Blocage des feux rouges arrières

Qui n'a jamais été confronté à l'éternel (ou presque) problème des feux rouges qui sont allumés à l'arrière quand la motrice tracte une rame ?

Au sens du respect de la réalité, cette particularité ne trouve sa justification que lorsque la motrice est "haut le pied", ce qui, il faut se rendre à l'évidence, n'est pas le cas le plus courant.

Il serait pourtant très intéressant de pouvoir au moins couper l'alimentation des feux rouges arrières, mais cette option est encore rarement prévue par les constructeurs.

La raison en est très simple : le circuit d'alimentation des feux blancs à l'avant est le même que celui des feux rouges à l'arrière. Et bien entendu, c'est la même chose à l'inverse dans l'autre sens.

Quelques fabricants de décodeurs et de platines électroniques embarquées gèrent néanmoins ce point particulier, mais pour la grande majorité des installations classiques, le problème reste entier, surtout si le décodeur n'est équipé que d'une prise NEM huit broches. Il va sans dire que le câblage électrique de la loco doit aussi être prévu pour que la séparation des circuits avant et arrière soit effective.

De plus, certains équipements comportent encore des ampoules (2 à l'avant et 2 à l'arrière) et c'est là où il va falloir intervenir.

Je ne parle pas du cas particulier où la même ampoule allume les feux avants et arrières simultanément. Autant le dire tout de suite, il n'y a pas de solution à part tout remplacer.

Certains fabricants français proposent d'ailleurs de très bons kits de transformation pour passer des ampoules aux Leds, mais bien que soit un progrès en terme d'éclairage, le problème évoqué ci-dessus reste entier.

La solution la plus simple, mais aussi la plus drastique, consiste à retirer purement et simplement la ou les ampoules du côté concerné, mais ce n'est pas très élégant.

Je vous propose d'y remédier par une solution entièrement électronique en conservant les ampoules 'ou les leds) d'origine. Il sera nécessaire d'intervenir sur le circuit imprimé de la loco en le charcutant le moins possible.

En outre, le manque de place en hauteur sur les platines existantes nécessitera d'avoir recours à des composants CMS.

Oui, je sais que leur manipulation peut en rebuter certains, mais c'est vraiment la solution la plus adaptée.

Prenons par exemple le cas d'une machine type Jacquemin de Roco équipée de quatre ampoules.

La platine se présente sous la forme suivante :

Rappelons au passage que les sorties auxiliaires d'un décodeur, y compris pour les feux, délivrent une tension négative, le retour par le potentiel commun (relié à la broche sept du connecteur NEM) étant quant à lui positif.

On retrouve bien sur ce type de locomotive le potentiel positif sur le châssis de la machine qui fait office de masse générale dont il est difficile d'isoler les ampoules.

Un prototype a néanmoins été fait en enfilant chaque ampoule dans un petit morceau de gaine thermo pour les isoler de la masse, mais il faut alors aléser légèrement les logements des ampoules dans le zamac pour que ça rentre, ce qui reste une opération délicate pour laquelle une fraiseuse devient quasi indispensable.

De plus, comme on agit par coupure du circuit de masse, il est nécessaire de faire transiter l'alimentation de chaque ampoule par une diode de façon à polariser le montage, faute de quoi les ampoules s'allumeraient ensemble !

Cette configuration permet alors de "couper" le circuit de masse commune et par conséquent, de devoir réalimenter chaque ampoule individuellement.

Ca fonctionne sans problème par l'emploi d'un seul transistor, mais il y a quelques contraintes indiscutables et des interventions mécaniques non négligeables.

L'autre solution développée ci-dessous, consiste laisser le circuit de masse intact et à "couper" l'alimentation négative de l'ampoule concernée en la faisant passer au travers d'un transistor qui pourra rétablir, selon besoin, l'allumage des feux rouges à partir d'une commande sur une sortie de fonctions du décodeur (sur la borne 3 du connecteur NEM 8 broches).

A ce stade, il est préférable de dessouder les quatre fils de prises de courant qui arrivent sur la platine pour pouvoir la démonter et souder un fil fin (jaune ici) sur le dessous de la borne 3 qui est libre car non utilisée (attention aux courts-circuits !).

L'autre extrémité de ce fil jaune remontera sur le dessus de la platine au travers d'un petit trou réalisé à un endroit libre du circuit imprimé.

