À Noël dernier j'ai eu en cadeau cet autorail conçu par REE. Si je ne fais que maintenant un article à son sujet c'est qu'il m'a fallu du temps pour adapter ce modèle à ma commande analogique spéciale.
En principe, tout engin analogique devrait pouvoir rouler immédiatement sur mon réseau. En pratique il faut parfois réaliser de petites adaptations. En effet la mesure de la vitesse pour assurer la régulation de vitesse par asservissement s'accommode mal de condensateurs de filtrage aux bornes du moteur. Dans le passé j'ai souvent supprimé tous ces condensateurs des différentes motrices et remplacé par des diodes Transil qui absorbent les étincelles de faux contacts sans pour autant perturber la mesure de vitesse.
Ici j'ai un engin très élaboré avec des fonctions d'éclairage nombreuses : feux avants et arrières avec inversion, cabines de conduites, local du moteur, compartiments des passagers. La version analogique de cet autorail, celle que j'ai acquise, comporte une platine électronique complexe prête à recevoir un décodeur pour passer l'autorail en numérique. Vu la complexité de la carte, j'ai renoncé à comprendre son fonctionnement ce qui aurait été nécessaire avant toute modification.
Mon but était de rendre compatible l'autorail avec mes alimentations, conserver la fonction de base d'inversion des feux et si possible l'éclairage permanent. Il est apparu plus simple de concevoir une nouvelle carte pour remplacer celle d'origine plutôt que de la modifier. En cas de problème, je peux aussi facilement revenir en arrière.

L'autorail REE se démonte très facilement. La documentation est très claire et la conception exellente.
Avec 4 pics cure-dents, on écarte les bords de la caisse qui glisse alors vers le haut et se sépare du châssis.

On admire au passage la qualité des aménagements intérieurs avec les sièges et les porte-bagages en métal photo-découpé.

Le circuit imprimé est alors accessible en retirant le capot du dessous. Ce circuit se retire totalement de l'autorail auquel il est connecté par 5 micro connecteurs.

La carte est munie de 2 super-capacités que j'avais désssoudées, pensant au départ modifier cette carte.

Gros plan sur le bouchon qui est remplacé par un décodeur en version numérique. On voit la complexité de l'ensemble avec des micro-switch permettant des choix sur l'éclairage de l'autorail.

Le dessous sans le circuit imprimé. Il n'y a plus aucune électronique en dehors du circuit, juste les leds des différents éclairages.
C'est facile d'identifier au contrôleur universel à quelles leds sont reliés les connecteur, ceci en vue de la réalisation de la nouvelle platine.

Les connecteurs au pas de 1 mm sont vraiment petits. J'en ai trouvé chez TME.

Voici la manière dont les 5 connecteurs sont reliés aux leds, au moteur et aux roues. Sous le toit se trouve un circuit imprimé sans composants servant à distribuer le courant et portant des leds. Il est réuni au connecteur C par 8 fils selon les indications portées en haut de ce schéma.
Je nomme arrière le côté du moteur et avant le côté l’opposé. Le rail droit fait référence à la marche en avant.

Sans vouloir égaler au niveau des commandes d'éclairage toutes les possibilités offerte par la version numérique, je souhaitais au minimum avoir l'inversion automatique des feux et la possibilité d'allumer ou éteindre le compartiment voyageur et le compartiment moteur à l'aide d'un aimant comme je l'ai fait pour les voitures de voyageurs. Par ailleurs je souhaitais un éclairage permanent à l'arrêt. Comme j'exclu l'idée de mettre une remorque je n'ai pas préévu l'extinction du feux rouge, mais cela serait possible en changeant le programme de réaliser cette commande par aimant.
Rapidement, les tests ont montré que la sensibilité exceptionnelle du moteur le fait démarrer sous des tensions extrêmement basses, avant l'allumage des leds. Impossible donc d'utiliser le système de notre alimentation qui permet un allumage permanent par un courant très faible injecté à l'arrêt sur les rails. La solution passe alors par une super-capacité qui permet de maintenir allumé environ une minute ce qui est assez satisfaisant.
En ce qui concerne la commande allumage/extinction par un aimant, je place sous le toit des ILS (contact reed) qui permettent de donner une impulsions à l'approche d'un aimant. Un PIC 16F688 assure le traitement des informations venant des ILS et la commande des leds. Un ILS est dédié au compartiment voyageur et l'autre au compartiment du moteur. On peut donc commander tout cela séparément.
Tout ceci nécessite évidemment de produire une alimentation 5V redressée. C'est elle qui est soutenue par la super-capacité. Comme les feux avant et arrières sont aussi alimentés en 5V, l'inversion automatique selon le sens de marche doit être calculée par le PIC qui reçoit sur des entrées l'information de sens de la tension sur les rails.

