Éclairage voitures

[LocoFred]

Ami(e)s Locoduinistes, ça n'est pas sans plaisir que je parcours régulièrement vos messages plus instructifs les uns que les autres !
Encouragé et soutenu par certains d'entre vous, je me lance pour aborder un nouveau sujet auquel je n'ai pas trouvé de réponses :
quelle serait la meilleure solution pour éclairer une rame de voitures par bandeau de led ainsi qu'allumer les feux de fin de convoi ?

Mes contraintes:
- Commander à distance ces allumages via le décodeur de la loco ou un autre décodeur placé dans un fourgon.
- Se servir de crochets conducteurs à aimants du type REE modeles (2 fils).

De là en découlent quelques questionnements :
- L'intensité nécessaire à l'alimentation de quelques bandeaux de led nécessite-t-il l'utilisation de relais ou d'autres solutions sont-elles possibles ? 
- En utilisant qu'un fil pour commander l'éclairage et un autre pour les feux de fin de convoi (seulement deux fils à faire transiter entre chaque voiture ou wagon), peut-on envisager la prise du courant directement sur les rails ?

Et j'en suis arrivé à élaborer le projet suivant, loin d'être certain que ce soit la meilleure  solution et surtout, loin d'être certain du choix des composants et de leur positionnement...
Excusez mon schéma qui n'est pas très orthodoxe mais devrait être compréhensible ?..



Mon idée serait d'alimenter les bandeaux ou les feux de fin de convoi en prenant le courant sur les rails, par les essieux, de transformer ce courant en DC en passant par un pont redresseur (DB207S ?), d'en abaisser la tension à 12v pour passer par un relai (G5V-1 ?) avant d'alimenter soit le bandeau, soit les feux de fin de convoi...
Le relai serait commandé par une des fonctions auxiliaires du décodeur.

1°/ Ce schéma vous semble-t-il correcte ?
2°/ Je ne suis absolument pas certain d'avoir bien identifié les bornes du relai G5V-1 ?
3°/ Si la réponse à mes deux premières question est positive, est-il possible d'alimenter la bobine du relai par le DC+ ou faut-il obligatoirement utiliser le commun positif du décodeur (ce qui obligerait à faire transiter trois fils entre chaque voiture) ?
4°/ Et enfin, la diode 1N4148 est-elle utile, indispensable ou juste envahissante ?..

Merci à tous pour vos réponses, conseils, retours d'expérience et propositions, espérant par là même être utile à d'autres plus discrets...

Sincèrement,
Fred.

[bobyAndCo]

Bonjour Fred,

Voilà un projet intéressant.

Quelques remarques puisque tu sollicites les avis :

1° - Je ne suis pas très partisan d’utiliser le bus DCC à autres choses que la traction. J’aurais personnellement choisi un autre mode de commande par exemple à base de WiFi ou de Bluetooth. Puisque tu envisages de placer la « mécanique » dans un fourgon à bagages, un ESP32 de petite taille pourrait facilement s’y loger avec le reste.

2° - Si tu choisis tout de même le bus DCC pour les commandes, je te conseille d’utiliser un décodeur autre que celui de la locomotive. De la même manière, tu trouveras sur le site toutes les informations pour réaliser un décodeur d’accessoires à base d’Arduino (ou ESP) à loger dans le fourgon.

3° - Pour l’énergie, l’une des solutions est en effet de prendre celle-ci sur les rails et de mettre un pont de diodes pour redresser le courant. Il faudrait ajouter dans ton montage un condensateur qui évitera les scintillements et maintiendra l’éclairage en cas de microcoupures liées par exemple à une voie un peu sale. Il faut prendre en compte la consommation de courant qui peut ne pas être négligeable s’il y a plusieurs wagons équipés, voire plusieurs trains ! Cela peut aussi jouer en cas de détection par consommation de courant sur le réseau.

4° - Comme tu prévoies un wagon suiveur, il peut aussi être envisagé de mettre un accu de petite taille dans ce wagon (18650…). Celui-ci se rechargeant en permanence (mais en « tirant » un courant limité (pont de diodes et résistance) ou alors que le wagon suiveur est stationné à des endroits précis du réseau directement en DC avec des palpeurs sous le wagons.

Il y a un sujet sur le forum qui aborde ces questions dans le cas de l'alimentation des locomotives mais le principe est le même. J'avais réalisé un montage à base de 18650. A voir ici : https://forum.locoduino.org/index.php?topic=1252.msg13601#msg13601

Comme tu le vois, il y a de nombreux moyens d’arriver au résultat et je suis certain que plusieurs autres solutions te seront proposées. Avant de se lancer, je pense qu’il faut bien regarder tous les avantages et inconvénients de chaque hypothèse.