Ensuite, il faudra couper électriquement la piste du circuit imprimé avec un petit disque à tronçonner (en bas à gauche) juste avant le contact sur lequel vient appuyer la lamelle souple alimentant l'ampoule, en prenant la précaution de laisser suffisamment de piste cuivrée pour pouvoir souder sans utiliser la surface de contact.

Le  rétablissement de la continuité sera assurée par un interrupteur électronique très simple que nous allons réaliser ici.

Après grattage des pistes là où doit avoir lieu la soudure, il suffira de souder de chaque côté de la coupure l'émetteur et le collecteur d'un transistor CMS NPN type 2N2222 monté ici en interrupteur selon l'implantation illustrée ci-dessous.

Ce transistor sera quant à lui commandé par un second transistor CMS PNP type 2N2907, cette fois à partir du potentiel négatif disponible sur une des sorties de fonctions du décodeur (borne 3 ici car inutilisée d'origine).

Nous venons donc réaliser un interrupteur à deux étages dont le premier est commandé par le second, lui même commandé par une touche de fonction de la centrale.

Il suffira d'ajouter trois résistances, un peu de fil de câblage et le tour sera joué.

Pour info, ci-dessus le schéma théorique de la modification à réaliser.

En fonctionnement normal, les feux rouges arrières sont éteints et ne s'allument que lorsque la sortie F1 est activée.

Si on souhaite aussi pouvoir agir sur les feux blancs arrières (quand la machine refoule), il est possible de répéter le même montage sur l'autre circuit arrière.

Indication de la position d'une aiguille en DCC

Sous réserve que sa pointe de cœur soit alimentée par l'intermédiaire d'un contact du moteur d'aiguille ou des lames mobiles, il peut être utile, voire nécessaire, de connaître et d'exploiter la position d'une aiguille.

Si, en analogique, le problème est vite solutionné, en DCC, c'est un peu différent.

En effet, bien qu'il ne soit pas sinusoïdal, en DCC nous sommes en présence d'un courant alternatif au sens réel du terme puisque sa polarité change de sens alternativement avec passage par zéro, même si les signaux sont rectangulaires.

Dans ces conditions, selon la position de l'aiguille, on ne peut logiquement pas parler de polarisation du cœur en positif ou en négatif.

Il n'est pas évident dans ce cas d'identifier la polarité présente sur la pointe de cœur.

Pourtant, la solution existe et j'ai conçu ce petit montage pour donner la possibilité de savoir quel est le potentiel (J ou K) présent sur la pointe de cœur par l'allumage de l'une ou l'autre de deux Leds selon la position de l'aiguille. 

Ces deux Leds peuvent d'ailleurs être intégrées dans un TCO en fournissant une indication très fiable de retour d'information de la position réelle de l'aiguille.

Par ailleurs, j'ai voulu que ce montage, qui prélève nécessairement son alimentation sur la voie, ne risque pas de provoquer de détection qui pourrait perturber les rétrosignalisations, par exemple.

Les informations sont obtenues à partir d'une des deux files de rails (J ou K), c'est pourquoi, les leds sont montées "en série". 

En effet, bien que symétrique au niveau électrique, le fonctionnement correct n'est possible qu'à partir d'une des deux files de rails. 

Si cette précaution n'était pas respectée, de fausses détections d'occupations apparaîtraient et contrarieraient immanquablement le fonctionnement des rétrosignalisations.

Il est donc indispensable de bien repérer la file de rails concernée. Le plus simple est de faire le test :  Brancher les fils du module (J,K et coeur) sur une aiguille). Quelle que soit la position de l'aiguille, aucune détection parasite de rétrosignalisation ne doit apparaître.

A défaut, il suffirait d'inverser les connexions J et K arrivant sur le montage pour que tout rentre dans l'ordre.

A noter que les leds sont alimentées en alternatif et par conséquent, ne donnent pas leur plein rendement, mais ça reste bien suffisant pour un affichage sur TCO.

Le schéma est on peut plus simple :

En ajoutant la photo-diode d'un optocoupleur en série avec chacune des leds, il devient possible d'obtenir des niveaux logiques sur les sorties S1 et S2 en fonction de la tension présente sur la broche 5, (ici 5 Volts). 

Ceci étant, bien que totalement indépendant du courant DCC, on obtiendra sur la broche 4 un niveau logique pas encore totalement débarrassé de la composante DCC issue du phototransistor, lui-même commuté par la photodiode interne au rythme des salves du DCC.

