Souvent demandé et pourtant pas si compliqué.......

Titre un peu curieux peut-être, mais ça fait longtemps qu'on me demande régulièrement comment gérer les feux rouges et blancs sur des locos digitalisées, alors, allons-y.

Dans la plupart des cas, le décodeur se charge de l'inversion automatique des feux rouges et blancs en fonction du sens de marche.

En fait, c'est la fonction F0 qui commande l'allumage des feux, c'est dire blanc à l'avant et rouge à l'arrière si la marche avant est enclenchée (que la machine soit à l'arrêt ou en marche) et l'inversion se produit si c'est la marche arrière qui est enclenchée.

Electriquement parlant, ce sont donc deux sorties physiques du décodeur qui sont mises à contribution en même temps par la fonction F0 et qui, selon le sens de marche, activent les feux blancs et rouges pour obtenir la signalisation souhaitée.

Une des deux sorties est connectée aux feux blancs avant et rouges arrière, alors que l'autre sortie est connectée aux feux rouges avant et blancs arrière.

Selon que le niveau électrique Zéro Volt ou VDD est disponible sur les sorties 2 et 6, on obtient l'allumage des feux.

Ce qui revient à dire que les feux blancs d'une extrémité et rouges de l'autre extrémité sont reliés à la même sortie et s'allument donc simultanément. 

Jusque là tout va bien, mais les puristes diront que dans la réalité, il y a bien d'autres façons d'allumer les feux, dont les feux de position par exemple.

Certains constructeurs de décodeurs et de platines électroniques embarquées, proposent, moyennant une programmation souvent fastidieuse via certaines CV's indexées, de pouvoir gérer séparément l'allumage de chaque feu ou presque.

Quoiqu'il en soit, il me paraît indispensable que les feux du côté arrière puissent rester éteints quand la loco tracte une rame. Mon propos restera donc limité à ce cas général pour les locos équipées de décodeurs à 8 ou 21 broches.

Le montage retenu par les constructeurs est presque toujours le même, à savoir que l'interface NEM doit assurer la compatibilité entre le fonctionnement en analogique et en DCC.

A noter que certains constructeurs ont conçu des platines électriques qui fonctionnent sur le même principe, mais basés sur un schéma nettement plus complexe. C'est le cas des motrices Jouef (type CC 21000, ou 6500 par exemple). Ce cas particulier sera traité prochainement car la modification à faire est totalement différente (schéma reconstitué ci-dessous).

En courant continu, on rencontrait autrefois un montage différent de celui d'aujourd'hui. On se contentait de "diriger" à l'aide de deux diodes le potentiel disponible selon le sens de marche vers les ampoules avant et arrière. Il est à noter que ce montage aujourd'hui abandonné doit être remplacé pour assurer la compatibilité avec une utilisation en DCC ou en analogique avec prise NEM.

En effet, bien que la loco puisse rouler en  marche avant ou arrière, il est nécessaire de disposer d'un potentiel positif permanent quelque soit le sens de marche.

C'est par rapport à ce potentiel positif (commun) que les Leds  pourront être alimentées correctement  selon le sens de marche.

Puisque le commun est positif, les Leds sont alimentées par une tension négative.

En DCC, les sorties accessoires du décodeur, (dont les feux) fournissent également une tension négative alors que le commun (feux et accessoires) est quant à lui au potentiel positif.

Cela peut paraître bizarre, mais il faut se souvenir que le protocole NMRA est par définition d'origine américaine et que chez nos chers voisins d'outre atlantique, la masse électrique industrielle a longtemps été positive, y compris sur certaines voitures où le pôle positif de la batterie était à la masse !

Cette époque est révolue, mais certains dispositifs sont restés basés sur cette norme.

En tout état de cause, c'est le cas des décodeurs DCC et il va falloir faire avec, sans que ça pose vraiment problème, l'essentiel étant de le savoir.

Si nécessaire, je ferai un petit rappel du fonctionnement de l'interface NEM en analogique et en DCC.

Le principe de la neutralisation des feux du côté choisi (arrière) est simple, il consiste à couper électriquement la ligne du commun des feux arrières (rouges et blancs), pour la rendre indépendante de celle des feux avant.

Au préalable, il sera nécessaire de déterminer quel sera le sens retenu pour la marche avant et d'agir uniquement sur les feux arrière.

Sur la coupure réalisée, il est possible de souder un micro interrupteur, mais cette solution n'est ni très élégante, ni très pratique.

L'idée est d'installer un interrupteur électronique commandé par une autre fonction, F1 par exemple et il va donc falloir "charcuter" un tout petit peu le circuit imprimé de la loco.
Cette opération est donc à éviter sur une loco sous garantie.

Cela dit, rien ne s'oppose à ce que la même opération soit faite aussi sur la partie avant, mais il faudra utiliser une autre sortie de fonction du décodeur, F2 par exemple.