Bonne chance pour ce projet

Christophe

[LocoFred]

Merci Christophe pour tes remarques, toujours aussi pertinentes !
Je me plonge dans le sujet sur l'alimentation des locos qui a l'air très intéressant...
Par contre, l'éclairage des voitures, ça n'a pas l'air de passionner les foules...
Peut-être parce que l'Arduino n'est pas directement concerné ?..
Quoi que…
Merci pour tes encouragements, je poursuis donc mes recherches.

“Rien ne vaut la recherche lorsqu’on veut trouver quelque chose.”
J. R. R. Tolkien / Bilbo le Hobbit
 

[laurentr]

Bonjour

Puisque c est un sujet que je connais particulièrement bien je vais pouvoir donner des éléments concrets d'appréciation.

Si tu recherches une commande de type "jour/nuit" le pilotage de la chaine et son exécution est a dimensionné en regard de la conso du montage ( les leds principalement)
Avec 5v et 10K par led cela revient à paralléliser les résistances de 10k... cela va avoir une incidence directe selon leur nombre total...
On peut cette faire une moyenne mais cela reste approximatif.
L échelle des modeles va influer aussi...

Conté conso il faudra privilégié un convertisseur de type DC DC pour éviter les échauffements de convertisseur de tension et de la puissance appelée.

S en suit du coup le stockage anti clignotement qui va avec. Le rôle des super capa joue ici à plein son rôle si on décide d y avoir recours ( ce qui implique un circuit de régulation de charge et possiblement un convertisseur de type BOOST pour repasser en 3v3 ou 5V et/ou le maintenir.

Tu vois donc que le cahier des charges à visée qualitative a des incidences sur ce qu'il faut intégrer et donc possiblement des couts.

Enfin ajouter un CPU pour le contrôle de tout cela ajoute aussi une énergie a intégrer au dispositif.

Alors in fin comment s en sort on?
Les critères sont:
le/les niveau(x) de besoin(s) à couvrir
le niveau de technicité retenu
les contraintes techniques ( encombrement, volumes,...)
le cout de la solution mis en œuvre.


Pour faire echo aux propos du post:
batterie or not batterie?
cpu additionnel (lequel) ou pas
universalité ou montage spécifique à une /des catégories de matériels
chaine de liaison entre les solutions...

Pour une ligne de train avec des ordres de pilotage individualisés il faut à minima 4 fils (bus TWI/I2C: plots SLA SDA +5V GND) voir 6 avec les 2 pôles DCC de chaque rail.
Sinon il faut un CPU par véhicule avec la circuiterie qui va autour.

Enfin j exclurai le relais qui n est à réserver qu'au pire des scenarii ou un transistor ne permet pas d obtenir un résultat analogue ou qu'une  isolation particulière est requise.

Espérant t avoir apporté des clés de réflexion utiles.

Laurent

[trimarco232]

Bonjour , pour une ligne de train , 2 fils suffisent

[LocoFred]

Merci pour l'intérêt que vous portez au sujet.
Ces réponses me paraissent contradictoires ?..
En même temps, je dois avouer ne pas avoir compris grand chose à la réponse de Laurent...

@Laurent, désolé, je suis néophyte et je n'ai pas trouvé le traducteur adapté, aussi pourrais-tu m'éclairer (c'est de circonstance) sur ta réponse ?
En termes simples et compréhensibles par un novice...

- Comment procèdes-tu de ton côté ? (Schéma à l'appui ?).

Enfin j exclurai le relais qui n est à réserver qu'au pire des scenarii ou un transistor ne permet pas d obtenir un résultat analogue ou qu'une  isolation particulière est requise

- Quelle pourrait être la solution ? (pas nécessaire d'avoir une isolation particulière, mais juste un "interrupteur" qui permette la prise de courant sur les rails).

@Trimarco, ta réponse aurait tendance à me séduire, mais elle reste quelque peu sibylline...

- Quelles sont tes choix pour l'éclairage des voitures ?
- Que penses-tu de mon schéma ?
- Quelle(s) serai(en)t tes solutions ?

Merci pour vos participations, je reste à l'écoute de tous vos conseils et solutions.

Fred.

[laurentr]

Bonjour Fred

Je vais reformuler:

A/Quel est le besoin:
simple jour/nuit sur une ligne de train? sur des voitures individuellement pilotées ? des leds individuellement pilotées?
Selon celui ci les solutions sont différentes.

Sans tous les cas il faut tenir compte de la consommation du montage car si tu veux éviter de faire chauffer ton convertisseur de tension il est recommandé de passer sur un convertisseur de type DC DC ( BUCK = abaisseur,) pour passer du level DCC ver 5V ou 3v3 par exemple)

Si tu insères un microprocesseur de type AVR ( Arduino) tu vas ajouter de 10 à 15ma et probablement un peu plus pour un ESP32.

