mardi 23 mars 2021

Equiper son 72500 de captages sur la remorque

Comme beaucoup, j’imagine, je suis possesseur d’un X72500 de Jouef.


Si cet autorail bi-caisse est bien équipé sur le plan électrique, son principal défaut est l'absence de captage de courant sur la remorque. 

Pourtant, on aurait pû croire qu’avec un connecteur 6 broches au niveau de l’attelage, il aurait été possible de récupérer 2 contacts pour les prises de courant traction.

Et bien non ! tout est déjà utilisé par le système :

- Feux blancs

- Feux rouges

- Eclairage cabine arrière

- Eclairage intérieur

- Masse positive

- Masse négative

Faites le compte, on est à 6, et donc rien de prévu pour les captages de courant.

Alors la masse négative, me direz vous, pourquoi faire ?

C’est lié à la particularité du schéma de câblage conçu par les ingénieurs de Jouef, pour lequel le recours à un potentiel négatif commun s'avère nécessaire. On peut s'en étonner, mais voilà, il faut se rendre à l'évidence et faire avec !

Car il faut bien reconnaître que la platine électronique de l’engin (sur la motrice) est une véritable usine à gaz que j’aurais rêvée plus simple et surtout plus conforme aux standards NMRA avec une seule masse, à savoir le  pôle positif fourni, soit par les 2 diodes de la platine, soit par le décodeur lui-même ! 

Et surtout, il y a un point que je considère comme un handicap, à savoir l'impossibilité de configurer l'intensité de l'éclairage intérieur (voir en fin d'article : éclairage intérieur).

Mais de toutes manières, même sans ce pôle négatif, on aurait pu récupérer au mieux un seul contact ce qui n’est pas suffisant puisque les contacts des files de rails doivent impérativement être totalement isolés du reste du montage.

La solution, il n’y en pas d’autres, c’est d'utiliser des connecteurs à 8 broches mâle/femelle, et de fabriquer des circuits en remplacement des platines 6 broches d’origine.

Le problème, c’est qu’à ma connaissance, ça n’existe pas dans le commerce ou tout au moins pas compatible au niveau encombrement dans l’attelage d’origine du X72500.

Alors dans ce cas, on fait quoi ?

Et bien on en fabrique un, bien sûr !





L’opération n’est pas des plus simples pour qui n'a pas vraiment l'habitude, mais tout à fait réalisable pour peu qu’on ait un minimum de soin et qu’on dispose de quoi fabriquer un circuit imprimé double face et de quoi souder sans faire d’énormes pâtés !

En effet, à l’origine, les contacteurs 6 broches sont soudés sur de minuscules circuits imprimés double face épaisseur 8/10 de mm dont la largeur n’excède pas 5 millimètres.



Sur ces circuits sont logées 3 pistes par face au pas de 1,27 mm, soudées à une extrémité au connecteur proprement dit (mâle ou femelle selon le côté) et à des pastilles imprimées sur lesquelles sont soudés les fils à destination des platines (motrice et remorque).

J’ai donc réalisé deux nouvelles platines de connexion à 8 broches destinés à prendre place exactement aux emplacements d’origine sur les attelages.

Autant dire que les dimensions et surtout l’entraxe d’attelage doivent être exactement respectés sous peine de ne pas pouvoir verrouiller mécaniquement l’attelage.


Cet entraxe est matérialisé par les deux trous de fixation qui doivent rester à 15mm l’un de l’autre, très exactement.

Cette fois, il s’agit de loger 4 pistes par face et j’ai un tout petit peu élargi l’arrière des circuits imprimés à moins de 6 mm, ce qui correspond à la largeur des blocs de contacts.

De plus, cet élargissement par l’arrière estplus « confortable » pour y souder les fils, désormais au nombre de 4 par face, soit 8 au total.



Il faudra donc repérer avec soins les couleurs et dessouder les 6 fils d’origine de chaque côté pour les ressouder sur les nouveaux circuits imprimés.

L’ordre n’a pas d’importance à condition que la continuité des couleurs de fils soit maintenue de part et d'autre des connecteurs.



On l’aura compris, il nous restera deux pistes « libres » sur lesquelles il faudra souder deux fils

de couleurs différentes (rouge et noir conventionnellement en DCC) à destination des lignes de captage de courant de la motrice et de la remorque.

Il va sans dire que la remorque devra être équipée de captages en conséquence selon la méthode de son choix.

