Amélioration de l'éclairage du 73500 Jouef

Amélioration du X73500 de Jouef.

Bon, je ne reviens pas sur ce que j’ai déjà pu dire, l’X73500 est très réussi. Pourtant, on peut lui reprocher la couleur bleutée de l’éclairage intérieur et des feux blancs, et la trop forte puissance des feux rouges.

Comme souvent pratiqué, j’ai remédié à la couleur bleutée par ajout de filtres gélatine ½ CTO (couleur orange). Le rôle de ce filtre en éclairage télévision et cinéma est précisément d’abaisser la température de couleur d’une source lumineuse froide lumière du jour ou lampe à décharge type HMI par exemple pour la ramener à 3800 °K. C’est justement ce qu’il nous faut obtenir en modélisme ferroviaire pour avoir un éclairage type « tungstène » se rapprochant de la réalité.

J’ai donc découpé de très petits carrés de filtre d’à peine 3 mm de côté qui viennent s’introduire exactement dans les logements des déflecteurs situés devants les Leds blanches de l’X73500. Pour le troisième feu, j’ai découpé un morceau un peu plus grand que j’ai collé à l’intérieur du vitrage de toiture.

Pour l’éclairage intérieur, j’ai découpé deux bandes (une longue et une courte) de façon à recouvrir les Leds CMS situées sous le circuit imprimé. Pour faire tenir en place les deux bandes, j’ai utilisé une sorte de guide lumière très facile à se procurer.

Il suffit de récupérer sur de vieux dossiers suspendus, les réglettes en plastique transparent prévues pour y glisser l’étiquette. Ces réglettes ont l’avantage de faire un effet de loupe et en ajoutant au filtre ½ CTO une bande de papier calque qu’on loge à l’intérieur, on obtient un éclairage diffusant et corrigé en couleur très efficace. De plus, la réglette a exactement la largeur qu’il faut pour être collée avec quelques points de colle sous le circuit imprimé.

Pour les feux rouges, nous avons tous constaté que leur intensité est beaucoup trop importante. Le problème, c’est que si à partir d’un décodeur DCC on réduit l’intensité des Leds rouges (par paramétrage de la CV correspondante), on réduit aussi celle des Leds blanches du côté opposé.

J’ai donc remplacé les résistances CMS R2 et R5 de 1Kohm (marquées 102) destinées à alimenter les Leds rouges par des résistances CMS de 4,7K. (sinon, couper les pistes entre résistances et Leds et ponter chaque coupure par une résistance 1/8 Watt de 3,9 Kohms).

L’équilibrage entre les feux blancs et rouges est alors correct, mais reste à mon goût trop puissant. Il va donc falloir agir sur les CVs prévues.

A ce sujet, certains de mes amis me demandent régulièrement pourquoi une résistance de 4,7 kOhms par exemple est marquée "472" ?
Pour ceux qui ont l'habitude du code des couleurs, pas de problème puisque c'est l'exacte correspondance de ce code, mais sous formé de chiffres. En effet, il aurait été très délicat pour les fabricants de composants de marquer les CMS avec le code des couleurs en respectant le sens de lecture, ils ont donc choisi d'écrire la valeur en chiffres. Mais il ne faut pas perdre de vue que ce marquage en chiffres reste un code.
Autrement dit, comme dans le code des couleurs, 472 signifie  :
4 pour le 1er chiffre, 7 pour le second et 2 pour le multiplicateur (ou nombre de zéros). La lecture du code "472" donne bien la valeur 4700. 
Avec le code des couleurs, nous aurions eu : 
jaune pour "4", violet pour le "7" et enfin rouge pour le "2".  
Quelques les résistances CMS comportent 4 chiffres. La règle est la même : premier chiffre, deuxième chiffre, troisième chiffre et enfin multiplicateur.
Par exemple, la lecture de 6432 donnera : 64300 Ohms.

Sur le décodeur que j’ai installé (Uhlenbrock 76420), j’ai utilisé la sortie A1 pour commander l’éclairage intérieur et je ne souhaitais pas modifier la valeur de l’intensité de cette sortie.

En revanche, c’est la même CV qui gère le « dimming » des sorties feux avant, arrière, A1 et A2, soit la CV 50 (0 à 63).

Pour avoir un réglage du niveau de sortie des feux blancs et rouges seulement, il faut commencer par mettre le bit 5 de la CV 49 à « 0 » au lieu de « 1 » à l’origine, ce qui a pour effet d’interdire à la CV 50 d’agir sur les sorties A1 et A2.

Ensuite, la valeur usine de la CV 50 étant à « 32 », je l’ai descendue à « 8 » ce qui donne une intensité des feux blancs et rouges idéale à mon sens.

Si besoin d’infos complémentaires ; comme d’habitude, me contacter sur le site…..

Décodeur de fonctions CMS

Décodeurs de fonctions CMS fabrication « maison ».

