Remplacer les ampoules « grains de blé » par des Leds.

Qui n’a jamais été confronté au problème des ampoules à incandescence, qui équipent encore certaines locos ?

En effet, la plupart du temps, l’intensité lumineuse est volontairement réduite par l'emploi d'ampoules prévues pour un fonctionnement à une tension d’alimentation supérieure à celle qui est fournie réellement par la loco. 

Résultat : un éclairage trop faible et surtout trop chaud (en degrés Kelvin). Les ampoules qui équipent les locos sont le plus souvent des modèles 24 Volts, pour des tensions de service annoncées à 16 Volts.

La raison en est simple :

- d’une part, il s’agit de préserver au mieux la durée de vie des ampoules en les « sous alimentant »,

- d’autre part, il ne faut pas que l’échauffement produit par l’ampoule risque d’endommager les pièces, en plastique la plupart du temps, qui se trouvent à proximité (conduits de lumière dans certaines locos vapeur par exemple). 

Ne pas perdre de vue que la température de contact de ces ampoules quand elles sont alimentées à leur tension nominale, atteint allègrement plus de 150° !

Alors bien sûr, on pense tout de suite aux Leds qui offrent des rendements lumineux bien supérieurs et qui sont quasiment indestructibles sous réserve de ne pas dépasser leur tension, (et donc leur courant) d’alimentation.

Malheureusement, les ampoules ont cet avantage sur les Leds, c’est que la lumière émise est multidirectionnelle. Autrement dit, une ampoule émet de la lumière dans toutes les directions, ce qui est un avantage indiscutable quand il s’agit d’envoyer un flux lumineux dans deux ou trois directions simultanément via les guides lumière.

Ce n’est pas le cas des Leds dont les angles de diffusion de lumière, sont bien plus limités.

Alors quoi faire ?
J’ai réalisé quelques prototypes de Leds bidirectionnelles de façon à ce qu'elles puissent prendre place sans modification au niveau des emplacements prévus pour les ampoules à fils comme on en trouve encore dans certaines locos, même récentes. 

Ceci étant, il n'est pas possible d’utiliser des Leds classiques, et il faudra s’orienter vers des modèles CMS. Alors bien sûr, c’est beaucoup plus délicat à manipuler, mais c’est tout à fait réalisable. Pour ce faire, j'ai  choisi des modèles 1206, 805 et même 603. 

Ca mesure quelques millimètres, c'est très petit, mais c'est possible, la mise en oeuvre reste la même pour chaque taille de composants.

La technique que j’ai retenue est celle du sandwich composé de deux Leds CMS montées dos à dos et tête bèche entre lesquelles vient prendre place une toute petite épaisseur d’un matériau isolant (epoxy 3/10èmes, par exemple), dont on peut laisser dépasser quelques millimètres sur les côtés, ce qui aide au positionnement dans la loco, si la place est disponible.

Sinon les deux leds sont simplement plaquées chacunes contre l'isolant et immobilisées avec une micro goutte de colle cyanoacrylate.

L’épaisseur totale du montage ne dépasse pas 2 à 3 mm selon le modèle de Leds et de plus, il sera possible de choisir entre trois types de lumière : froide, neutre ou chaude, ceci étant une affaire de goût.

Enfin, les deux Leds étant alimentées en série, ce qui amène leur tension de service à environ 6 Volts, il faut obligatoirement installer, en série également, une résistance (CMS tant qu’à faire) destinée à limiter leur courant l’alimentation, ce qui n’est pas nécessaire avec des ampoules.

La valeur de cette résistance est à calculer selon l’intensité lumineuse souhaitée et surtout pour faire en sorte que le courant qui traverse les Leds ne dépasse jamais la valeur autorisée pour ce type de composant, à savoir 15 à 20 mA.

En pratique, on peut considérer qu’avec une alimentation continue ou DCC, la tension des sorties à destination de l’éclairage ne dépasse pas 16 Volts.

Si on opte pour 15 mA, le calcul de R est alors le suivant : 

UL (Leds) = 6 Volts, US (Sortie) = 16 Volts, I = 15 mA.

R = (US – UL) / I, soit (16 – 6) / 0,015 = 666 Ohms

On prendra alors la valeur normalisée immédiatement supérieure, soit 680 Ohms ou plus, c’est à dire 820 ou même 1000 Ohms si on souhaite diminuer l’intensité lumineuse.

Si on préfère opter pour 20 mA, le calcul devient alors :

R = (US – UL) / I, soit (16 – 6) / 0,020 = 500 Ohms, soit 560 Ohms, mais pas moins.

A noter qu’en DCC, les décodeurs offrent en général la possibilité d’ajuster le niveau électrique des sorties lumière moyennant le paramétrage des CV’s correspondantes. Ceci étant, ce n'est pas sur la tension de sortie à proprement parler qu'on agit, mais sur le rapport cyclique (PWM) des sorties du décodeur ce qui permet d'en ajuster l'efficacité.

Comme indiqué ci-dessus, une bonne maîtrise de la micro soudure est indispensable, de même que disposer du matériel adéquat, c’est à dire fer à souder, outillage et éclairage en conséquence. Mini brucelles, mini étau, mini soudure et loupe éclairante sont encore une fois au rendez-vous.

A la différence des ampoules, le montage dans la loco se fait en respectant la polarité, faute de quoi les Leds ne s’allument pas, mais ne risquent pas de claquer.