Pour obtenir un niveau logique de sortie exploitable à destination de circuits extérieurs, il est nécessaire de redresser sommairement le signal obtenu sur la broche 4, d'où la présence de deux diodes.

L'ajout d'un condensateur permet d'obtenir un filtrage correct, la résistance de 22 Ohms quant à elle protège le phototransistor quand le condensateur, qui lorsqu'il n'est pas encore chargé, présente une trop faible impédance.

A partir de ce montage, le circuit fournit des niveaux logiques compatibles TTL ou CMOS (selon niveau appliqué sur la broche 5).

Personnellement, j'utilise ces niveaux logiques en retour d'information pour les traiter dans les décodeurs de feux de signalisation, dont la gestion du carré notamment (aiguille fermée ou ouverte).

Modification du X2800 de Roco

Cahier des charges de la modification

A) Permettre d'allumer et d'éteindre l'éclairage intérieur (permanent d'origine).

B) Permettre d'éteindre les feux arrière de la motrice lorsqu'elle tracte, mais aussi de les allumer quand elle est "haut-le-pied".
A noter que la plupart des décodeurs autorisent cette possibilité, mais seulement par la programmation d'une ou plusieurs CV's, ce qui rend l'utilisation un peu moins souple que par l'appui sur une simple touche de fonctions, objet de cette modification.

Précaution de base : 

Pour des raisons de sécurité électrostatique, toutes les opérations décrites ci-dessous doivent naturellement être faites sans que le décodeur soit raccordé à la prise NEM 652.

Eclairage intérieur :
Nous aurons à intervenir à la fois sur les circuits électriques de l'autorail et sur le paramétrage du mapping du décodeur au niveau de ses sorties de fonctions, si on a choisi d'utiliser des touches autres que F1 et F2 pour activer les sorties physiques 1 et 2.

Pour ce faire, le décodeur devra être en mesure d'activer ces 2 sorties auxiliaires indépendantes: 
- l'une pour activer/désactiver l'éclairage intérieur,
- l'autre pour activer/désactiver les feux arrière.

La première chose à faire est de  désolidariser électriquement l'éclairage intérieur de son alimentation d'origine. En effet, le modèle produit par Roco est doté d'un éclairage intérieur à ampoules qui sont purement et simplement connectées aux contacts des roues droites et gauches. 

Bien évidemment, cette configuration qui est une survivance directe de la version analogique, doit être modifiée pour qu'il soit possible d'allumer et éteindre l'éclairage intérieur de façon indépendante.

Le schéma ci-dessous donne les indications électriques à réaliser selon le type d'éclairage choisi par rapport à la version d'origine.

A l'origine, et pour des raisons pratiques, c'est par l'intermédiaire du circuit d'éclairage que sont reliées électriquement les deux platines et donc, les circuits de captage avant arrière.

On voit sur la carte qui supporte l'éclairage que les ampoules sont connectées en parallèle aux plots marqués "4" et "8", c'est à dire au captage droit et gauche. 

- Dessouder et retirer les deux petits fils noirs qui relient ces plots aux plots de la platine principale (la plus petite), marqués également "4" et "8",

- Dessouder  les fils de captage arrière de la platine et les remplacer par des fils suffisamment longs permettant de faire le raccordement avec la petite platine (soudure, épissure, gaine thermo, etc).

Il y a aussi la possibilité de remplacer complètement les fils connectés aux contacts de captage, mais il faut alors déposer le bogie arrière pour faire les soudures.

Il faut maintenant rétablir la liaison électrique entre les captages avant et arrière (sans utiliser le circuit de la platine d'origine, bien évidemment) et  raccorder le captage arrière comme indiqué sur les plots "4' et "8" de la petite platine.

Il reste à alimenter les ampoules par une sortie de fonction du décodeur. 
Comme d'habitude en DCC, les sorties de fonctions délivrent une tension négative par rapport au potentiel commun positif. 

On commencera par relier une des polarités de l'éclairage intérieur à ce potentiel positif ("7"). 

Pour ce faire, souder un fil sur le plot "7" de la petite platine et le raccorder cette fois au plot "4" de la platine éclairage.

A noter que l'équipement d'origine à base d'ampoules a une tendance certaine à produire une quantité de chaleur non négligeable qui risque à terme de provoquer des dégâts au niveau de la toiture de l'autorail. 

Il y a bien sûr la possibilité de réduire le niveau de sortie de la fonction du décodeur (CV propre à chaque marque de décodeur), mais on y perd aussi en luminosité.

