour F2, etc...)
Puis appuyer sur le bouton valider. C'est terminé, la loco est enregistrée.
7.4 Enregistrement du module de commande des accessoires
Mettre le module de commande des accessoires sous tension. Le module Bluetooth HC-05 doit être allumé.
Après avoir allumé la tablette, il faut aller dans les paramètres de la
tablette activer le bluetooth et se connecter au module HC-05 qui doit
être sous tension. Le code à entrer est: 1234
Notez l'adresse MAC du module Bluetooth. L'adresse MAC est constituée d'une suite de 6 nombres séparés par des : (par exemple 20:15:07:06:49:01)
Puis lancer l'application Bluetrain et appuyez sur le bouton marqué Initialisation.
L'écran suivant apparait.
Appuyer sur le bouton marqué Adresse MAC à droite du label intitulé accessoires
Une liste d'adresses apparait. Appuyer sur l'adresse MAC que vous avez notée précédemment.
Puis appuyer sur le bouton valider. C'est terminé, le module de commande d'accessoires est enregistré.
7.5 Commande d'un train
Mettre le module de commande du train à commander sous tension. Le module Bluetooth HC-05 doit être allumé.
Allumez la tablette et lancez l'application Bluetrain.
L'écran ci-dessous doit s'afficher.
Appuyer sur le bouton marqué Choix de la loco. La liste des locos enregistrées s'affiche. Appuyer sur la loco qui est sous tension puis appuyer sur le bouton marqué Valider. La couleur du bouton Valider doit passer au vert, ce qui indique que la tablette est connectée au train en Bluetooth.
Vous pouvez alors piloter la loco en utilisant les boutons et le slider pour régler la vitesse.
Si vous souhaitez commander en même temps des accessoires (aiguilles, passage à niveau), il faut mettre sous tension le module de commande des accessoires, puis appuyer sur le bouton intitulé Accessoires. La couleur de ce bouton passe au vert lorsque la tablette est connectée au module de commande des accessoires.
Vous pouvez alors commander un accessoire en appuyant sur le bouton correspondant à cet accessoire.
Lorsque vous avez terminé la commande du train, appuyer sur le bouton intitulé Déconnexion, ce qui ferme l'application, puis mettre la loco hors tension ainsi que le module de commande des accessoires.
7.6 Enregistrement du trajet et commande automatique
Il est possible d'enregistrer le trajet effectué par un train et de le reproduire ensuite automatiquement.
Si le train est équipé d'ILS pour la rétrosignalisation, l'application Bluetrain enregistrera les passages sur les aimants, ce qui permettra de synchroniser le trajet.
Pour enregistrer un trajet, il suffit d'appuyer sur le bouton intitulé ENR après avoir connecté la tablette au train.
Le bouton ENR devient jaune. Lorsque le trajet est terminé, appuyer de nouveau sur le bouton ENR qui doit devenir blanc.
L'enregistrement est terminé.
Pour effectuer le trajet en automatique, il suffit d'appuyer sur le bouton intitulé PLAY. Le bouton passe au jaune et le trajet démarre.
La mise en route est très simple. Il faut mettre sous tension le train à piloter, puis mettre sous tension le régulateur qui se connecte alors automatiquent en Bluetooth au train sous tension.
La principale difficulté est de configurer le module HC_05 en mode maître.
Voici la procédure à suivre.
Tout d'abord, il faut connecter le module HC-05 à l'ARDUINO. La broche RX du module doit être connectée à la broche 11 de l'ARDUINO et la broche TX du module HC-05 doit être connectée à la broche 10 de l'ARDUINO.
Puis charger sur l'ARDUINO le programme hc05_maitre qui permet d'envoyer les commandes AT pour configurer le module HC-05 en mode maître. Vous pouvez télécharger ce programme en cliquant ici.
Débrancher le module HC-05, appuyer sur le bouton situé sur le module, rebrancher le module et relacher le bouton.
La diode du module HC-05 doit clignoter lentement, ce qui indique que le module est prêt à recevoir les commandes AT
Taper dans la console AT puis envoyer. Le module doit répondre OK
Taper AT+ROLE=1 ceci passe le module en maître
Taper AT+CMODE=1 ceci permet au module de se connecter automatiquement à un autre module Bluetooth.
Débrancher le module et le rebrancher. C'est terminé.
Vous pouvez alors télécharger dans l'ARDUINO le programme qui communique avec l'autre module HC-05 en mode 'esclave.
Ce fumigène a été installé dans ma loco vapeur LGB 031T. La carte électronique du fumigène a été supprimée afin d'accéder directement à l'élément chauffant qui est alimenté sous 12 Volts ( consommation de 0,7 A environ) et au moteur du ventilateur qui est alimenté sous 5V directement par la sortie D9 de l'Arduino.
10.2 fumigène pulsé HOOBEN
HOOBEN est un fabricant de chars d'assaut miniatures au 1/10 ème. Cette marque vend un fumigène pulsé pour ses chars à un prix très raisonnable. Le fumigène est vendu 28 dollars sur le site de HOOBEN mais on peut le trouver encore moins cher sur Amazon ou eBay. Les dimensions sont les suivantes: longueur 60 mm, largeur: 50 mm, hauteur: 30 mm.
Ce fumigène a été installé dans un petit locotracteur LGB rouge D10. Le fumigène possède un moteur qui fait fonctionner une pompe qui propulse la fumée à l'extérieur. Le fumigène consomme presque 1A et il faut le connecter directement à la batterie par l'intermédiaire d'un relais dont la bobine est alimentée par la sortie D9 de l'Arduino. Vu la consommation, il faut utiliser ce fumigène avec parcimonie pour prolonger l'autonomie de la batterie.