Il est donc nécessaire de repérer préalablement le potentiel positif (commun) d’alimentation des Leds à la fois sur la loco et sur les Leds.

Pour terminer, un positionnement exact de la source lumineuse obtenue devra être fait par rapport au (x) conduit (s) de lumière, l'installation et la longueur des fils sont alors les mêmes qu'avec les ampoules d'origine. 

Si tout a été fait correctement, le résultat est spectaculaire au niveau du rendement lumineux et sans aucun risque d’échauffement dangereux pour le matériel.

Bonne réalisation,

JM GILLES

 

Amélioration du wagon nettoyeur DAPOL

Ce wagon nettoyeur-aspirateur est intéressant sur le plan de ses multiples possibilités.

Aspirateur, nettoyeur à sec ou humide, polisseur de rails, bref, tout ce qu'on peut attendre d'un engin de ce type pour l'entretien des voies, surtout celles qui sont cachées sous des tunnels et par définition, peu ou pas accessibles.

Pourtant de mon point de vue, quelques bizarreries de conception le rendent extrêmement vulnérable à la poussière et aux petits objet aspirés, un comble pour un aspirateur !

En effet, quelle drôle d’idée de l’avoir équipé d’un tel moteur, certes puissant et efficace, mais à carcasse ouverte, c’est à dire exactement tout ce qu’il faut pour que les poussières et débris aspirés s’introduisent immanquablement entre l’inducteur et l’induit avec les conséquences qu’on imagine facilement, d’autant qu’aucune étanchéité réellement efficace n'est vraiment prévue pour isoler le moteur du réservoir à poussière !

De plus, dans ces conditions, le moteur devient extrêmement bruyant avec un bruit de casserole et des crépitements très désagréables au bout de quelques dizaines de secondes seulement, tant il est encombré par des résidus de toute sorte. 

Conséquence inévitable si on veut le conserver dans l'état de fonctionnement prévu, démontage complet du wagon, nettoyage du moteur à l'air comprimé, (ce dont tout le monde ne dispose pas), remontage, bref pas mal de temps perdu inutilement, sans parler du risque de voir les taraudages dans l'ABS se détériorer rapidement !

On se demande pourquoi le fabricant a choisi ce type de moteur alors qu’il existe des équivalents entièrement fermés, tout aussi performants et dans lesquels rien ne peut entrer accidentellement.

Personnellement, j’ai décidé de le remplacer par un autre Mabuchi : le FF-050SK (je vous laisse chercher où se le procurer) equipé lui aussi avec un axe de 1,5 mm. Bien plus silencieux, il offre de très bonnes performances et une fois en place équipé de sa turbine, il ne laisse échapper qu’un sifflement tout à fait comparable à celui d’un aspirateur domestique.

Si les dimensions extérieures de ce nouveau moteur sont presque identiques quant à l'épaisseur, il faudra quand même ajuster le logement dans lequel il viendra prendre place, car le FF-050SK est un petit peu plus large d’environ 0,5 mm au niveau du diamètre du corps entre les deux méplats.

J’ai la chance d’avoir une fraiseuse, alors pas trop de difficulté pour ajuster.

Mais le vrai travail consiste à évider par fraisage l'intérieur du carter supérieur qui vient coiffer et immobiliser le moteur. En effet, le moteur Mabuchi FF-050SK est plus long de 15 mm et il faut bien qu’il puisse prendre place sous le carter.

Une fois cette opération réalisée, j'ai découpé une ouverture rectangulaire bien centrée dans le dessus du carter dans laquelle vient s'insérer une petite cale réalisée à l'imprimante 3D. Cette cale est destinée à maintenir le centrage parfait du moteur en prenant appui sur le flasque supérieur du palier borgne (je peux fournir le fichier *.stl).

Vérification du centrage moteur turbine en place, quelques gouttes de cyano, de résine à durcissement UV ou d'epoxy 2 composants pour immobiliser la cale et le tour est joué.

Remontage et recâblage des fils d’alimentation, vérification manuelle de la liberté de rotation et c’est reparti avec un moteur qui reste « étanche », qui tourne rond, et qui fait un bruit très réaliste.

Un autre point qui mérite réflexion, c’est la présence de l’interface NEM 652 destinée à recevoir un décodeur moteur ou de fonctions. Disons le toute de suite, équiper ce wagon d’un décodeur, est un peu luxueux pour cet usage.

L'interface est d'origine équipée de trois résistances CMS de 100 Ohms montées en parallèle, soit 33,33 Ohms, ce qui fait chuter la tension de 3 Volts environ.

J’ai choisi de monter sur le slot 8 broches un simple pont redresseur câblé en entrée sur les broches 4 et 8 et en sortie vers le moteur sur les broches 1 et 5, ou 5 et 1 car le sens de rotation du moteur n'a pas d'importance compte tenu des ailettes droites de la turbine.

Autre solution : en supprimant les résistances de 100 Ohms (ou en les shuntant) et en conservant le pont redresseur, il est toujours possible d'installer un régulateur 12 volts (7812, LM 317, etc) à destination du moteur. 

Autrement dit, de mon point de vue : sauf à vouloir ajouter d’autres fonctions telles que gyrophare de travaux, feux, etc, le recours à un décodeur de fonctions (avec amplificateur de sortie) est envisageable, mais un décodeur moteur est complètement inutile d’autant qu’il vient augmenter le prix de l’ensemble, alors que la commande de l’interrupteur de mise en marche est accessible depuis l’extérieur de la carrosserie.

Bon vent !

JMG