Montaż własnego oświetlenia w wagonach skali N

Od dłuższego już czasu chciałem wyposażyć moje wagony pasażerskie w skali N w oświetlenie wewnętrzne. Mogłem oczywiście kupić gotowe zestawy przygotowane przez producentów wagonów i w miarę prosty sposób je zamontować, ale nie zrobiłem tego z powodów opisanych tutaj. Takie podejście do sprawy zmusiło mnie więc do poszukiwania własnego rozwiązania.

Skala N jest bardzo trudna, jeśli chodzi o umieszczanie czegokolwiek wewnątrz wagonów. Dostępna przestrzeń jest niezwykle mała. Wiedziałem więc, że będę musiał starannie dobierać komponenty, których użyję. Paski LED są bardzo tanie i mają ok. 9mm szerokości, więc wydawały się dobrym wyborem na początek. Ale oczywiście wiedziałem, że na samych paskach raczej się nie skończy.

Moja pierwsza próba była bardzo prosta. Użyłem paska LED o długości 3 segmentów (czyli jakieś 15 cm) i podłączyłem jeden rezystor w szeregu. Montaż był raczej bezproblemowy, jako że taśma LED jest samoprzylepna po drugiej stronie. Wyglądało to następująco:

Sam pasek LED i rezystor 4.7kOhm

I naprawdę działało, co widać na poniższym filmie sprzed ponad roku:

Ale oczywiście to rozwiązanie było zbyt proste, żeby być też dobre. Miało dwie podstawowe wady:

• światło w wagonie było aktywne tylko w jednym kierunku jazdy, co wynikało z tego, że LEDy wymagają określonej polaryzacji
• światło migotało gdy tylko tory nie były super czyste

Musiałem więc spróbować czegoś nowego i stworzyłem układ, który powinien działać lepiej. Dodałem dwa mostki prostownicze (dwa, nie jeden, aby zmniejszyć ilość wymaganych kabli) oraz kondensatory. Elementy były typu SMD i były wystarczająco małe. Wyglądało to tak:

Kondensatory 2x100uF

Warto zwrócić tu uwagę na mostki prostownicze na końcach paska LED. Przylutowałem je pod kątem 90 stopni, żeby pasowały do kształtu wagonu. Jest to w końcu skala N i trzeba dostosować się do dostępnego miejsca. Muszę przyznać, że dołączenie ich pod dokładnie wymaganym kątem było dość trudne.

Wynik był oczywiście lepszy niż w pierwszym podejściu. Światło było aktywne niezależnie od polaryzacji. To było dla mnie ważne, jako że wtedy używałem już sterowania DCC. A LEDy migotały też dużo mniej dzięki dołączonym kondensatorom. Gdyby tylko lutowanie było łatwiejsze...

Mniej więcej w tym czasie zacząłem też poważniej eksperymentować z samym schematem elektrycznym. Odkryłem, że moje obecne rozwiązanie nie jest pod tym względem optymalne ze względu na błędne umieszczenie kondensatorów. Powinienem był bowiem dodać dodatkowy rezystor pomiędzy nimi a LEDami, aby wydłużyć czas rozładowania. Dokładnie tak jak opisałem to tutaj.

Taki układ byłby jednak niesamowicie trudny do zlutowania na pasku LED. I dlatego też postanowiłem użyć płytki PCB jako bazy zamiast samego paska. Nie wiedziałem prawie nic o PCB, więc zakupiłem płytkę uniwersalną i zbudowałem na nie mój układ. Myślę, że tym samym mogłem naruszyć prawa patentowe dr Frankensteina.

Jeden kondensator 100uF w tym układzie daje lepszy efekt niż dwa w układzie poprzednim

Było to niesamowicie trudne do zlutowania. Zrobienie tego jednego egzemplarza zajęło mi cały dzień. Czy działało dobrze? O tak, działało dokładnie tak jak chciałem. Bezbłędna praca w obu kierunkach i w zasadzie żadnego widocznego migotania światła.

Ale ten wysiłek lutowania był nie do zaakceptowania. Musiałem wymyślić coś lepszego. Właśnie wtedy jeden z moich kolegów zasugerował stworzenie własnej płytki PCB.

To oczywiście również był temat, o którym wiedziałem niewiele. Ale okazało się, że to wcale nie jest takie trudne. W dwa wieczory udało mi się stworzyć projekt mojej własnej płytki i zacząłem szukać możliwości jej wytrawienia.

Płytka zaprojektowana jest w taki sposób, aby można było ją przyciąć na dowolną długość

Miłym zaskoczeniem okazało się to, że wytwarzanie płytek PCB wcale nie jest drogie. Udało mi się znaleźć osobę, która mogła to wykonać w cenie 6zł za sztukę. Płytki dotarły dwa tygodnie później:

Może nie wyglądały super pięknie, ale nie miały też żadnych prawdziwych wad. Jak tylko znalazłem trochę czasu, od razu zacząłem lutować.

I ku mojemu zaskoczeniu (ponownie!) okazało się, że montaż elementów na tego rodzaju płytce jest niezwykle prosty. Zbudowałem całość w mniej niż godzinę. I, co widać dość wyraźnie, całość wygląda całkiem ładnie pomimo mojej niewielkiej wprawy w lutowaniu.

Do połączenia z kołami potrzebny jest giętki przewód. Ja użyłem kabelków wyciągniętych ze starych słuchawek.

Oczywiście układ ten działa świetnie, tak jak zresztą oczekiwałem... Planuję zamontować takie oświetlenie we wszystkich moich wagonach pasażerskich.

***

Zajęło mi ponad rok wymyślania, zbierania informacji oraz eksperymentowania zanim udało mi się stworzyć oświetlenie, z którego jestem zadowolony. Teraz jednak jestem w stanie zbudować potrzebny układ w mniej niż godzinę z kosztem poniżej 15zł. Chyba nieźle jak na kogoś, kto zaczynał niemal od zera.

Poniżej wideo pokazując dwa wagony tego samego typu - jeden wyposażony w moje pierwsze oświetlenie, drugi w ostatnie. Albo mówiąc inaczej: porównanie wagonu migoczącego z wagonem oświetlonym stabilnie: