Jusque là, j'avais deux sortes d'éclairages pour illuminer le réseau : la lumière par ampoules et tubes alimentés sur le 220V et commandée par un interrupteur à l'entrée de la pièce et un rubans de leds RVB me permettant de faire les effets de soleil couchant (et levant). Depuis longtemps un point me chagrinait concernant les couchers et levers de soleil. Il fallait commencer par éteindre la lumière principale de la pièce pour passer à l'éclairage uniquement par les rubans de leds RVB. Or ces derniers donnent une intensité lumineuse très inférieures à celle de l'éclairage de la pièce. Lorsqu'on pratique un coucher de soleil on commence donc par avoir une brusque baisse de lumière au moment du passage de l'éclairage par les lampes à l'éclairage par le ruban RVB.

Pour la description de l'installation d'origine, se reporter aux articles suivants :

— L'éclairage de la pièce ;
— Un éclairage nocturne ;
— Nuit d'orage sur Clérieux.

L'utilisation de rubans à leds RVB présente l'avantage de produire une lumière de couleur pouvant varier du blanc au bleu nuit en passant par les tons rouge-orange du couchant. Par contre ce type de leds n'est pas disponible avec une puissance aussi forte que celle des leds blanches destinées à éclairer. L'idée est d'ajouter dans la pièce des rubans de leds blanches de forte puissance en conservant les deux types d'éclairages déjà en place et piloter toutes ces sources de lumière de façon à obtenir l'effet souhaité de régularité lors du coucher de soleil et du lever. J'ai ajouté 24 m de rubans à leds blanches de fortes intensités, ce qui me permet un raccord progressif de bout en bout entre le plein jour et la nuit.

— Choix des rubans,
— Installation des rubans à leds blanches au dessus du réseau (longueur d'environ 24m),
— Révision de la carte électronique de commande afin qu'elle pilote les nouveaux rubans en plus des rubans RVB,
— Prévision d'une alimentation de puissance pour ces nouveaux rubans,
— Modification et enrichissement du programme actuel pour prendre en compte ces nouvelle fonctions.

Différents petits essais ont conduit à retenir le rubans suivant qui éclaire à 180°. Il donne 1060 lm/m. Avec 24 m on a alors 25440 lm ce qui est plus que l’éclairage 220V actuel. C'est une lumière Blanc ambiant obtenue par 480 leds par mètres. La lumière est continue grâce à la matière de diffusion qui recouvre toutes les leds. Le ruban est sécable tous les 5cm ce qui rend facile la maintenance en remplaçant un segment qui viendrait à lâcher.
Lien sur le site de TME : Ruban à leds blanches

Les rubans consomment 0,5A sous 24V de sorte que la consommation totale est de 12A. Il faut une alimentation capable de délivrer un tel courant. J'ai retenu ce modèle disponible chez TME. Cette alimentation à découpage donne jusqu'à 16,7A sous 24V.

Dans un premier temps je songeais ajouter une carte à celle existante, dédiée uniquement aux nouveaux rubans. En fait c'était bien plus simple de repenser totalement la carte d'origine et d'en créer une toute nouvelle prenant en charge toutes les sources lumineuses. On évite ainsi d'avoir à gérer la communication entre les deux cartes, ce qui aurait pu se faire via le bus CAN mais bien plus compliqué à mettre en œuvre qu'une gestion par une seule carte avec un seul micro-contrôleur. Choix qui se justifie d'autant plus que la nouvelle carte peut trouver sa place dans le boîtier d'origine à l'emplacement de l'ancienne.

Ci-contre la photo de l'ancienne et de la nouvelle carte. Cette dernière est un peut plus longue afin de recevoir les composants de commandes des nouveaux rubans.

Le boîtier d'origine ouvert montre l'alimentation de puissance du ruban RVB avec à gauche la carte d'origine gérant ce ruban et à droite la nouvelle carte qui trouve sa place.

L'alimentation 24V, 16,7A.

Présentation de la nouvelle carte dans l'ancien boîtier. J'en profite pour améliorer la conception. Les 3 leds de contrôle sont maintenant visibles de l'extérieur sans avoir à ouvrir le boîtier. Il en est de même des dip-switch qui permettent pour les test divers modes de fonctionnement. La photo centrale montre les prises vertes pour les nouveau rubans et à côté les connecteurs RJ11 pour le bus CAN.

La nouvelle carte propose 3 fonctions principales : commande du ruban RVB en intensité et en couleur, commande de la lumière 220V de la pièce en tout ou rien, commande séparée en intensité de 4 rubans blancs de puissance. Les deux premières fonctions sont identiques à celles de la première carte. Pour la commande séparée des 4 rubans blancs, leur luminosité est gérée par une PWM. Le micro-controlleur PIC 26K80 utilisé (comme sur l'ancienne carte) peut délivrer jusqu'à 5 PWM ayant chacune un rapport cyclique qui lui est propre ce qui permet un réglage de la lumière pour les 4 rubans séparément.
Ci-contre la vue de la carte montre l'utilisation de 4 N-MOSFET capables chacun de délivrer 100A sous 40V (IXTP100N04T2). Ils sont pilotés par 2 drivers de mosfet IR4427PBF recevant les PWM du PIC.
Vu les courants importants à conduire, les pistes concernées du circuit imprimé ont été dimensionnées en conséquence et laissées cuivre nu afin d'épaissir la piste par étamage généreux. Elles sont bien visibles sur l'image ci-contre en vert clair et la vue 3D ci-dessous. Le pilotage des rubans se fait par le pôle négatif ce qui explique les 4 sorties Ground. Les connections marquées Gnd sont reliées au moins de l'alimentation de puissance. Les rubans quant à eux sont reliés en permanence au plus de l'alimentation.

Vues en images de synthèse du circuit avant fabrication, donnée en ligne par le fabricant (JLCPCB)
Cela permet un contrôle qu'on a bien envoyé le bon fichier Gerber !

Il a bien sûr fallu adapter le programme pour la nouvelle carte. Concernant la commande du ruban RVB et de l'éclairage en 220V de la lumière de la pièce, le programme ne demandait guère de changement sinon revoir le rôle des ports de sortie du PIC car il a fallu réorganiser tout cela afin de libérer les sorties capables de produire une PWM.
Pour les rubans blancs il a fallu écrire les programmes permettant de les allumer avec une intensité données.
Le plus gros du travail réside surtout dans la ré-écriture des fonctions de lever et coucher de soleil mettant en jeux ces nouveau rubans. Le programme réalise un fondu-enchaîné entre les rubans blancs de puissance et le ruban RVB allumé en blanc, puis enchaîne, comme dans la première version, avec un dégradé de couleur depuis le blanc jusqu'au bleu nuit en passant par les oranges du couchant.
La structure générale de cet algorithme a été entièrement revue pour rendre le programme plus lisible et modifiable. Un compteur général de temps est décrémenté et selon l'instant considéré, on réalise telle ou telle action sur les rubans (incrémentation/décrémentation de la lumière). Cette structuration m'a permis facilement d'introduire un décalage temporel dans les commandes de rubans blanc. Ces quatres rubans sont disposés parallèlement les uns aux autres au dessus du réseau selon une direction, disons nord-sud. On peut ainsi décaler lors du coucher de soleil la baisse de lumière entre l'est et l'ouest en commençant par diminuer la lumière à l'est. On réalise bien sûr un décalage similaire pour le lever du soleil en allumant d'abord du côté est avant le côté ouest.

Représentation graphique du coucher de soleil. Le décalage dans le temps des 4 rubans blancs n'est pas représenté. Au départ les rubans blancs sont au maximum. On fait décroitre leur luminosité et le relais est pris par le ruban RVB. Pour celui-ci, la partie de 0 à 255 est une coissance de luminosité en restant dans le blanc. De 255 à 3x255, la décroissance du ruban RVB se fait ensuite en luminosité mais avec changement de couleur pour passer par les tons rouges et finir par le bleu foncé.

