Ce livre sur Arduino s'adresse à toute personne qui souhaite exploiter cette carte autour d'un projet concret. En effet, tout au long de ces pages, l'auteur donne toutes les informations nécessaires pour piloter un réseau de trains miniatures à l'aide d'Arduino. Des notions de programmation, de préférence dans les langages C ou C++, et une connaissance préalable d’Arduino sont un plus pour la lecture de ce livre.

Après avoir présenté les connaissances de base liées à la numérisation d’un réseau de trains (adressage, contrôle de la vitesse, commandes, circuits électroniques…), l'auteur étudie les protocoles DCC et I²C.

Des chapitres dédiés détaillent ensuite la programmation de nombreuses interfaces pilotables par les cartes Arduino Nano, Uno et Mega pour numériser le réseau de trains. Le lecteur est ainsi amené à programmer un décodeur de retour d’information, le panneau de contrôle, la centrale de pilotage, un détecteur de position des trains, le pilotage des aiguillages…

Au total, une trentaine de programmes et près d'une vingtaine de circuits électroniques sont présentés et expliqués dans ce livre. Ils permettent au lecteur d’appréhender l’étendue des possibilités offertes par Arduino pour numériser un réseau de trains.

Téléchargements

• Des fichiers complémentaires (4 287 Ko)

Avant-propos

1. Introduction

Premiers pas

1. De l'analogique au numérique
   1. 1. L’analogique et ses limitations
   2. 2. Cinquante ans d’évolutions
   3. 3. Le câblage en numérique
2. Des micros dans le réseau
   1. 1. La centrale DCC
   2. 2. Le booster
   3. 3. Le programmeur DCC
   4. 4. Les capteurs de passage
   5. 5. Les commandes d’aiguillage
   6. 6. Le poste de commande centralisé
3. La gamme Arduino
   1. 1. Une rapide présentation
   2. 2. L’Arduino Uno
   3. 3. L’Arduino Nano
   4. 4. L’Arduino Mega 2560
   5. 5. L’arduino Due
   6. 6. L’ESP8266
   7. 7. Le RP2040
4. Quelques bases
   1. 1. L’installation
   2. 2. Le premier programme
   3. 3. Les bibliothèques
   4. 4. Les programmes du livre
5. La réalisation pratique
   1. 1. KiCad
   2. 2. Les circuits imprimés
   3. 3. Les composants

Les bases du protocole

1. Premières notions
   1. 1. Les signaux électriques
   2. 2. Le flux numérique
2. L'adressage
   1. 1. Les plages d’adresses
   2. 2. L’adressage court
   3. 3. L’adressage long
   4. 4. Quel adressage choisir ?
3. Le contrôle de la vitesse
   1. 1. Les crans de traction
   2. 2. Le mode à 14 crans de vitesse
   3. 3. Le mode à 28 crans de vitesse
   4. 4. Le mode à 27 crans de vitesse
   5. 5. Le mode à 128 crans de vitesse
4. Les fonctions
   1. 1. Des possibilités ludiques
   2. 2. Le groupe de fonctions 0 à 4
   3. 3. Le groupe de fonctions 5 à 8
   4. 4. Le groupe de fonctions 9 à 12
5. Les commandes spéciales
   1. 1. La diffusion généralisée
   2. 2. La remise à zéro
   3. 3. L’arrêt généralisé
   4. 4. Le ralentissement
   5. 5. L’attente
6. Les commandes de configuration
   1. 1. La programmation en voie
   2. 2. La programmation en mode service

Les autres circuits

1. Les alimentations
   1. 1. L’alimentation principale
   2. 2. L’alimentation secondaire
   3. 3. Le bonus
   4. 4. La mise en œuvre
2. Les amplificateurs
   1. 1. La théorie
   2. 2. Les circuits spécialisés
   3. 3. La pratique
3. Le clavier et l'écran
   1. 1. Un circuit tout prêt
   2. 2. Une petite modification
   3. 3. Une bibliothèque pour l’écran
   4. 4. Un petit exemple
   5. 5. Quelques tests
   6. 6. Les connexions
   7. 7. L’intégration
   8. 8. Un peu de découpage
4. Le programme de pilotage
   1. 1. Présentation
   2. 2. Fonctions de base
   3. 3. L’interface utilisateur
   4. 4. Affichage de la vitesse