Pour éviter le scintillement tu vas aussi devoir ajouter une  réserve d'énergie: condensateur ou super condensateur dont tu dois réguler la charge et idéalement exploiter la tension de sortie pour compenser sa baisse progressive via un convertisseur DC DC de type BOOST cette fois ci.

Tout cela va occuper un certain volume et il faut l'avoir en tête. Parallèlement le cout de mise en œuvre augmentera plus tu auras de composants à insérer.

Pour ce qui est de la suppression du relais un transistor fera office d'interrupteur pour alimenter ou non la ligne de train si tu passes par cette solution.
Il faut juste dimensionner celui ci a la puissance à commuter.

[laurentr]

Voila pour illustrer la version la plus basique

[LocoFred]

Merci Laurent d'essayer de te mettre à ma portée... Ça n'est pas si facile la "vulgarisation" sans vulgarité... 

J'ai bien perçu certaines choses, mais pas totalement le schéma.
J'essaie de répondre à tes questions et à mes besoins :

simple jour/nuit sur une ligne de train? sur des voitures individuellement pilotées ? des leds individuellement pilotées?
Selon celui ci les solutions sont différentes.

Éclairage des voitures d'une rame (nuit), toutes en même temps, quelle que soit la composition de la rame.
+ Allumage des feux de fin de convoi, ou feux avant selon le sens de circulation pour une rame TGV par exemple (feux de fin de convoi et feux avant dans la fausse motrice).
Faire transiter le minimum de fils d'une voiture à l'autre...

Dans tous les cas il faut tenir compte de la consommation du montage car si tu veux éviter de faire chauffer ton convertisseur de tension il est recommandé de passer sur un convertisseur de type DC DC ( BUCK = abaisseur,) pour passer du level DCC ver 5V ou 3v3 par exemple)

J'envisageais bien l'utilisation d'un buck DC-DC, 5v-30v en entrée, 12v en sortie... Correcte ?..

Pour éviter le scintillement tu vas aussi devoir ajouter une  réserve d'énergie: condensateur ou super condensateur dont tu dois réguler la charge et idéalement exploiter la tension de sortie pour compenser sa baisse progressive via un convertisseur DC DC de type BOOST cette fois ci.

J'avais bien envisagé également l'utilisation d'un power pack, par contre, je ne comprends pas le besoin du régulateur (le pont de diodes ne suffit pas ?), ni celle du convertisseur type boost ?
Avec mon montage, je serais en 12v, à priori parfait pour un ruban de led 12v non ?..

Tout cela va occuper un certain volume et il faut l'avoir en tête. Parallèlement le cout de mise en œuvre augmentera plus tu auras de composants à insérer.

Pour le volume, j'en suis bien conscient et c'est l'une des raisons pour lesquelles j'envisageais de placer le montage principal dans le wagon de queue, genre fourgon à bagages ou autre selon disponibilités.
Pour ce qui est du coût de la mise en œuvre, j'imagine aisément que selon les lois du marché, plus la commande est importante, plus le prix est élevé, mais tout ça est à mettre en perspective avec le montant de nos installations mais aussi celui de nos locomotives, voitures et wagons, sans parler des décors, accessoires et autres amusements qui ne devrait ramener le coût supplémentaire qu'à quelques fractions de pourcentage... Bien entendu, je chiffrerai ce coût dès que mon schéma sera validé.

Et enfin,

Pour ce qui est de la suppression du relais un transistor fera office d'interrupteur pour alimenter ou non la ligne de train si tu passes par cette solution.
Il faut juste dimensionner celui ci a la puissance à commuter.

Eh bien en voilà une bonne nouvelle ! J'ai essayé de refaire un schéma avec un transistor PNP, vu que la commande serait effectuée par le "-" du canal auxiliaire, j'avoue ne rien y connaître, mais avoir essayé de m'informer sur la toile... Ce nouveau schéma te semble-t-il correcte ?..
Idem pour le dimensionnement du transistor, mais le calcul pourra se faire ultérieurement si déjà le schéma de principe est validé...

L'idée serait donc de placer un décodeur spécifique (décodeur d'accessoires ou autre, mais pas le décodeur de la loco) dans un wagon de queue ou la fausse motrice d'un TGV.
La puissance électrique serait prise sur les rails par les essieux. Christophe n'a pas l'air de trouver la solution idéale, je regarde pour une alimentation indépendante par batterie.
Le décodeur serait en capacité de commander l'allumage des feux de fin de convoi du wagon de queue ou de la fausse motrice ou celui des feux avant de la fausse motrice.
En plus, il pourrait allumer l'éclairage intérieur de cette voiture en puisant l'énergie dans les rails et transmettre le signal de commande d'éclairage dans les autres voitures par le biais d'un seul fil...
Ainsi, seul le dispositif d'éclairage serait à reproduire dans chaque voiture (Pont, Buck, Diode 1N4148, Résistances, Transistor, Condensateur et Bandeau led).
Je n'ai pas l'impression que le dispositif soit très onéreux ?.. L'avantage serait de ne trimbaler qu'un seul fil entre chaque voiture, mais encore faudrait-il que vous me validiez la conception...



