TZ001-3 Lampeggiatore led carri coda

Questo circuito si rivolge a tutti i fermodellisti che conoscono (anche poco) l’ elettronica.

Passeggiando nelle stazioni, succede spesso di vedere dei treni merci fermi con dei lampeggiatori posizionati sull’ ultimo carro, questi lampeggiatori inizialmente erano costituiti da lampadine lampeggianti alimentate a pile di grande capacità (prodotte un tempo da Superpila) e sostituivano le più vecchie lampade a olio.

lampeggiatoreEC

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Verso la metà degli anni 70 del secolo scorso fecero la loro comparsa i lampeggiatori allo xeno, dello stesso tipo usato nelle discoteche come luci stroboscopiche, ma alimentate in bassa tensione.

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Il circuito era abbastanza complesso in quanto era presente una o più pile (o batterie ricaricabili) che alimentavano un piccolo inverter, il quale elevava la tensione da 6 o 12V fino al valore ottimale compreso tra 180V e 400V a seconda del tipo di lampada, un oscillatore (solitamente a diodi DIAC) produceva l’ innesco di un SCR che provocava a sua volta la scarica di un condensatore (tra i 100nF e 1uF) sul primario di un trasformatore di innesco a sua volta collegato alla lampada, il quale provocava la ionizzazione del gas contenuto all’ interno che si accendeva producendo il lampo.

Col tempo queste lampade iniziarono a mostrare i segni dell’ età e certi ricambi non furono più reperibili che ecco apparire inizio 2000 i primi lampeggiatori a led, questi usano gli stessi led rossi a alta luminosità montati anche su molte auto e moto come luci di posizione e stop, essi sono dotati di una grande luminosità e un basso consumo, ma il vantaggio è che reggono picchi di corrente molto elevati ma per tempi brevi.

Grazie ai led ultraluminosi e un circuito molto semplice (tutto in bassa tensione) è stato possibile raggiungere quell’ affidabilità e efficienza prima impensabili, ma ecco l’ idea:

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Se avviene nella realtà, perché non farlo anche sui plastici?

Così mi sono messo al lavoro provando varie tecniche, operazionali, C/MOS, soli transistor ecc alimentazione a pile grossi condensatori o dai binari, alla fine ecco trovata la soluzione più semplice.

Se il treno viaggia o è sotto tensione, allora si può sfruttare l’ alimentazione dai binari, se invece il vagoncino giace fermo in uno scalo o su un binario morto, meglio usare l’ alimentazione a pila ricaricabile.

Pur non ricorrendo alla tecnologia SMD il circuito è abbastanza piccolo da essere inserito in un qualsiasi carro merci a 2 assi (naturalmente in scala H0, per la N bisogna per forza ricorrere all’ SMD), basta solo praticare i fori in corrispondenza dei led e prelevare l’ alimentazione dal binario (se del tipo a operazionali) attraverso le ruote, con valore di C3 e C4 indicati nello schema, il circuito funziona per diverse decine di secondi anche senza alimentazione, questo permette il funzionamento anche col treno in sosta in stazione.

Ecco quindi il primo dei tre schemi proposti, quello a operazionali alimentato dalle rotaie:

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Elenco componenti TZ001:

R1 = 82Ώ 1W                                     C1 = 2,2uF 25V elettrolitico

R2 = 68kΏ 0,25W                               C2 = 100nF 25V ceramico

R3 = 68kΏ 0,25W                               C3 = 1000uF 25V elettrolitico

R4 = 68kΏ 0,25W                              C4 = 1000uF 25V elettrolitico

R5 = 68kΏ 0,25W                               C5 = 470nF 50V poliestere

R6 = 680kΏ 0,25W                             C6 = 100nF 25V ceramico

R7 = 33kΏ 0,25W                               D1, D2, D3 = 1N4148

R8 = 220kΏ 0,25W                             DL1, DL2 = led rossi 3mm

R9 = 100Ώ 0,25W                               U1 = LM324

R10 = 68kΏ 0,25W

I due condensatori C3 e C4 costituiscono un serbatoio di energia che mantengono acceso il lampeggiatore anche in assenza di alimentazione al binario (come la sosta in uno scalo o su un tronchino) o la fermata in stazione, il circuito si adatta bene anche sui Märklin con terza rotaia.

Il primo operazionale crea una tensione di riferimento pari alla metà di quella di alimentazione, il secondo costituisce un oscillatore a onda quadra con frequenza compresa tra i 2 e i 3 Hz.