Le bus I²C

1. Description
   1. 1. Les caractéristiques
   2. 2. Les signaux
   3. 3. Les résistances de rappel
   4. 4. La topologie
   5. 5. L’écriture
   6. 6. La lecture
   7. 7. L’adressage 7 ou 8 bits
   8. 8. L’adressage 10 bits
2. La bibliothèque
   1. 1. Quelques explications
   2. 2. Le côté maître
   3. 3. Le côté esclave
3. Conventions
   1. 1. Les connecteurs
   2. 2. Le scanner de bus
   3. 3. Un protocole pour le train
   4. 4. Création d’une bibliothèque
4. Le testeur de bus
   1. 1. Le principe de l’écho
   2. 2. Le programme côté maître
   3. 3. Le programme côté esclave
   4. 4. Tests de câblage

Un premier programme

1. La nécessaire interruption
   1. 1. Une librairie
   2. 2. Exemple concret
2. La création du signal DCC
   1. 1. La théorie
   2. 2. La création des bits
   3. 3. La création des trames
3. La programmation
   1. 1. L’interface utilisateur
   2. 2. Les données de vitesse
   3. 3. Les données de fonction
   4. 4. Le formatage des paquets
   5. 5. Le stockage des paquets
4. Optimisations
   1. 1. Le problème
   2. 2. L’usage de la mémoire
   3. 3. Une fonction de test
   4. 4. Faire des économies

Les variables de configuration

1. Principe de fonctionnement
   1. 1. La configuration
   2. 2. Les modes d’adressage
   3. 3. La programmation en voie
   4. 4. Le mode service
2. Les variables de configuration
   1. 1. Les principales CV
   2. 2. Les autres CV
3. Un programmeur dédié
   1. 1. Le formatage des paquets
   2. 2. L’interface utilisateur
4. La programmation en voie
   1. 1. Le principe
   2. 2. Les commandes
   3. 3. Mise en œuvre

Le panneau de contrôle

1. Les contrôleurs
   1. 1. Un loisir à partager
   2. 2. Un système modulable
   3. 3. Réalisation
   4. 4. Les signaux analogiques
2. La lecture des contrôleurs
   1. 1. Le principe
   2. 2. Le décodage
   3. 3. La lecture
3. Circuit bonus
   1. 1. De multiples possibilités
   2. 2. Les applications

La grande centrale

1. Considérations techniques
   1. 1. Ça se complique un peu
   2. 2. Les entrées-sorties
   3. 3. La sortie DCC
2. Les claviers
   1. 1. Les boutons
   2. 2. Le pavé numérique
   3. 3. Optimisation mémoire
   4. 4. La lecture
3. L'écran
   1. 1. L’écran
   2. 2. La bibliothèque graphique
4. Mise en pratique
   1. 1. Le circuit imprimé
   2. 2. Le stockage des informations
   3. 3. Les initialisations
   4. 4. La boucle principale
5. La gestion des paquets
   1. 1. Le stockage et les priorités
   2. 2. Les paquets de données
   3. 3. Le choix du paquet

Les contrôleurs indépendants

1. Le matériel
   1. 1. Présentation
   2. 2. Les boutons de fonction
   3. 3. Le petit écran
   4. 4. Une LED en bonus
   5. 5. Réalisation pratique
2. Le programme
   1. 1. La librairie graphique
   2. 2. Les grands chiffres
   3. 3. Le stockage en flash
   4. 4. Les commandes I²C
   5. 5. Les bases du programme
   6. 6. Lecture de la vitesse
   7. 7. Lecture des boutons
3. Pour aller plus loin
   1. 1. Un amplificateur de bus
   2. 2. Mise en œuvre
   3. 3. Réalisation
   4. 4. La soudure des CMS
   5. 5. Tests

