Réalisation d'un passage à niveau avec bloc de commande électronique

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Cet article est dédié à la fabrication d'un passage à niveau avec deux servomoteurs commandés par un bloc électronique personnalisé . 

C'est par le passage d'un train de plusieurs wagons sur un capteur déclencheur installé sur une voie ferrée, que ses roues métalliques par contacts électriques vont envoyer un signal vers un bloc de commande électronique pour fermer les barrières automatiques d'un passage à niveau et ensuite les ouvrir après le passage du train .

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Fabrication d'un passage à niveau à deux barrières automatiques commandées par des servomoteurs

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Afin de réaliser une maquette de démonstration ,les servomoteurs ont été installés apparents sur les traverses des barrières.

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Pour commencer , fabrication des traverses avec ses supports et ses barrières.

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Deux traverses avec supports ont été réalisées en fer plat pour maintenir les contrepoids des barrières et les deux servomoteurs apparents  .

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Un aperçu des servomoteurs fixés sur les supports des traverses.

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Les barrières avec contrepoids et les biellettes sont en métal .

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Croquis du mécanisme de la barrière .

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Pour l'essai ; l'ensemble des pièces qui forment le passage à niveau ont été remontées avec les servomoteurs connectés au bloc de commande électronique .                 

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Ensuite démontage des pièces du passage à niveau pour un passage à la peinture avec une sous couche grise et une finition de deux tons sur les barrières , le rouge et le blanc , deux couleurs qui symbolisent la sécurité.

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Montage et réglage des barrières avec les deux servomoteurs sans le bloc automatique.

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Les réglages des barrières se font en installant et en ajustant manuellement les palonniers des servomoteurs en se servant ensuite du bouton mode/marche/arrêt du module de commande "DUAL SERVO MOTOR DRIVE" .

Car c'est le bouton mode/marche/arrêt du module de commande  qui permet de placer les palonniers en position neutre d'ajustement ( position à zéro degré )  pour régler l'angle de battement des palonniers partant de 0° à 90°, c'est à dire l'angle d'ouverture ou de fermeture des barrières .

Ensuite on se servira du potentiomètre pour ouvrir et fermer les barrière manuellement.

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Voici le module de commande "DUAL SERVO MOTOR DRIVE" qui sert à régler et à faire marcher les palonniers des deux servomoteurs des barrières.

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Après le réglage des palonniers des servomoteurs, réglage du parallélisme des barrières.

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Le réglage du parallélisme des barrières se fait en ajustant , en tournant légèrement les axes des contrepoids que l'on bloque ensuite par des vis ; car les deux barrières doivent se fermer et s'ouvrir parallèlement .

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Afin de réaliser une maquette de démonstration ,les servomoteurs ont été installés apparents sur les traverses des barrières.

Le choix de l'installation des servomoteurs peut se faire sur la table, ou sous la table en modifiant les supports des servomoteurs et l'angle des bielles des palonniers

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Avec une installation sur table, les servomoteurs sont cachés par deux  habitations, comme ici la maison de garde barrière.

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 Fabrication d'un bloc électronique personnalisé pour faire marcher les barrières automatiques.

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Le bloc automatique personnalisé est une combinaison de plusieurs modules électroniques assemblés ,raccordés pour faire fonctionner les servomoteurs des barrières.

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C'est par le passage d'une locomotive sur un capteur déclencheur installé sur une voie ferrée que ses roues métalliques par contacts vont envoyer un signal électrique instantané sur un bloc de commande électronique pour abaisser les barrières , les maintenir fermées et ensuite les ouvrir après son  passage.

Le capteur déclencheur et les minuteurs fonctionnent avec le courant numérique redressé venant de la centrale numérique pour train électrique.  

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C'est par le passage d'une locomotive sur un capteur déclencheur installé sur une voie ferrée que ses roues métalliques par contacts vont envoyer un signal électrique instantané vers deux minuteurs à relais temporisé ( carte A) pour faire marcher le relais inverseur de polarité du servomoteur à rotation continue (carte B).

Car c'est le servomoteur à rotation continue qui avec son palonnier et sa biellette de transmission font  tourner le palonnier du module de commande pour faire monter et descendre les  barrières automatiques ; la vitesse de fermeture et d'ouverture angulaire des barrières se règle avec un mini variateur de vitesse connecté au servomoteur à rotation continue .

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  Voici le bloc automatique personnalisé composé de modules électroniques qui servent à fermer et à ouvrir les barrières automatiques par le passage d'un train sur un capteur déclencheur installé sur une voie ferrée.

Le bloc de commande est divisé en deux parties A et B ; la partie A  fait fonction d'un détecteur de présence monté de deux relais temporisés et de deux abaisseurs de tensions , la partie B et le système automatique qui fait marcher les servomoteurs des barrières  par le biais du détecteur de présence A.

