01/04/2019 ; 26/08/2019.

Des ILS bistables « maison »

Quel est le problème ?

Pour commander l’éclairage des voitures, plusieurs solutions sont possibles. D’abord, aucune commande ! La voiture reste éclairée en plein jour. Pourquoi pas, si l’intensité lumineuse est modérée. Ensuite, commande par inter DIL placé sous le châssis. Ce n’est pas toujours très discret, et ça demande de faire passer des fils entre le plancher de la voiture et son plafond. De plus, il faut évidemment ôter la voiture des rails pour manœuvrer l’interrupteur.

Après, vous avez la solution faisant appel à un ILS, interrupteur à lame souple, actionné par un aimant. Placé sous la toiture, il s’actionne facilement. Le problème est que, pour la plupart des ILS, la fermeture est momentanée : lorsque vous éloignez l’aimant, l’interrupteur se rouvre. Alors, certains ont imaginé des circuits électroniques plus ou moins complexes, à base de bascules ou de relais bistables, ou même de microcontrôleur, pour mémoriser l’état de l’ILS. En oubliant qu’à la moindre coupure de l’alimentation, cette mémorisation est perdue ! Sans parler de l’encombrement de l’ensemble.

Et puis il y a LA solution : c’est l’ILS bistable (en anglais : latching reed switch). Son principe est le suivant : un tout petit aimant, incapable par lui-même de fermer le contact, est collé sur l’ILS. Lorsqu’on approche l’aimant de commande, avec ses pôles orientés dans le même sens que le petit, les flux magnétiques s’additionnent, et le contact se ferme. Lorsqu’on éloigne l’aimant de commande, le petit aimant est capable de maintenir seul le contact fermé.

Et voilà ! On a mémorisé la commande ! Oui mais, pour rouvrir le contact ? Eh bien, rien de plus simple : il suffit d’approcher de nouveau l’aimant de commande, mais en ayant inversé ses pôles. Cette fois, les flux magnétiques vont se soustraire, et le petit aimant va libérer le contact qui va donc s’ouvrir.

J’utilise depuis longtemps de tels ILS bistables, voir par exemple l’extinction des feux rouges avant dans le Picasso Mistral, la commande des fanaux dans le fourgon Dd4s Roco, celle des lanternes d’un céréalier Jouef, ou celle de l’éclairage de nombreuses voitures.

Tout cela est bel et bon, me direz-vous, mais pourquoi vouloir en fabriquer soi-même ? Eh bien tout est parti du fait que le modèle que j’utilisais, le PMC-1424THX, que j’achetais chez Conrad, s’est trouvé épuisé. J’ai donc cherché un équivalent en dimensions, pour ne pas refaire le circuit imprimé qui l’accueillait. J’ai trouvé par exemple le modèle Meder KSK-1E66, mais il n’est disponible nulle part, et il est cher, presque 10 € pièce !

PMC-1424THX

Modèle PMC-1424THX

KSK-1E66

Modèle KSK-1E66

Je me suis donc demandé si je ne pourrais pas en fabriquer moi-même, sans trop y croire car je pensais que le réglage de l’aimant de maintien devait être particuliè­rement fin et précis. Mais j’ai essayé, et le premier résultat a été encourageant. Je vais donc vous expliquer comment je fabrique des ILS bistables très facilement, cela pour un prix d’à peine un euro pièce, ce qui n’est pas son moindre intérêt.

Matériel nécessaire

Tout le problème est de trouver des aimants suffisamment petits, toujours pour une question d’encombrement, sachant que le diamètre des ILS utilisés est de l’ordre de 2 mm, et suffisamment peu puissants pour ne pas pouvoir actionner l’ILS par eux-mêmes. J’en ai trouvé, il faut bien le dire, par chance. Il s’agit de petits aimants parallélépipédiques mesurant 1,6 × 1,6 × 12 mm, probablement en ferrite.

L’autre élément indispensable, c’est évidemment l’ILS. J’ai choisi un modèle petit (longueur 14 mm pour un diamètre de 2,2), assez sensible et bon marché. C’est le Meder KSK-1A66, le petit frère de l’introuvable KSK-1E66.

Voici les composants en présence.

Aimants et ILS

Il faut encore se procurer de la gaine thermorétractable pour maintenir l’aimant sur l’ILS, d’un diamètre avant rétreint de 3,5 mm. Plus grand, l’aimant ne tiendrait pas en place pour le réglage ; plus petit, il serait très difficile de glisser l’aimant sur le corps de l’ILS.

Fabrication de l’ILS

Un aimant complet de 12 mm est trop fort : il maintiendrait l’ILS fermé en permanence ; il faut le couper idéalement en morceaux de 3,5 à 4 mm (un tiers). Pour cela, je le casse dans un étau, à l’aide d’une pince plate.

Cassage d’un aimant

Voici les morceaux obte­nus ; le plus long pourra être encore cassé en deux. Si un morceau fait plus de 4 mm, il faut le raccourcir. On peut em­ployer pour cela un disque diamanté.

Aimant cassé

Ensuite, il faut repérer et colorer les pôles nord (p. ex. en bleu) et sud (p. ex. en rouge) de chaque morceau, par rapport à un aimant connu, ici, un aimant de moteur « tournebroche » Jouef. Le repérage des pôles est important pour déterminer le sens d’ac­tionnement des futurs ILS bistables.

Coloration des pôles

Puis vient l’assemblage des différents éléments. Je pose l’aimant sur un fil de l’ILS. Ce fil est ma­gnétique, ce qui est bien pratique pour maintenir l’aimant, pendant que je glisse un morceau de gaine thermo, puis l’en­semble, à peu près au milieu du corps de l’ILS.

Assemblage des éléments

Réglage de la position de l’aimant

Pour effectuer le ré­glage, j’utilise un mon­tage très simple à base de LED qui s’allumera lorsque l’ILS sera fermé.

Schéma de test

Pour le montage, j’uti­lise une platine à trous. Voici le dispositif. Atten­tion à la manipulation des ILS : l’ampoule de verre est fragile, particu­lièrement au niveau des sorties de fils.

Au début, la LED est allu­mée car l’aimant ferme l’ILS. Il faut donc le dé­placer lentement vers le bas jusqu’à l’extinction de la LED.

Réglage de la position de l’aimant

En tirets bleus, les liaisons électriques internes de la platine.

Ensuite, approcher l’aimant de commande. Si on oriente ses pôles dans le même sens que le petit aimant (même couleur du même côté), les flux s’additionnent et le contact doit se refermer : la LED s’allume. Lorsqu’on éloigne l’aimant, la LED doit rester allumée. Sinon, il faut remonter le petit aimant légèrement vers le milieu.

Évidemment, il faut aussi faire le test inverse, c’est-à-dire approcher l’aimant de commande avec sa polarité inversée, pour éteindre la LED. Le réglage est correct lorsque l’allumage et l’extinction se produisent sensiblement à la même distance de l’ILS. Ne pas chercher à trop affiner, car il faudra peut-être retoucher le réglage une fois l’ILS implanté dans son circuit.

Si le morceau d’aimant est vraiment très petit (moins de 3 mm), il se peut que la LED ne s’allume pas lorsque l’aimant est au milieu de l’ILS. Mais ce n’est peut-être pas perdu. Approchez votre aimant de commande : la LED va s’allumer. Éloignez-le : elle va peut-être rester allumée. Alors, c’est gagné ! Sinon, jetez le petit morceau d’aimant.

Il reste à passer les ILS à l’air — modérément — chaud pour rétreindre la gaine, ce qui n’empêche­ra pas de déplacer l’ai­mant, mais évitera quand même un déplace­ment involontaire.

Avec un peu d’entraîne­ment, j’ai fabriqué dix ILS bistables en une demi-heure environ, puis les dix suivants en un quart d’heure !

Rétreint de la gaine

Exemple d’implantation dans une voiture UIC REE

Le circuit de commande (22 × 14 mm) trouve lar­gement place dans les toilettes de la voiture.

Cliquez sur l’image
pour voir le circuit de
commande de plus près.

Implantation sur circuit de commande

Est-ce que ça fonctionne bien ?

J’ai déjà monté ces ILS bistables « système D » dans une quinzaine de voitures. L’actionnement est certes moins précis qu’avec des modèles du commerce. Certains sont trop sensibles : il arrive que deux voitures soient commandées en même temps si leurs ILS, placés aux extrémités, sont face à face. Mais cela se produit aussi avec des ILS du commerce. Globalement, le fonctionnement est très satisfaisant.

