12/01/202127/01/2021.

Éclairage (suite) : circuits imprimés

Une électronique un peu spéciale

J’ai conçu des circuits où toutes les LED (leur nombre varie entre 9 et 13) sont en série. Ainsi, le courant consommé sera minimal et des condensateurs d’une capacité modérée (100 ou 220 µF) pourront maintenir l’éclairage très efficacement.

Mais, me direz-vous, comment alimenter correctement 13 LED en série, ce qui fait une tension totale d’environ 34 V (13 × 2,6 V) avec une tension d’alimentation autour de 16 V en DCC ?

Eh bien justement, le DCC, avec son courant alternatif de fréquence relativement élevée (quelques kilohertz), permet d’utiliser très facilement un montage électronique appelé « pompe de charge ». Un tel circuit est capable de doubler, tripler voire quadrupler la tension d’alimentation.

Mon circuit de test quadrupleur a présenté une tension de 60 V parfaitement capable d’alimenter 13 LED en série, et même plus. Un autre avantage est que les condensateurs réservoirs d’énergie font partie du circuit à pompe, et ne viennent donc pas en supplément. Enfin, la conception du circuit imprimé est nettement simplifiée. Voici le schéma de principe utilisé, avec 12 LED en série :

Schéma du quadrupleur de tension

La tension DCC étant fournie par un LokProgrammer, j’obtiens : VCC = 55,2 V ; VR = 24,5 V ; IF (LED) = 0,52 mA ; VF (LED) = 2,56 V. Chaque condensateur étant soumis à 28 V environ, on peut choisir des 35 V.

Le même montage connecté à une centrale Lenz fournit 60 V, celle-ci étant configurée pour une tension DCC de 16 V.

Quelques photos de l’essai.

Vue du montage avec le voltmètre

Vue rapprochée montrant les 12 LED allumées.

Vue de la platine de montage

Voici la courbe de décharge obtenue. On voit, en considérant qu’une tension de 40 V est encore suffisante, que le temps de fonctionnement après coupure de l’alimentation est d’au moins 5 secondes.

Courbe de décharge capacitive

Les différentes réglettes

Comme déjà dit, il y a un modèle pour chaque catégorie de voitures : B9 – B11, B4D – B5D / C5D, et A3B4 – A7. Chaque modèle concernant deux types de voiture, les emplacements des LED et des condensateurs sont différents et seuls les emplacements concernés et dûment repérés sur la sérigraphie recevront des composants. J’ai fait cela pour limiter le nombre et donc le prix des circuits à commander. Bien entendu, pour une production en série, même petite, un circuit par type de voiture serait préférable.

Chaque circuit est de plus prévu pour alimenter et commander des feux d’arrière.

Voici les réglettes, successivement de gauche à droite pour les B9 - B11/C11, pour les A3B4 - A7, et pour les B4D - B5D/C5D.

Circuits nus

Réglette pour voiture B11 / C11

J’ai immédiatement voulu essayer un circuit, pour une B11. Voici la réglette en test côté LED. Ce sont des LED dont la température de couleur est de 2400 K. Les fils d’alimentation viennent directement de mon LokProgrammer.

Réglette côté LED

Promenez la souris sur la photo pour en voir les détails.

La voici maintenant posée sur l’aménagement, pour vérifier que les condensateurs s’installent correctement.

Réglette posée sur l’aménagement

Promenez la souris sur la photo pour en voir les détails.

Montage dans la voiture

Petit ennui : la longueur de la réglette a été calculée pour qu’elle tienne exactement entre les dossiers de la voiture. Erreur ! Il y a une membrure du toit qui vient juste derrière et qui se bloque sur la réglette. Il faudra la raccourcir de 2 mm… Pour ce premier essai, j’ai fraisé lesdites membrures.

Remarquer le cheminement des fils sur les côté des condensateurs, qui vise à les maintenir éloignés des fenêtres des toilettes.

Réglette montée et connectée

Promenez la souris sur la photo pour en voir les détails.

Voici deux vues de la voiture remontée.

Voiture B11 éclairée

Voiture B11 éclairée

Tout ça est décidément trop rose… Et il y a des fuites de lumière le long de la jonction entre le toit et la caisse. Pas étonnant, vu qu’il n’y a aucune chicane à cet endroit.

En revanche, le temps de maintien de l’éclairage en cas de coupure de l'alimentation est très satisfaisant. Il faut dire que la consommation de la réglette n’est que 0,4 mA ! J’ai utilisé des condensateurs de 220 µF, mais j’aurais pu mettre des 100 µF.

Réglette pour voiture B4D et B5D / C5D

Voici cette réglette à côté de sa future voiture. On peut y voir les deux condensateurs qui vont prendre place dans le fourgon. On voit aussi les morceaux d’adhésif double face qui vont être collés sur les porte-bagages, ainsi que sur un support à l’extrémité fourgon.