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Le blog de commande est composé de

De deux minuteurs à relais de déclenchement temporisé , QF-RD21

De deux convertisseurs abaisseurs de tension , LM2596 DC-DC

D'un module de commande pour servomoteurs , monté d'un palonnier bricolé

D'un servomoteur bricolé en servomoteur à rotation continue , en somme un moteur électrique lent

D'un mini variateur de vitesse pour le servomoteur à rotation continue ,il sert régler la vitesse d'ouverture et de fermeture des barrières

D'un relais bricolé en relais inverseur de polarité

Un pont redresseur de courant est installé en amont d'un convertisseur abaisseur de tension , il sert à transformer le courant numérique 18Vdcc en courant continu  à l'entrée du convertisseur  abaisseur de tension 

Les deux diodes installées aux entrées 12Vcc+ des bornes des minuteurs sont une sécurité pour éviter un retour en boucle dû aux alimentations électriques des modules installés.

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Fonction de la carte du détecteur d'occupation à relais temporisé (A).

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Le module de détection personnalisé est monté de deux minuteurs à relais temporisé qui marchent avec le courant numérique redressé venant des rails ,  l'un pour déclencher la fermeture des barrières , car c'est le premier minuteur à relais temporisé qui maintient les barrières fermées le temps de passage d'un train à plusieurs wagons, et c'est lui qui va les ouvrir après la fin du temps programmé .
Le deuxième minuteur ( celui du haut) sert à couper le courant de l'ensemble des servomoteurs après les réouvertures des barrières, une sécurité .

Deux petits abaisseurs de tensions ont été installés, l'un pour faire chuter le courant numérique redressé venant des rails  et l'autre pour adapter la tension électrique venant d'une autre source pour faire fonctionner les servomoteurs en 6Vcc .

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Voici l'un des minuteurs à relais de déclenchement temporisé , il sert à maintenir les barrières fermées le temps de passage d'un train , le réglage programmé du temps de passage se fait en agissant sur le potentiomètre du module.

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 Fonction de la carte avec son système automatique.

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La carte avec son  système automatique est composé d'un relais inverseur de polarité ,  d'un servomoteur à rotation continue monté d'un palonnier et d'un module de commande avec son potentiomètre monté aussi d'un palonnier ; car c'est le palonnier du servomoteur à rotation continue qui par transmission mécanique va commander le palonnier du potentiomètre du module de commande  , qui lui même par sa rotation alternée va fermer et ouvrir les barrières.

 Le relais inverseur de polarité installé sur la carte sert à inverser le courant électrique du servomoteur à rotation continue , pour le faire tourner dans un sens comme dans l'autre .

Car c'est le relais inverseur de polarité qui mis sous tension par le minuteur n°1 ferme les barrières , et qui ensuite mis hors tension ouvre les barrières ; c'est un jeu de contacts électriques qui permet avec les minuteurs et le relais inverseur de polarité de fermer et d'ouvrir les barrières

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Fonction du bloc automatique.

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C'est par le passage d'un train sur un capteur déclencheur, que celui-ci a mis sous tension les deux minuteurs à relais temporisé pour faire fonctionner le relais inverseur de polarité du servomoteur à rotation continue, qui monté d'une biellette de transmission entraine le palonnier du module commande pour commander et faire bouger les servomoteurs des barrières.

Ici pour la démonstration on aperçoit les deux minuteurs qui clignotent et les battements alternés des palonniers avec un temps d'arrêt d'une seconde entre deux alternances  pour l'exemple , le temps d'arrêt entre deux alternances est le temps de fermeture des barrières qui sera ensuite réglé sur plusieurs secondes le temps du passage d'un train.

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Schéma de montage 

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Le module "Dual Servo Motor Drive" bricolé.

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Pour utiliser les servomoteurs des barrières à vitesse lente , je me suis servi du module de commande "Dual Servo Motor Drive" en y installant un palonnier sur son potentiomètre de gouverne pour faire bouger les servomoteurs des barrières commandés par la biellette de transmission du servomoteur à rotation continue .

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Aperçu du palonnier installé sur la gouverne du potentiomètre, il est commandé par la biellette de transmission du servomoteur à rotation continue.

Le servomoteur à rotation continue est un servomoteur que j'ai  transformé en moteur classique , sa vitesse à 90 tours/mn a été réduite à 9 tours/mn avec le mini variateur de vitesse installé sur la carte du module .

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Le mini variateur de vitesse installé sur la carte sert à régler la vitesse du servomoteur à rotation continue lente, c'est à dire la vitesse d'ouverture et de fermeture des barrières .

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Servomoteur SG90 transformé en moteur à rotation continue, 360° à vitesse lente.

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Fonction des barrières sur voie unique.

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La fonction des barrières sur une voie unique demande deux capteurs déclencheurs , l'un pour l'aller et l'autre pour le retour d'un train , il y aura un double déclenchement, l'un en amont des barrières et l'autre en aval selon le sens de la marche d'un train .

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Les emplacements des capteurs

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On évaluera le temps de programmation des minuteurs par rapport à la distance approximative des capteurs installés avant les barrières , à la longueur d'un train à plusieurs wagons et à sa vitesse moyenne.

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Vidéos associées à la réalisation du bloc de commande pour barrièes automatiques

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