Dall' uscita di quest' ultimo (pin 7) si ha un' onda quadra con ampiezza variabile, proporzionale alla tensione di alimentazione, allora il gruppo R7, D3, D4 e il terzo operazionale provvedono a stabilizzarla per ottenere un' onda quadra a ampiezza costante.

L' ultimo operazionale costituisce un derivatore, infatti il condensatore C6 fa giungere al pin 12 quella che matematicamente è la derivata dell' onda quadra, un impulso a durata costante ogni fronte positivo e uno di polarità opposta a ogni fronte negativo, proprio questi impulsi che sono convertiti in corrente dal quarto operazionale che pilota i led.

Nel caso invece di lampeggiatori inseriti in mezzi sempre fermi o non alimentati, la soluzione migliore è quella del sistema autoalimentato a mezzo pila ricaricabile contenuta al suo interno.

In questo caso è stato possibile inserire delle unità a bottone da 3,6V e assicurarne la ricarica attraverso una piccola presa nascosta o dalle stesse rotaie, naturalmente si è reso necessario l’ uso di un piccolo interruttore per l’ accensione.

I componenti migliori per questa applicazione sono i CMOS in grado di lavorare da 3 a 16V, ecco due esempi

Il primo è un lampeggiatore CMOS + 2 TRANSISTOR come disegnato sotto:

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Elenco componenti TZ002:

R1 = 120Ώ 1W                                             C1 = 47uF 10V elettrolitico

R2 = 1MΏ 0,25W                                         C2 = 100nF 12V ceramico

R3 = 390kΏ 0,25W                                       C3 = 47nF 12V ceramico

R4 = 100Ώ 0,25W                                         C4 = 47nF 12V ceramico

R5 = 10kΏ 0,25W                                         C5 = 47nF 12V ceramico

R6 = 10kΏ 0,25W                                          D1, D2, D3 = 1N4148

S1 = microdeviatore a slitta                             DL1, DL2 = led rossi 3mm

B1 = batteria 3,6V NiMH                                 Q1, Q2 = BC237

Minipresa caricabatteria                                  U1 = CD4069B

La batteria B1 mantenuta carica attraverso R1, una volta inserita in circuito attraverso S1, alimenta l’ oscillatore formato dalle prime due porte logiche che

oscilla a sua volta intorno ai 2Hz, le altre quattro porte si comportano da buffer invertenti in modo da fornire dei fronti di salita a gradino in grado di pilotare i monostabili formati da C4 e C5, gli impulsi ottenuti comandano con picchi di corrente le basi di Q1 e Q2 dai quali collettori si preleva la corrente giusta per far dare il colpo di lampo ai led.

Questo circuito funziona anche privo della tensione di alimentazione o confinato in un binario non alimentato.

Il secondo un più semplice lampeggiatore con un solo CMOS:

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Elenco componenti TZ003:

R1 = 120Ώ 1W                                             C1 = 47uF 10V elettrolitico

R2 = 1MΏ 0,25W                                         C2 = 100nF 12V ceramico

R3 = 100kΏ 0,25W                                       C3 = 47nF 12V ceramico

R4 = 100kΏ 0,25W                                        C4 = 47nF 12V ceramico

R5 = 100kΏ 0,25W                                       C5 = 47nF 12V ceramico

R6 = 100Ώ 0,25W                                         D1, D2, D3 = 1N4148

R7 = 100Ώ 0,25W                                          DL1, DL2 = led rossi 3mm

S1 = microdeviatore a slitta                             U1 = CD4584B

B1 = batteria 3,6V NiMH

Minipresa caricabatteria

 

Come il precedente anche questo funziona a batteria, con la differenza che risulta più piccolo, dal momento che al posto del CD4069, ho preferito un CD4584 dove una sola porta è in grado di funzionare come oscillatore, la seconda si comporta da invertitore, la rete C4, D2, R4 e C5, D3, R5 abbinati alle altre 4 porte contenute nello stesso integrato, si

comportano da monostabile bufferato, in grado quindi di pilotare direttamente i led, senza l’ uso dei transistor.

Ecco raffigurato il tutto a montaggio ultimato del lampeggiatore led:

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Naturalmente un circuito simile ma con led blu, può essere inserito all' interno di un blindato della polizia o dei vigili del fuoco, in tal caso ci sono due possibilità, la prima è quella di montarlo sotto il piano stradale e portare all' interno dei veicoli solo i fili dei led, la seconda è quella di inserire tutto il circuito ma senza i condensatori da 1000uF (quelli più grandi) all' interno dell' autoblindo o della cisterna.

 

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