Dernière petite précision : les connecteurs mâle et femelle sont disponibles en 2x4 broches 1,27 mm chez les fournisseurs de composants européens (et étrangers, bien sûr.....)

Mon propos s’arrête là et je vous souhaite une bonne modification.


Eclairage intérieur :

Comme évoqué plus haut, la platine comporte un interrupteur électronique composé de 2 transistors montés entièrement en parallèle broches à broches (cas extrêmement rare), à priori pour augmenter le courant commuté à destination de l'éclairage intérieur.

Si cette configuration est discutable, elle présente un inconvénient majeur, c'est l'impossibilité d'obtenir un dimming sur la sortie du décodeur à destination de l'éclairage (AUX 1, en l'occurence).

En effet, faire varier la valeur de la CV prévue pour piloter la sortie AUX1 n'aura aucun effet sur l'intensité lumineuse de l'éclairage intérieur. 

La raison est facile à comprendre : la sortie AUX du décodeur agit sur la base des transistors (montés en interrupteur) qui restent conducteurs, par conséquent, quelle que soit cette valeur, la polarisation de l'étage de commutation est toujours active (sauf en dessous d'une certaine valeur dans la CV). A ce sujet, en dessous de la valeur 5, la commutation est désactivée, mais toujours pas de dimming !


mardi 10 décembre 2019

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 bizarrerie 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 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 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 8 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 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 la platine existante 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 4 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 7 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 4 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.



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 NPN type 2N2222 monté ici en interrupteur selon l'implantation illustrée.



Ce transistor sera quant à lui commandé par un second transistor, 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 3 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.


samedi 14 septembre 2019

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, 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 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).

lundi 29 avril 2019

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 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.

lundi 8 avril 2019

Retour sur 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 

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 de l'Arduino, 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.

vendredi 16 février 2018

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 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 retirer 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 autre 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                      







jeudi 8 octobre 2015

Animation maquette

Un des mes amis modélistes, vient de s’offrir le chevalement de mines Faller n°946 en version statique.

Pour peu qu’on se donne la peine de passer par l’étape peinture et patine, cette maquette est une très jolie reproduction d’un chevalement de mines comme il en existaient autrefois dans de nombreuses régions.

Equipée de ses grandes roues de montée et descente de la machinerie d’ascenseur, il ne restait plus qu’à motoriser la mécanique et à doter l’ensemble d’un circuit de commande du moteur. Le cahier des charges retenu est le suivant :

- Faire tourner les deux grandes roues suffisamment lentement pour que l’effet visuel des roues à rayons en mouvement, soit conforme à la réalité,
- Faire tourner les roues dans un sens et dans l’autre,
- Obtenir un démarrage et freinage du moteur avec une simulation d’inertie,
- Permettre de régler le temps de marche pour les deux sens,
- Permettre de calibrer le temps d’arrêt entre chaque montée/descente.

Au travail donc ! 

La première étape est la motorisation de l’ensemble à l’aide d’un petit moto-réducteur de récupération équipé pour l’occasion d’une petite poulie en aluminium réalisée au tour.
Cette poulie est destinée à entraîner une autre poulie solidaire de l’arbre d’entraînement des grandes roues.

Toutes les solutions sont envisageables et tout bon modéliste, équipé ou non d’outillage adéquat, viendra à bout rapidement de cette motorisation.
La principale contrainte étant, encore une fois, d’obtenir un mouvement suffisamment lent pour qu’il soit bien visible.
Par essais successifs, il suffit de déterminer la tension à appliquer au moteur pour y parvenir.

Pour ce qui me concerne, et avec le moto-réducteur choisi, c’est sous 8 Volts que le résultat est le plus proche de la réalité.
Pour obtenir ces 8 Volts, diverses solutions s’offrent, mais comme par ailleurs, un circuit électronique est nécessaire, le plus logique est de commencer par installer un régulateur intégré, type 7808.

En amont de ce régulateur se trouvent bien sûr un pont redresseur et un circuit de filtrage électrochimique habituel.

Cette configuration permet d’alimenter l’ensemble sous une tension quelconque, alternative ou redressée mais dont la valeur doit être comprise entre 11 et 18 Volts environ.

Vient alors le tour de la solution électronique pour commander l’ensemble.