Au niveau des boutons de commande disponibles en façade du réseau je n'ai rien changé : un bouton blanc et un bouton bleu. Par contre l'automate d'états finis qui permet leur gestion est légèrement modifié. Lorsqu'on entre dans la pièce, on allume la lumière avec l'interrupteur ordinaire à côté de la porte (lampe et tube leds 220V). Il n'est pas nécessaire d'allumer le réseau du train pour voir clair dans la pièce ! Ensuite à l'allumage du réseau, l'éclairage blanc par les 4 rubans à leds est activé (au maximum) et l'éclairage de la pièce est éteint. Ceci concentre la lumière sur le réseau. Le schéma précise exactement les différentes commandes possibles avec les 2 boutons. Les flèches vertes sont automatiques et ne nécessitent pas d'actions de l'utilisateur. Elles correspondent à des états non stables de l'automate (Coucher de soleil et éclairs).
L'état Pause permet d'arrêter temporairement le coucher du soleil pour profiter plus longuement d'un certain éclairage. Le coucher reprend ensuite là où il en était avec le bouton bleu.

Comme pour le ruban RVB, j'ai collé les rubans à leds sur une goulotte en plastique vendue pour réaliser des lignes électriques. La goulotte sert de support et aussi elle permet de passer les câbles d'alimentation des rubans. Il est précisé sur la fiche du produit qu'il ne faut pas alimenter plus de 5 m de ruban car au delà le courant devient trop intense pour les pistes imprimées du ruban. Il est donc nécessaire de doubler le ruban par deux fils de cuivre de bonne section afin d'alimenter les 24 m.
J'ai en fait séparé les 24 m en 4 rubans de 6 m chacun environ, commandés séparément comme indiqué dans le paragraphe sur la carte. Il y a deux lignes parallèles de rubans de 12 m environ, chacune portant deux rubans séparés qui se suivent. À l'origine de chacune des deux lignes j'ai 4 fils et à la moitié seulement 2 afin de commander séparémént les 4 rubans.

Il y a deux goulottes parallèles, chacune portant deux rubans séparés qui se suivent. Dans une goulotte quatre fils de diamètre 1,8mm distribuent le 24V aux 2 rubans. À chaque extrémité d'une goulotte deux petits fils souples sont soudés au ruban.

Arrivé à la moitié de la longueur seuls 2 fils sont nécessaires, il n'y a plus qu'un seul ruban à alimenter

Un domino de deux éléments ou de quatre éléments établit la liaison entre deux barrettes.

Les barrettes sont suspendues par des crochets et ficelles. Une barrette est facile à démonter en dévissant les deux dominos et en la décrochant. On peut ainsi aisément remplacer une section de 5 cm de ruban si une led venait à ne plus fonctionner. Les segments de 5 cm de ruban étant alimenté en parallèle, une panne d'une led en un point n'impacte que le segment, le reste du ruban se maintenant allumé.

L'installation des rubans exige de travailler au dessus du décor déjà en place. L'accès se réalise en installant ma passerelle réalisée sur mesure. Elle permet d'accéder par au dessus en tout les points du réseau.

La passerelle se place sur n'importe quel côté du réseau.

Une fois monté sur la passerelle je suis relativement à l'aise pour travailler.

Le plus délicat est de monter ou descendre de la plate-forme. J'ai donc intérêt à bien réfléchir à tous les outils ou éléments dont j'ai besoin afin de ne pas être obligé de redescendre trop souvent !

La vue de la passerelle est inhabituelle, c'est l'occasion de faire quelques photos aériennes.

Le nouvel éclairage donne une luminosité sensiblement identique à celle donnée par l'éclairage 220V de la pièce. Le passage de l'un à l'autre se fait à l'allumage du réseau.

Vue d'ensemble en entrant dans la pièce avec de gauche à droite l'éclairage 220V de la pièce, le nouvel éclairage par rubans blancs à leds, la conjonction des deux à la fois. À la mise sous tension du réseau on obtient l'effet de la seconde photo. La luminosité sur le réseau est du même ordre que celle d'origine (présentée sur la photo 1) mais elle concentre davantage les regards sur le réseau du fait que le dessus de la pièce n'est pas éclairé. L'option des 2 éclairages simultané (photo 3 de droite) est intéressante pour avoir une luminosité maximale, par exemple pour prendre des photos.

Vidéo montrant un coucher de soleil sur Clérieux. On passe de manière continue de l'éclairement maximal à la nuit.

Le lever de soleil est lui aussi sans rupture jusqu'à la luminosité maximale.

J'ai bien sûr conservé l'effet d'orage sur Clérieux.

Coup d'œil sur les rubans de leds pour montrer le fondu-enchaîné du blanc avec le RVB.