L'un des points délicat est la détection du sens de marche. En effet, la tension aux bornes des rails donne une bonne information mais nécessite un traitement. La tension est une PWM à 32 kHz et lors des passages à zéro, il y a de brèves impulsions négatives. Après différents essais infructueux, le montage ci-contre a été retenu. Le pont redresseur est celui délivrant à la carte le courant redressé pour la production du 5V. On constate qu’une mesure sur un seul rail ne permet pas de différencier le cas où le rail est négatif (train roulant dans une certaine direction) du cas du train à l’arrêt. Ceci a comme conséquence que lors d’un arrêt, le sens de marche n’est plus connu et les feux avant peuvent alors très bien passer au rouge ce qui n’est pas réaliste. La solution retenue est de doubler le montage ci-contre afin de fournir au PIC sur une seconde entrée l’information de la tension sur le rail2.
Avec ces deux informations E1 et E2 à l'entrée du PIC, toutes les situations peuvent alors être identifiées par le programme. (E = 1, pas de tension au rail, E = 0 tension positive sur le rail).
E1= 1; E2 = 0 : rails1 positif et rails2 négatif → on allume en marche avant
E1= 0; E2 = 1 : rails1 négatif et rails2 positif → on allume en marche arrière
E1= 1; E2 = 1 : rails1 négatif et rails2 négatif → on ne change pas le sens d’allumage des feux (les deux rails ne peuvent pas être négatifs à la fois, l’autorail est donc arrêté)
E1= 0; E2 = 0 : situation en principe impossible (les deux rails positifs en même temps). Toutefois cette situation peut se présenter de manière fugitive à cause de parasites ou de faux contacts sur l’un des rails et la constante de temps du condensateur C. On ignore ces situations en conservant l’état courant des feux.

Cette version de la nouvelle carte est la version 3. Il y a eu quelques tâtonnements à cause de la détection du sens de marche.

Le PIC en version CMS est soudé en premier sur la carte car c'est elle qui permet de relier le PIC au programmateur via les cinq plots carrés alignés en bas à gauche sur la photo.
Le PIC délivre un courant suffisant pour piloter directemnt les leds.

La carte version 3 en cours de montage. Je fait graver les cartes chez JLCPCB qui propose un tarif avantageux, y compris pour une carte mince comme celle-ci qui fait 0,6 mm d'épaisseur.

La carte version 3 est montée et installée en place. J'ai trouvé chez TME des mini connecteurs du même modèle que ceux d'origine. Le changement de carte est donc très simple. On distingue à gauche le pont redresseur (rectangle noir à 4 broches), à sa droite immédiate le régulateur 5V, puis entre les deux lignes blanches, les résistances en série avec les leds, la super capacité de 0,47F, puis le PIC.

Le dessus de l'autorail comporte sous la toiture une goulotte avec le circuit imprimé portant les leds. Emplacement idéal pour placer les ILS. La photo révèle 3 ILS lors d'un essai de cette carte. Au final j'ai simplifié en ne prévoyant que deux commandes indépendantes. Cette 3^e n'apportait rien de nécessaire dans mon cas. Il est troujours possible par ailleurs de modifier le programme en attribuant plus de fonctions à un ILS si besoin.

Profitons de ce bricolage électronique pour ajouter des voyageurs sur les sièges. Cela n'aurait pas de sens d'allumer le compartiment s'il était vide !

Je profite aussi de l'opération pour pousser plus loin le démontage qui peut être mené facilement jusqu'au bout. Je connais à présent l'engin dans tous ses détails.

La carte reste programmable pour corriger d'éventuels bugs ou améliorer le programme. Il suffit pour cela de supprimer des pontages de soudure prévus sur la carte tout à droite.

Après avoir découvert l'insuffisance du test de sens sur un seul rail, j'ai dû refaire la carte. Ici la carte version 4 entièrement soudée, en cours de programmation sur le support relié au KIT-PIC3. Les plots marqués straps prog ne sont pas reliés afin que les composants de la carte ne perturbent pas la programmation du PIC.

Le X2828 en gare de Villard d'Avers

Arrivée en gare de Clérieux

Les cartes sont conçues avec le logiciel ElCanari développé par Pierre et gravées par JLCPCB à qui j'envoie les fichiers Gerber produit par ElCanari. À partir des fichiers Gerbers différentes vues de la futrure carte sont visibles en ligne sur le site de JLCPCB, y compris ces vues réalistes en 3D.