Pour avoir des tensions entre 0 et 100% de la vitesse, le moteur n’est pas commandé directement sous 8 Volts. Cette fonction est obtenue par l’intermédiaire d’un transistor Darlington (BDX33), dont la polarisation de base et assurée par une tension variable aux bornes d'un condensateur.

En faisant varier cette tension (charge et décharge), on obtient très simplement les 4 états :
- le démarrage progressif,
- la pleine vitesse, 
- le freinage progressif du moteur, 
- l’arrêt,
et ainsi de suite.

On s’aperçoit tout de suite que des impulsions calibrées dans le temps sont nécessaires, c'est le rôle de l'oscillateur astable, confié ici à un 555.

Entouré de ses habituels circuits de réglages de temporisation, le 555 fournit de manière très régulière des impulsions qui sont appliquées sur la base du Darlington via une résistance de 47 kOhms permettant la charge et la décharge lentes du condensateur.

Dans le cas présent, le rapport cyclique du 555 devient dissymétrique est ajustable pour permettre des durées de marche et d'arrêt différentes. En effet, j'ai opté pour un temps d'arrêt (démarrages et freinages compris) d'environ 1/4 du cycle, les 3/4 restants sont consacrés à la marche à pleine vitesse. C'est le rôle de la cellule composée de 2 diodes 1N4148, d'un potentiomètre (P2) de 470 KOhms et d'un condensateur de 47 µF, le tout relié aux broches 2 et 6 du 555. Ce dispositif permet de charger le condensateur de 47 µF via une des diodes et de le décharger via l'autre diode.
Selon la position de P2, ces durées de charge et décharge sont ajustables sans changer la fréquence générale du 555.

A ce stade, on obtient pas encore l’effet souhaité car les commandes envoyées au moteur sont toujours polarisées dans le même sens.

Il suffit de faire transiter la tension de commande du moteur par les contatcs R/T d’un petit relais câblé en inverseur bistable pour que le cycle soit le suivant :

- démarrage progressif de la rotation dans un sens,
- pleine vitesse,
- freinage et arrêt progressif,
- inversion du sens de marche,
- démarrage progressif de la rotation dans l’autre sens,
- pleine vitesse,
- freinage et arrêt progressif,
- inversion du sens de marche, etc....

Bien que synchronisée avec les impulsions fournies par le 555, l’inversion de polarité doit se faire une fois sur 2 par rapport à l'alimentation du moteur.
C'est à une bascule D (CD4013) configurée en diviseur par 2 que ce rôle est confié. A noter qu’ici, une seule des deux bascules contenues dans un CD 4013 est utilisée.

Le relais est alimenté alors que le moteur est encore à l’arrêt, et ne démarre que quelques dixièmes de secondes plus tard (durée réglable par P2) pour une durée de plusieurs secondes ou dizaines de secondes (durée également réglable par P1).


Puis le moteur s’arrête pendant quelques secondes, le relais change d'état et le moteur redémarre dans l’autre sens. A ce sujet, régler P2 pour que la commutation du relais se fasse après l'arrêt complet du moteur, faute de quoi, les effets d'inertie seraient annulés.

Autrement dit, la première impulsion positive disponible en sortie du 555 est appliquée parallèlement sur l’entrée Horloge du 4013 et sur la base du Darlington.

En fonction du montage particulier réalisé ici autour du 4013, l’impulsion délivrée par le 555 est « mémorisée » et la bascule est vérouillée.
La deuxième impulsion délivrée par le 555 reste sans effet, le sens de marche est donc inchangé.
La troisième impulsion dévérouille la bascule et le relais change d'état, et ainsi de suite.

Le schéma électronique est le suivant :



La réalisation passe par un petit circuit imprimé selon la méthode habituelle. Ci-dessous, le typon :



Une vue de l’implantation des composants ....




Liste des composants :
1 x 555
1 x 4013
1 x 7808
1 x BDX33 (ou équivalant)
1 x pont redresseeur moulé 1A/50V
4 x 1N4148
1 x micro relais 2 RT 6/12V
2 x 470 µF radiaux
1 x 47 µF radial
1 x 22 µF radial
2 x 100 nF 
1 x 10 nF
2 x pot.H 470k
1 x résistance 0,25W 2k2
3 x résistances 0,25W 10k
1 x résistance 0,25W 47k
4 cosses poignard mâles
1 x circuit imprimé.

.... et une vue de la platine terminée.



Bonne réalisation !