Réglette à côté de la voiture B5D

Ce support est en polystyrène d’épaisseur 1 mm. Il s’adapte sur les picots de la cloison, ce qui facilite sa mise en place. Le trou ø 3 est prévu pour le passage de la LED qui éclaire le compartiment du chef de train.

Note : la largeur de 23 mm est calculée pour laisser le passage à des profilés anti fuite de lumière, voir plus bas.

Ci-dessous, la réglette est maintenant positionnée sur la voiture, vue côté fourgon. J’ai essayé de coller des profilés Evergreen le long de la réglette pour atténuer les fuites de lumière, mais ça ne marche pas.

Support pour réglette

Réglette positionée sur la voiture B5D

J’ai utilisé des LED 3000 K à la place des 2400 K de la voiture précédente. Le rendu est nettement meilleur, même si cela n’est pas évident sur les photos.

Quelques photos. D’abord, vue côté fourgon.

Voiture B5D éclairée vue côté fourgon

Ensuite, vue côté 2e classe.

Voiture B5D éclairée vue côté 2e classe

Enfin, même vue, mais voiture posée hors des rails, pour montrer l’efficacité des simples condensateurs de 220 µF. Il s’est écoulé environ 6 secondes à partir de la sortie de voie.

Voiture B5D éclairée posée hors de la voie

Autre essai pour lutter contre les fuites de lumière

Sur la B4D qui a succédé à la B5D dans l’atelier, j’ai essayé de placer des profilés de 2 × 1 mm le plus près possible du bord du toit. La seule possibilité pratique est de les coller sur les excroissances des vitrages dont j’ai déjà parlé. Cela ne donne que quatre petits points de collage sur toute la longueur, mais ces pièces ne subiront pas de contrainte mécanique. Voici un aspect du montage (colle Faller Super-Expert).

Collage de profilés de 2 × 1 mm

Vue rapprochée, puis encore plus proche en cliquant sur la photo.

Collage de profilés de 2 × 1 mm, détail

Il semble que ce dispositif soit assez efficace (voiture équipée à gauche, non équipée à droite), bien que l’entrebâillement du toit légèrement plus important à droite contribue à ces fuites. Je pensais peindre éventuellement les profilés en noir, mais ça ne me paraît pas nécessaire.

Comparaison des fuites de lumière

Note : la voiture de gauche est équipée de LED 3000 K, celle de droite de LED 2400 K. La différence est bien plus visible à l’œil nu que sur cette photo.

Montage de lanternes

Il y a deux cas de figure : pour les voitures mixtes fourgon, il existe un feu incorporé (les deux petits feux situés plus haut ne sont pas transparents). Pour les autres voitures, on peut utiliser les porte-lanternes. Je l’ai fait pour une B11, la plus susceptible de se trouver en queue de train. Contrairement à ce que j’ai fait récemment pour d’autres voitures, les lanternes ne seront pas amovibles ici.

Montage d’une LED derrière le feu de la B5D

Il y a une difficulté : le feu arrive à ras du plancher. Il faut donc un circuit imprimé sur lequel la LED se situe tout en bas. Heureusement, les circuits que j’ai conçus pour les lanternes amovibles sont prévus aussi pour cela.

Placement du circuit derrière le feu de la B5D

Cliquez sur la photo pour voir le circuit de plus près.

Une autre difficulté a été de centrer la LED sur le feu. D’autre part, la fixation du feu est faite par un tenon carré, ce qui n’est pas du meilleur effet visuel, mais ce n’est pas visible sur la photo ci-dessous.

Vue de trois-quart arrière de la B5D

Montage de lanternes sur une B11

Ces lanternes d’origine REE sont équipées d’une LED CMS 0603, câblée avec du fil verni de diamètre 0,1 mm, comme expliqué dans cet article, avec une petite différence : au lieu de sortir par le bas, les fils, toronnés, passent dans un trou de diamètre 0,5 mm percé à l’arrière de la lanterne puis dans un autre trou de même diamètre percé dans la caisse à 1 mm au dessus du porte-lanterne.

Les lanternes sont collées à cheval sur les porte-lanternes. Ce n’est pas conforme à la réalité, mais les coller par leur dos aurait été trop fragile.

Le raccordement des fils se fait sur les pastilles prévues sur le circuit de la réglette. Enfin, je devrais dire « aurait dû se faire », car je me suis aperçu au dernier moment que j’avais équipé la mauvaise extrémité de la voiture… C’est d’autant plus stupide que, d’habitude, je prévois l’emplacement d’un ILS de commande à chaque extrémité, et que, pour une fois, je ne l’ai pas fait, alors qu’il y avait toute la place nécessaire. J’ai donc bricolé une nouvelle piste avec du ruban de cuivre autocollant…

Raccordement des lanternes

Cliquez sur la photo pour voir les lanternes de plus près. On distingue les fils entre la lanterne et la caisse. La lanterne de droite a sa peinture qui s’écaille.

Vue de la voiture équipée. On voit bien les manques de peinture sur les lanternes.

Vue de la voiture équipée