Cet interrupteur électronique est constitué d'un seul transistor qui sera choisi pour être capable de commuter un courant collecteur/émetteur d'au moins 200 mA, le gain quant à lui n'étant pas critique. 

Puisque nous allons commuter (ou pas) la ligne positive, à partir d'une tension négative, c'est donc un transistor du type PNP qui sera nécessaire.

Le choix peut être fait sans problème sur le type 2N2907 qui correspond au cahier des charges énoncé.

Il faut donc commencer par repérer sur le circuit imprimé de la loco le commun des accessoires connecté à la broche 7 de la prise NEM du décodeur.

Généralement, le commun est disponible à chaque extrémité de la loco et un simple ohm-mètre permet de le repérer sans erreur.

Quand l'identification est faite, il est préférable de débrancher la prise du décodeur pour éviter toute fausse manipulation.

A l'aide d'un cutter ou d'un petit disque à tronçonner, il faut couper sur le circuit imprimé la piste à l'endroit marqué "X" sur le schéma, ou désouder le fil raccordé à la piste correspondant au commun à destination des feux arrière de la loco.

Cette coupure devra être la plus courte possible car on y soudera sur chaque côté deux des pattes du transistor PNP 2N2907.

Les sorties à destination des Leds sont reliées par construction aux bornes 2/6 du décodeur qu'il sera facile de repérer.

Sur une prise NEM 8 broches, en partant de la borne 1 marquée sur le schéma, et dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, on trouve dans l'ordre : 1-2-3-4-5-6-7-8.

Comme je prévois de pouvoir quand même faire fonctionner les feux blancs et rouges à l'arrière quand la loco est "haut-le-pied", c'est la tension négative obtenue sur la sortie de fonction qui établira la commutation (F1 par exemple qui est généralement connectée à la broche 3 du décodeur).

Le transistor est passant ou bloqué selon qu'une tension négative est appliquée ou non sur sa base.

Pour des raisons de simplification, une seule Led blanche et rouge par extrémité est représentée sur le schéma.

On soudera donc l'émetteur du transistor du côté du commun venant de la broche 7 du décodeur (positif), le collecteur sur ce qui reste de la ligne positive à destination des Leds arrières. La base sera quant à elle reliée via une résistance de 10 kOhms à la connexion de la broche 3.

De cette façon, comme dit plus haut, la commande des feux arrières sera obtenue par la fonction F1 (ou une autre fonction en intervenant sur le mapping).

Bien évidemment, si l'on dispose d'une autre sortie physique, il est possible de la commander par la touche de fonctions correspondante.

Petit essai avant de remonter la caisse avec la prise du décodeur réinsérée sur son connecteur :

- F0 en fonction, marche avant enclenchée : les feux blancs sont allumés à l'avant et rien ne s'allume à l'arrière.
- F0 en fonction, marche avant enclenchée : les feux rouges sont allumés à l'avant et rien ne s'allume à l'arrière.
- F0 + F1 en fonction : le fonctionnement d'origine est rétabli.

Il est très difficile d'en dire plus car le circuit imprimé de chaque loco est différent, mais le principe est toujours le même.

Petite précision toutefois : Le fait de faire passer la ligne positive des feux arrière par un transistor introduit une légère chute de tension liée à la structure même d'un transistor (jonction émetteur/collecteur).

Bien que cette chute de tension de 0.7 Volts soit imperceptible en pratique, il est possible de la compenser. Il suffit de faire passer la ligne positive des feux avant au travers d'une diode type 1N4000 dans le sens passant qui présente elle aussi une chute de tension  de 0.7 Volts environ.

Idéalement, il vaut mieux utiliser des transistors CMS pour des raisons d'encombrement, mais l'opération peut en rebuter certains car c'est petit et il faut être équipé en conséquence, la soudure de ce type de composants restant délicate.

Sinon, utiliser des transistors classiques, mais de préférence en boîtier plastique car moins encombrants et surtout isolés électriquement.

Point particulier pour les locos équipées d'ampoules :

Le montage décrit est prévu pour l'utilisation de Leds, mais il subsiste encore des locos équipées d'ampoules.
Si on coupe le commun sur une loco équipée d'ampoules, les feux concernés s'allument ensemble très faiblement car les ampoules sont alors alimentées en série entre les sorties du décodeur dont une est au potentiel positif et l'autre au potentiel négatif, ou l'inverse. 

Dans ce cas, il suffit de polariser le montage en insérant une diode 1N4148 entre les sorties d'origine et les ampoules concernées.

Attention : le rôle des diodes dont il est question ici n'a rien à voir avec celles qui sont déjà montées sur le circuit imprimé de la loco et peuvent donc cohabiter.

Info : correspondance entre les broches des décodeurs 8 et 21 broches :

8 broches       21 broches 

      2          =         7
      3          =       15
      6          =         8
      7          =       16