C'est pourquoi je vous propose les variantes 1 et 2 ci-dessous.

1) Cas de l'éclairage à ampoules conservé : 
Souder sur le plot "8" devenu libre une des sorties libres du décodeur, le fil brun par exemple.

2) Cas du remplacement par des Leds :
Il va sans dire que le résultat est bien meilleur qu'avec des ampoules et surtout sans production de chaleur dangereuse, mais nécessite une  une adaptation à la tension de sortie du décodeur.

Dessouder les ampoules avec précaution et les conserver précieusement, il est probable qu'il soit de plus en plus difficile d'en trouver....

Souder à la place deux petites Leds blanches (ton chaud de préférence) avec la partie éclairante dirigée vers le bas.

Les Leds étant des composants polarisés, il est nécessaire de les installer dans le bon sens, à savoir avec leurs anodes ("+") orientées du côté gauche (sens de marche) de l'autorail.  

Souder sur le plot "8" devenu libre une résistance de 1500 Ohms, l'autre extrémité sera raccordée à une des sorties libres du décodeur, le fil brun par exemple (cas choisi ici).

Avant de raccorder au décodeur, un essai est conseillé comme suit :

Avec une source de 12 Volts connectée au "+" sur le plot "4" et le "-" sur sur la patte restante de la résistance, l'éclairage doit s'allumer.

Si pas OK, vérifier le sens de branchement des Leds montées en parallèle, et la polarité de l'alimentation test. 

Si tout est OK, souder le fil brun sur la patte de la résistance.

Connecter le décodeur, dès cet instant, le circuit est utilisable en conditions réelles par la touche de fonction correspondante.

L'autre idée, c'est de remplacer purement et simplement les ampoules et leur guide de lumière par deux tronçons de ruban de Leds alimentés sous 12 volts. C'est de loin la solution qui donne le meilleur résultat en terme d'homogénéité, mais c'est une opération supplémentaire.


Inhibition des feux arrière :
On commencera par récupérer la connexion arrivant sur la pin "3" de l'interface NEM652 de la petite platine.

En effet, alors que la broche "3" est câblée sur la plupart des prises des décodeurs, il est facile de constater que la pin "3" de l'interface NEM 652 de l'autorail n'est reliée à rien. Or, nous avons besoin de cette connexion pour commander la coupure des feux arrière. 

Il suffit de souder sous le circuit imprimé un fil (vert par exemple) sur la pin "3" comme indiqué.

L'autorail étant également équipé d'ampoules pour les feux avant et arrière, il y a une petite contrainte à gérer pour pouvoir éteindre les feux arrière par la coupure du potentiel commun.

Il est indispensable de polariser le circuit des ampoules avant et arrière en insérant des diodes dans leurs lignes d'alimentation négatives respectives, soit 4 diodes de type 1N4148 , deux pour les feux avant, deux pour les feux arrière.

Ce qui revient à couper électriquement les liaisons directes (cutter, foret, disque à tronçonner, etc.) des sorties 2 et 6 vers l'avant.

Si on a choisi la solution du perçage pour couper les pistes, on en profitera pour y faire passer les fils soudés directement sur les ampoules  (attention : côté extérieur).

Il suffira ensuite de ramener ces fils, rouge et jaune ici sur la face supérieure de la platine.

En soudant sur chaque fil une diode 1N4148 positionnée et soudée comme indiqué.

Et vers l'arrière en faisant passer leur alimentation au travers de diodes 1N4148 soudées directement sur les plots "2" et "6" de la petite platine dans le sens indiqué.

Sans cette précaution, le retour de masse se ferait par l'une ou l'autre des ampoules elles-mêmes qui s'allumeraient alors ensemble, mais faiblement  !!!

La ligne positive "7" (le commun) aux deux ampoules arrière (blanche et rouge) doit passer au travers d'un interrupteur électronique commandé par l'autre sortie de fonctions.

Cet interrupteur est constitué d'un simple transistor du type PNP (2N2907 ou BC 217 par exemple) soudé sur la coupure réalisée. 

Le collecteur sera soudé sur le plot marqué "7" de la platine éclairage et l'émetteur sur le plot "4" de la platine éclairage. 

La base quant à elle sera soudée à une résistance 4,7 kOms, l'autre extrémité de cette résistance sera raccordée à une sortie de fonction libre du décodeur (gaine thermo indispensable).

A ce sujet, et selon le fabricant de composants électroniques, (on peut le regretter !!!) le brochage émetteur / collecteur n'est pas le même. 