Je termine avec ton schéma Laurent :
Je te remercie encore d'avoir fait l'effort d'essayer de me faire comprendre, mais l'objectif n'est atteint qu'en partie...
Je ne comprends pas précisément la case "Transistors" au pluriel... Envisageais-tu l'utilisation de plusieurs transistors ?..
Je ne comprends pas non plus pourquoi cette case dispose de 4 pôles, alors qu'à ma connaissance, un transistor n'en dispose que de 3 ?..
Je ne comprends pas non plus ce que représentent les petits graffitis en bas de page même si je reconnais l'effort comme louable !..
10k j'imagine que c'est une résistance, mais le reste, je ne vois pas bien... Désolé...
Et enfin la case "Bus", j'imagine que ce serait le fil qui devrait transiter entre chaque wagon ?..

Voilà, j'en ai terminé avec mes questionnements du jour, espérant ne pas lasser tout le monde.

Merci de me donner vos impressions, avis, corrections, enfin tout ce que vous voudrez bien sur le nouveau schéma que je propose.
Et encore merci à tous pour vos contributions.
Sincèrement,
Fred.

[laurentr]

Bonsoir Fred

Tu t'attaques a un "gros morceau".

Je pense que ton idée est valable mais qu'elle va se heurter à quelques déconvenues.
Aussi je pense te donner des indications pour éviter de "dérailler". Cela ne doit pas te décourager ou t empêcher de tester tes montages.

Théoriquement le concept 1 fil parait possible mais il n est pas recommandé car il y a des conditions très particulières pour que cela soit opérationnel. Il vaut mieux "oublier".

Dans mon montage tu as vu 2 transistors l un passe la puissance pour les bandeaux de leds ( je ne recommande pas les rubans 12v... mais ca reste une option valable)  l'autre les instructions de commande venant d un décodeur DCC.

Ces 2 montages n ont pas les mêmes entrées sorties et tensions c est la raison de la présence de ces 2 composants ( l un est un NPN (rouge noir)
l autre un NMOSFET type (BSS138 par exemple).
Le second pilote le 1er.

Chacun agissant dans une boucle (presque) dédiée en quelque sorte.

Les rectangles sont des résistances dont il faudra calculer les valeurs.

Le BUS a forcement 2 fils le + et le -.( départ et retour si tu préfères.)

Rassure toi il m'arrive toujours d'avoir des montages qui ne fonctionnent pas toujours comme attendus.
A défaut de maitriser des outils de simulation il faut tester "en live" et reprendre ce qui ne fonctionne pas comme attendu.

Tu as de quoi expérimenter!
Lance toi sur un montage a blanc sur un plaque d essai. Tu eprouveras ainsi mieux les solutions.

[pn200]

Bonsoir à tous les deux,
Je pense que le montage de LocoFred est bon. Je suis en N, pour mon ICE-T j'ai mis des rubans LEDs 12V. Je prends le DCC puis un pont et direct sur les rubans LEDs, ma centrale est alimentée entre 14 et 15V ça fonctionne correctement. Pour le fil vert une résistance de 10k et le 2N2907 il n'y a pas de raison que ça ne fonctionne pas.
Bernard

[Conchito]

Bonsoir,

Il y a quelque chose qui ne tracasse dans ce dernier schéma, quelqu'un peut m'expliquer ?   

Pour que le transistor PNP conduise, il faut que la base soit à un potentiel inférieur à celui de l'émetteur. Donc le fil vert doit être à un potentiel inférieur au potentiel du fil rouge qui sort du convertisseur DC-DC. Les fils vert et rouge doivent donc avoir une référence commune pour pouvoir maintenir cette différence de potentiel entre base et émetteur.
    Quelle est la référence de la tension du fil vert (dans un décodeur, c'est le fil bleu qui est au +) et comment arrive-t-elle au transistor ? 
    Autrement dit, comment les électrons qui circulent dans le fil vert retournent au décodeur qui est leur source ? 

Si on considère que la référence passe à travers le redresseur du décodeur et le redresseur de la voiture via les rails. Les défauts de contact des roues de la voiture ou de la locomotive sur les rails feront clignoter les leds suite aux variations de potentiel relatif de la base par rapport à l'émetteur.
Pour moi, il faut tirer un deuxième fil entre locomotive et voiture, quitte à mettre un optocoupleur pour isoler la référence du décodeur de la référence du convertisseur DC-DC.



Salutations