Je vous présente un petit montage électronique pour éclairer vos feux de fin de convoi. Il a été implémenté avec succès à plusieurs reprises.
Ses avantages
- Réserve d'énergie pour maintenir allumées les LED pendant plusieurs secondes sans présence de la tension des voies. Ceci permet d'éviter le clignotement des feux lors des mauvais contact de voie.
- Intensité constante des LED, qu'elles soient alimentées en digital ou en analogique, de 10V à 20V efficaces. On peut ainsi avoir des feux de fin de convoi homogènes sur l'ensemble des trains et sur n'importe quel réseau, en HO ou en N.
- Montage universel fonctionnant pour les réseaux analogiques en alimentation continue et pour les réseaux digitaux en alimentation PWM.
Le montage
Le schéma ci-dessus affiche des étiquette DCCIn pour les entrée voie car j'ai fait ce montage pour une utilisation en DCC prioritairement. Mais il est compatible avec des voies alimentées en analogique.
Principes du montage
- Le montage commence par le redressement de la tension d'entrée permettant d'obtenir une tension polarisée à partir d'une tension fixe positive ou négative (mode analogique) ou d'une tension PWM (mode digital, alternance de +U et -U en général).
- Le montage inclut ensuite un réservoir d'énergie pour palier aux mauvais contacts de voie et garantir un éclairage sans clignotement.
- Le montage comprend enfin un générateur de courant pour que l'éclairage des LED soit constant quelles que soient les conditions d'utilisation.
Son fonctionnement
La tension des voies (digitale ou analogique) attaque les entrées alternatives d'un pont de diode ou pont redresseur PR1. En sortie de celui-ci, on dispose d'une tension continue entre les sorties "+" et "-" (valeur de la tension efficace d'entrée - 1,4V).
La tension à supporter est au plus 25V et le courant max nominal < 100mA: on pourra donc choisir un pont de diode pour courant faible (DB10x, ... , MBxS, ce dernier étant de très petite taille car en CMS)
On trouve ensuite un condensateur chimique C1 de 470µF/25V qui est le réservoir d'énergie pour réaliser le maintien de l'allumage des LED quand il n'y a plus de tension de voie (de l'ordre de 3s de réserve).
La résistance R1 de 150Ω sert à limiter le courant de charge initial de C1 (Imax = (Vin - 1.4) / 150 soit 110mA pour une tension d'entrée de 18V. On pourra descendre à 120Ω pour une tension d'entrée de 12V.
Sans cette résistance, l'appel de courant au début de la charge du condensateur pourrait poser quelques soucis à des centrales DCC ayant une détection de court-circuit réglée sur quelques millisecondes.
Le temps de charge du condensateur C1 est bien inférieur à la seconde: au bout de 210ms, la tension du condensateur a déjà atteint 93% de sa tension maximum (210ms = 3T = 3xR1xC1)
Ensuite le transistor Q1 JFET Canal N 2N3819 et la résistance R2 de 1kΩ forment un générateur de courant constant qui alimente les 2 LED figurant les feux de fin de convoi.
Pour que le transistor 2N3819 fonctionne ainsi en générateur de courant, il faut que VDS soit > 3V (information lue dans la data sheet du 2N3819): c'est ici le cas car VDSmini = 10V - 1,4V - 2x2V = 4,6V (tension directe d'une LED #2V).
Comment calculer la valeur de R2 ? Elle dépend du courant circulant dans cette résistance, c'est à dire le courant circulant entre le drain et la source du 2N3819. Or dans la pratique, un courant de 2mA dans les LED rouge 3mm donne l'éclairage requis pour les feux de fin de convoi. En consultant les abaques dans la data sheet du 2N3819, la tension VGS est de -2V pour un courant de drain de 2mA: avec la loi d'ohm, on arrive à une valeur de résistance de 1kΩ.
Brochage du 2N3819
Les transistors JFET n'ont pas tous le même brochage. Et sur le Web vous pouvez trouver divers brochages pour une même référence car certains JFET sont réversibles (le drain et la source sont interchangeables). Le brochage du 2N3819 est celui indiqué ci-dessous.
Adaptations
Est-ce que je peux utiliser ce montage avec 3 LED au lieu de 2? Oui si la tension de voie est au minimum de 11V car alors VDSmini = 11V - 1,4V - 3x2V = 3,6V
Puis-je utiliser un autre transistor JFET Canal N ? Oui mais il faudra vérifier sa capacité à générer un courant de 2mA (pour certains, le courant minimum est supérieur) et adapter la valeur de R2 en fonction des caractéristiques figurant dans sa data sheet.
Puis-je choisir une autre valeur pour R1 ? R1 sert à limiter le courant initial de charge du condensateur. Le courant max vaut au plus (tension de voie - 1,4V) /R1 si R1 est au moins égale à quelques ohms. Donc attention car ce courant max peut grimper si R1 devient trop faible.
Puis-je supprimer la résistance R1 ? Si votre système est analogique et supporte un pic de courant important sans poser de problème et que votre réseau comprend peu de convois, vous pouvez essayer. Par contre, je vous le déconseille en digital car les centrales sont plutôt sensibles aux pics de courant.
Puis-je changer la valeur du condensateur C1 ? Une valeur plus importante n'a aucun intérêt. Par contre, vous pouvez essayer une valeur plus faible (330µF voire 220µF qui pourrait être moins encombrante) et vérifier que la réserve d'énergie est encore suffisante pour ne pas observer de clignotement lors du roulage du convoi. Par contre respectez bien la tension minimale de 25V pour le condensateur chimique C1 ainsi que sa polarité lors du montage sous peine de le voir gonfler puis se vider de son gel!
Questions
Vous pouvez me soumettre vos questions concernant le montage en utilisant le formulaire de contact du CFVB.
Bon montage et il faut que ça roule!