Il est donc nécessaire d'identifier au transistor-mètre préalablement le transistor choisi avant de l'installer. 

En cas d'erreur, le résultat sera tout simplement mauvais (faible luminosité) et il suffira d'inverser le branchement du transistor pour les connexions de collecteur et émetteur.

La place est suffisante pour loger des composants conventionnels, ce qui rend l'usage des CMS inutile, d'autant qu'ils sont plus délicats à mettre en oeuvre si on a pas l'habitude.

Quand tout est en place, il est préférable de tester les différents circuits avant de raccorder le décodeur directement depuis la prise NEM 652 de l'autorail.

Connecter pôle positif d'une source de 12 Volts sur la pin "7",

Connecter la pin "6" au potentiel négatif, l'ampoule avant blanche doit s'allumer seule.

Déplacer le potentiel négatif sur la pin "2", c'est l'ampoule avant rouge qui doit s'allumer seule.

Sans rien changer, appliquer maintenant une dérivation du potentiel négatif sur la pin "3", ce qui doit provoquer aussi l'allumage de l'ampoule blanche arrière. 

Répéter l'opération pour la  pin "6", c'est l'ampoule arrière rouge qui est alors activée.

Si tout est correct, le décodeur peut alors être raccordé, la touche de fonction choisie active ou désactive les feux arrière.

Dernier point : la petite platine comporte d'origine deux diodes type 1N4000. Ces diodes sont nécessaires pour obtenir l'inversion des feux en mode analogique. Ce qui revient à dire que ces diodes pourraient être retirées sans problème pour le fonctionnement en DCC, mais la cohabitation dans les deux modes ne pose aucun problème.

Tachymètre Locduino......

Comme beaucoup sans doute, j'ai réalisé avec succès l'excellente application basée sur Arduino Uno (ou un de ses clones), intitulée "Locduino" et disponible avec son code source sur : 

https://www.locoduino.org/spip.php?article147

Au passage, merci à son auteur (ou ses auteurs) pour ce travail bien fait.

Si le schéma théorique ne présente pas de difficulté particulière quant à sa réalisation, c'est par le recours au câblage avec fils volants sur platine d'essais que le prototype peut être expérimenté.

Ça donne à peu prés ça et c'est vrai que, même si ça fonctionne très bien, ça n'est pas très présentable !

Et surtout, ça n'est pas très pas fiable dans la mesure où les fils de pontage style Dupont peuvent accidentellement être débranchés ou arrachés.

Mais encore une fois, le prototypage passe par cette incontournable étape qui permet toutes les modifications et mises au point bien pratiques sans soudure.

En revanche, si le montage doit être définitif, ce qui est parfaitement envisageable vu le faible coût des éléments constitutifs, on s'aperçoit très vite de la nécessité d'un câblage pérenne et solide, aussi bien électriquement que mécaniquement.

Alors bien sûr, ça va un peu à l'encontre de la vocation dArduino, plateforme flexible par définition dont les broches sont prévues très intelligemment pour être branchées et débranchées et ainsi servir de module utilisable dans de nombreuses situations très différentes.

Quoiqu'il en soit, je vous propose de réaliser une interface permettant de loger les quelques composants périphériques et de relier électriquement et mécaniquement le "Uno" et l'afficheur LCD.

L'interface, constituée d'une carte en époxy 16/10èmes, est montée en sandwich entre les deux modules cités ci-dessus, ce qui garantit une bonne rigidité mécanique de l'ensemble.

Les liaisons électriques sont réalisées à l'aide de connecteurs tulipe moins encombrants que les connecteurs plats 2,54 à picots carrés, ce qui permet un démontage après avoir retiré les vis de fixation.

Bien entendu, il reste la possibilité de souder directement les platines entres elles directement avec des picots 2,54, mais le démontage éventuel revient à dire qu'il faut tout dessouder, ce qui peut paraître fastidieux et dangereux pour les pistes des différents modules.

J'ai voulu laisser les connecteurs d'origine libres pour une éventuelle autre future utilisation et les nouveaux connecteurs sont soudés dans les trous métallisés du Uno.

Vous trouverez ci-dessous le dessin du typon du circuit imprimé. 

Je l'ai réalisé en simple face, mais une version double face est parfaitement possible en éclatant les liaisons sur les deux faces.

Pour terminer, le typon sur mylar.....

et la carte époxy gravée et étamée avant implantation.

Bonne réalisation.