Le retour d'information

1. Le protocole
   1. 1. Insertion des données
   2. 2. Le format des paquets
   3. 3. Le canal 1
   4. 4. Le canal 2
2. Le décodeur
   1. 1. Considérations techniques
   2. 2. Le circuit TSC2012
   3. 3. Le schéma
   4. 4. Le câblage
3. Programmation du décodeur
   1. 1. Décodage du signal
   2. 2. L’interruption
   3. 3. L’extraction du flux binaire
   4. 4. Le décodage des données
   5. 5. Le traitement
   6. 6. Les commandes I²C

La position des trains

1. Les yeux du réseau
   1. 1. Le principe
   2. 2. Les méthodes de détection
   3. 3. Le détecteur à infrarouge
   4. 4. Le problème du bruit
2. Un détecteur de proximité
   1. 1. Présentation du circuit
   2. 2. Le LM324
   3. 3. Le TCRT5000
   4. 4. Fonctionnement
   5. 5. Un petit module
3. Le tachymètre
   1. 1. Présentation
   2. 2. Le MAX7219
   3. 3. Le câblage
   4. 4. Le programme
4. Une centrale de détection
   1. 1. Présentation
   2. 2. Le programme
   3. 3. Mise en œuvre

Le pilotage des aiguillages

1. La méthode simple
   1. 1. Un peu de vocabulaire
   2. 2. Les solénoïdes
   3. 3. Le câblage
   4. 4. Les circuits TBD62083 et TBD62783
   5. 5. Un circuit plus puissant
   6. 6. Le 7445
   7. 7. La matrice
2. Réalisation pratique
   1. 1. Les circuits imprimés
   2. 2. Quelques tests
   3. 3. Les commandes
   4. 4. Le programme de contrôle
3. La méthode réaliste
   1. 1. Les moteurs lents
   2. 2. Les servomoteurs
   3. 3. Le circuit PCA9685
   4. 4. Le circuit de pilotage
   5. 5. Un peu de bricolage
   6. 6. Utilisation des servomoteurs
   7. 7. Les commandes
   8. 8. Le programme

La régulation des circulations

1. Le cantonnement
   1. 1. Un découpage nécessaire
   2. 2. Un canton en détail
   3. 3. L’automate d’occupation des cantons
   4. 4. L’automate des signaux
   5. 5. La gestion du signal jaune
2. Les aiguillages
   1. 1. Le principe général
   2. 2. Les exceptions
   3. 3. Un cas compliqué
3. La protection contre les courts-circuits
   1. 1. Une vraie menace
   2. 2. La protection passive
   3. 3. La protection active
   4. 4. Le circuit ACS712
   5. 5. Une protection performante
4. L'arrêt des trains
   1. 1. Le respect du feu
   2. 2. Le freinage par signal asymétrique
   3. 3. Le freinage par courant continu
   4. 4. D’autres possibilités
5. La régulation de vitesse
   1. 1. Un arrêt en douceur
   2. 2. Le circuit
   3. 3. Les commandes
   4. 4. Gérer les courts-circuits
   5. 5. Le programme

D'autres possibilités

1. Le panneau de contrôle
   1. 1. Le poste de commande
   2. 2. Le tableau de contrôle
   3. 3. Le dessin du réseau
   4. 4. Le circuit de pilotage
2. Les signaux
   1. 1. Une signalisation réaliste
   2. 2. Fabriquer ses propres signaux
   3. 3. Le pilotage des signaux
3. Le panneau d'affichage
   1. 1. Un grand panneau
   2. 2. Le programme
4. Pour aller plus loin
   1. 1. Le stockage de l’énergie
   2. 2. D’autres possibilités
   3. 3. L’éclairage municipal

Annexes

1. Les commandes DCC
2. Les variables de configuration