Cependant, j’ai remarqué incidemment un phénomène curieux, qui se produit aussi bien avec des ILS bistables du commerce : certaines locos, Roco en particulier, actionnent les ILS d’une rame stationnée sur une voie parallèle lorsqu’elles passent devant. Il faut croire que leur moteur rayonne un champ magnétique important. Ce n’est pas très gênant, mais c’est assez surprenant au début…

Après enquête avec une vingtaine de locos de différentes marques (Roco, Jouef, Electrotren, Mabar, REE, LS Models, Van Biervliet), je soupçonne fortement les moteurs ouverts, c’est-à-dire ceux dont on peut voir le rotor, d’être responsables de ce dysfonctionnement. Et, effectivement, la plupart des modèles Roco sont équipés ainsi, alors que les autres marques utilisent plutôt des moteurs fermés (moteur can).

Adresses utiles

Parlons prix…

Avec les fournisseurs cités, sur la base de 50 ILS fabriqués, avec un aimant de 12 mm pour 3 ILS, cela nous donne :

Désignation Prix unit. (€) Quantité Prix (€)
ILS KSK1-A66-1015 0,42 50 21,00
Gaine CB-HFT2X-32-BOX 2,80 1 2,80
Aimant CDF 8041946 6,50 / 5 20 26,00
    Total 49,80

Comme promis, prix de revient unitaire inférieur à 1 € (hors frais de port). Et encore, j’ai compté toute la gaine, alors qu’il n’en faut qu’un petit morceau.

Pourrait-on encore faire mieux ? On voit que c’est le prix des aimants qui « plombe » le prix de revient. Or on trouve de plus en plus, sur Internet, de boutiques qui proposent une infinité de types d’aimants, dont certains à des prix bien plus bas que chez CDF. J’ai donc cherché des aimants qui pourraient convenir.

Pour choisir, il faut déterminer certaines caractéristiques, dont l’encombrement (de l’ordre de 2 × 5 mm maximum) et la force de contact. Quelle est celle des aimants utilisés ci-dessus ? Pour en avoir une idée, j’ai essayé de soulever une plaque de lest de 25 g avec un aimant entier de 12 mm : on y arrive tout juste. J’en déduis que l’aimant convenable devrait avoir une force de 8 g environ — le tiers.

Dans la catégorie des aimants néodyme, on en trouve de minuscules (ø 1 × 1 mm), à 0,03 € pièce, contre 0,43 € chez CDF. Mais leur force est de 25 g ! C’est beaucoup trop ! Donc, pour le moment, je n’ai rien trouvé de mieux que les aimants CDF.

Quelques mois après, suite des réflexions

Si on regarde les caractéristiques des ILS Meder KSK1A66 telles qu’elles apparaissent dans le catalogue en ligne de TMS, on en voit une nommée amplitude, avec AT pour unité.

Meder KSK1A66

Explication (ou plutôt traduction ?) : il s’agit non d’une amplitude, mais d’une plage de valeurs possibles, et la grandeur dont il s’agit est la force magnétomo­trice, qui s’exprime (ou plutôt s’exprimait, voir Wikipédia) en ampères-tours (At).

Exprimée de façon plus simple, la question est : si je veux actionner l’ILS avec une bobine (un solénoïde), j’ai besoin de faire passer un courant de combien d’ampères dans combien de spires ? Par exemple, pour le KSK1A66-1015, je peux bobiner 10 spires et y faire passer 1,5 A (c’est beaucoup !) ou 100 spires avec 150 mA (c’est mieux), etc. L’important est que le produit donne 15 à chaque fois : I am­pères × n tours. On peut donc considérer que la valeur de la force magnétomotrice donne une idée de la force d’actionnement nécessaire pour l’aimant de commande.

Où est-ce que je veux en venir ? Eh bien, avec le modèle choisi précédemment, le fonctionnement était perturbé par certaines locomotives passant à côté de l’ILS. En choisissant un modèle nécessitant une force magnétomotrice plus grande, on évitera peut-être cet inconvénient. En revanche, il faudra sans doute un aimant de maintien un peu plus fort — peut-être un demi barreau au lieu d’un tiers — et ap­procher un peu plus l’aimant de commande pour actionner l’ILS.

Vu le prix de ces ILS, cela vaut la peine d’essayer. Lors d’une prochaine com­mande chez TME, je ne manquerai pas d’acheter le modèle 2030 pour le tester.

Inter DIL 2 pôles

Interrupteur à lame souple

Aimant néodyme ø 1 × 1 mm,
force 25 g
0,03 € pièce,
chez e-shop.magsy.fr