Le but de cette description n’est pas de concurrencer la production qu’on trouve dans le commerce, mais d’essayer de se familiariser avec la technologie des composants CMS, à moindre coût et sans risque pour le matériel.

Bien qu’il en existe dans le commerce à des prix qui baissent régulièrement, je vous propose de réaliser vous-mêmes de A à Z un (ou plusieurs) décodeurs de fonctions DCC très petits, et donc destinés à être embarqués dans nos modèles réduits.

Le circuit imprimé :

Pour les besoins de miniaturisation, le circuit est donc une version CMS (ou SMD en anglais).

Extrapolée de la version classique bien connue de tous ceux qui pratiquent le DCC, cette réalisation permettra de se fabriquer son petit décodeur de fonctions équipé de 4 sorties.

En examinant le schéma, on voit qu'on a recours à un réseau de transistors Darlington composé de 7 étages d'amplification distincts.

Dans la mesure où il possible de commander 4 sorties amplifiées, 3 d'entre elles sont doublées électriquement ce qui permet d'accroître leur courant de sortie respectif. La sortie restante Q1 délivre quant à elle environ 100 mA. La somme des courants des sorties reste limitée par celui du pont redresseur. 

Rappelons que CMS signifie : Composants Montés en Surface, ce qui signifie comme son nom l’indique, que les composants CMS sont placés et soudés directement sur la surface cuivrée du circuit imprimé.

En effet, à la différence des composants conventionnels équipés de queues de connexions, destinées à être soudées après perçage du circuit imprimé et soudure sur la face opposée, il n’est plus nécessaire d’y percer des trous.

Débarrassés de leurs queues de connexions, les composants CMS sont de ce fait plus petits, ce qui permet de réduire considérablement la taille des circuits. En théorie, le gain en surface est de 1:4 dans la mesure où le pas des broches est de 1,27 mm au lieu de 2,54 mm avec les composants classiques. En contre-partie, les CMS sont aussi plus délicats à souder correctement, d’autant que les erreurs d’implantation et de soudure sont plus difficiles à rectifier.

En pratique, les CMS sont plutôt réservés à des productions industrielles en raison des procédés robotisés de montage qu’ils nécessitent.

Pourtant, avec un peu de méthode et de soin, il est possible de s’atteler aux CMS, mais disons-le tout de suite, en réalisation artisanale comme c’est le cas ici, il faut plus de temps pour câbler un circuit qu’avec des composants classiques.

Le coût étant sensiblement le même, le gain se situe donc uniquement au niveau de l’encombrement des circuits obtenus et du plaisir de se dire : « c’est moi qui l’ai fait ».

Cette réalisation s’adresse donc à ceux qui ont :

-        une bonne pratique de la soudure en électronique,

-        un fer à souder ou encore une station de soudure thermorégulée,

-        une très bonne vue

-        de la patience.

Vous avez tout ça, alors on y va !

Tout d’abord, le circuit imprimé époxy (5/10^ème d’épaisseur de préférence).

Bien que très réduite (10 x 32 mm), sa taille pourrait encore être plus petite, mais les difficultés de soudure pour placer la pointe du fer deviendraient rapidement rédhibitoires.

En effet, à la différence des montages industriels soudés à la vague ou à l’air chaud, pour nous les CMS doivent être soudés avec un (petit) fer à souder ! Et il faut bien passer la pointe entre les composants et donc lui laisser un minimum de place !

Les composants :

Moins faciles à trouver dans le commerce spécialisé que les composants classiques, mais les CMS qui étaient minoritaires, sont de plus en plus courants, autrement dit,  les choses s’arrangent progressivement.

Pour les résistances, condensateurs et diodes, pas vraiment de soucis de montage, mais l’idéal serait de pouvoir les fixer à leur place (colle CMS) avant de les souder.

Cela dit, il est possible de s’en passer, mais il faut s’armer de patience car certains ont une fâcheuse tendance à se volatiliser sans qu’il ne soit possible de jamais les retrouver !

Les composants actifs, régulateur de tension, microcontrôleur programmable et transistors Darlington intégrés, la principale difficulté, c’est la durée des opérations de soudure car ces petites bêtes sont microscopiques et bien que très résistantes, elles attrapent rapidement un coup de chaleur si le fer à souder reste un peu longtemps sur leurs petites pattes !

Comme indiqué plus haut, nous avons un microcontrôleur PIC12F629 CMS qu’il va falloir programmer avec le code prévu à l’aide d’un programmateur, évidemment. Il y a deux solutions :

-        programmer le microcontrôleur avant soudure sur un support adaptateur DIL-CMS à 8 pattes,

-        programmer après soudure en branchant provisoirement 5 petits fils à insérer dans les slots respectifs du programmateur.

Les deux méthodes sont équivalentes quant au résultat et la seconde est plus facile à mettre en œuvre car les adaptateurs DIL-CMS sont très difficiles à se procurer. J’en ai personnellement fabriqué un, mais c’est une galère !

Quoiqu’il en soit, il faudra maintenant passer au montage des composants sur le circuit imprimé préalablement étamé.

Il faut d’abord immobiliser le circuit imprimé dans un petit étau de table par exemple car il est très (trop) léger et glisse sur le plan de travail quand on le touche avec le fer.

Si on a choisi l’option « programmation après soudure », il faut commencer par souder le microcontrôleur et les fils de liaison (provisoires) destinés à la programmation.

Ces fils d’une trentaine de cm maxi seront soudés sur les broches 1, 4, 6, 7 et 8 du PIC12F629 et reliés respectivement aux contacts correspondants du support du programmateur.

Sinon, on commencera par les 4 diodes redresseuses et la 5ème diode (anti-retour), délicates à positionner car elles sont cylindriques et ont bien entendu tendance à rouler. Ceci étant, on en trouve maintenant de forme cubique, ce qui est commode pour les immobiliser avant soudure. L'autre variante consiste à utiliser un micro pont redresseur CMS, mais c'est avec un autre dessin de circuit imprimé.

Personnellement, j’utilise une précelle comme micro serre-joint qui permet de positionner correctement le composant et de le déplacer légèrement si nécessaire, de le plaquer contre le cuivre très précisément à l’endroit prévu et ce, jusqu’à la fin de l’opération de soudure.

Le fil de soudure proprement dit devra être le plus fin possible et il faudra en mettre le moins possible sur la connexion, ce qui demande un certain coup de main. Une autre méthode consiste à couper de très petits tronçons de fil de soudure d'un ou deux millimètres, et de les déposer délicatement à l'endroit de la soudure. Il ne reste plus qu'à approcher la panne du fer pour faire fondre la soudure.

Viendra ensuite le tour des deux résistances, des condensateurs (attention au sens pour le tantale de filtrage, sinon il va se transformer en un magnifique pétard à la mise sous tension !).

On soudera ensuite le régulateur 5 volts dans le bon sens, mais il y a peu de risque de se tromper car il est facile de repérer sa face métallique qui prend place côté circuit imprimé.

En appliquant une tension alternative de 10 à 20 volts sur l’entrée, on pourra vérifier la présence de la tension redressée et filtrée ainsi que la tension régulée 5 volts sur la patte de sortie du régulateur. Si à ce stade, les tensions prévues sont obtenues et qu’on ne constate aucun échauffement, on peut continuer en ayant pris le soin de couper l’alimentation !

Avec beaucoup de précautions, on soudera ensuite le réseau de transistors Darlington intégrés dans un boîtier CMS 16 broches de type ULN 2003/2004 (attention au sens).

Si on a choisi l’option « programmation avant soudure », on soudera pour finir le microcontrôleur préalablement programmé.

Après une inspection rigoureuse, au moyen d’un testeur de continuité si nécessaire et d'une loupe, on traquera comme d'habitude, les mauvaises soudures et courts-circuits éventuels.

Si tout est OK, il restera à souder les 2 fils bruns ou noirs sur l’entrée DCC et les 5 fils de sortie :

-        un rouge sur le commun positif,

-        un blanc sur la sortie F0 avant,

-        un jaune sur la sortie F0 arrière,

-        un violet sur la sortie F1,

-        un vert sur la sortie F2.

A noter que cette répartition des 4 sorties est celle qui est prévue par le programme contenu dans le fichier Hexa d'origine. Cette configuration est bien évidemment modifiable en agissant sur les CV's correspondantes pour obtenir par exemple 4 sorties distinctes commandées par F1, F2, F3 et F4. 

Au final, 10 CV's parmi 4 (4 sorties physiques seulement) peuvent êtres configurées, il suffit d'attribuer d'autres valeurs aux 10 CV's de contrôle selon le tableau ci-dessous :

Si tout a été assemblé correctement, le décodeur peut alors être installé et raccordé au DCC pour y recevoir les ordres sur l’adresse 2 (Valeur de la CV1 modifiable par programmation ultérieure avec la centrale naturellement).

Si on alimente des Leds, prévoir comme d’habitude des résistances de protection et se souvenir que le potentiel commun étant positif, les 4 sorties sont négatives.

Les modélistes intéressés peuvent me contacter sur le site pour obtenir les informations concernant les composants, le programme, la méthode de programmation, et le circuit imprimé.

Bonne chance !  

Dernière minute !

Bien que très petits, ces décodeurs de fonction sont parfois encore trop gros, je viens d'en faire l'amère constatation récemment. Alors qu'à cela ne tienne, on va serrer. Et bien sûr dans la mesure où les composants sont incompressibles, la solution la plus radicale, c'est de passer par un circuit imprimé double face.

Le résultat, c'est un circuit de 15 x 15 mm et moins de 4 mm d'épaisseur. Et là si c'est encore trop encombrant, je ne sais pas faire.....

Les modélistes intéressés peuvent me contacter sur ce blog.

JMG