ATTiny85 - Décodeur de fonctions

[clbesson]

Bonjour à tous,

C'est mon premier sujet, je me lance...

Je ne suis pas électronicien de formation, quelques notions de base et j'apprends "sur le tas", en fonction des besoins pour construire un premier réseau HO (de petite taille) en DCC.

Aussi, j'espère que vous me pardonnerez des erreurs, des imprécisions, etc ..., et bien sûr je suis preneur de vos remarques, compléments pour progresser, et de vos questions.

Je remercie Patrick (ramasoft/Le Petit Train du Berry) qui m'a "entraîné" dans ce forum, et qui surtout, par son pragmatisme, ses connaissances et expertises, (et son humour), permet à des moins expérimentés comme moi de progresser significativement dans ce hobby passionnant qu'est le modélisme ferroviaire.


Un peu d'histoire ... :

Ce sujet m'a été inspiré par un tuto de Patrick à propos de l'éclairage d'une voiture voyageur DEV Inox :
Voitures DEV Inox - Éclairage intérieur - Feux de fin de convoi - Améliorations STL - Prise Courant
https://www.youtube.com/watch?v=YGNa4lZWQzk

Possédant des voitures et fourgons jouef, la restauration ou l'amélioration prend certes un peu de temps, mais cela vaut quand même la peine de s'y pencher, car on peut obtenir un résultat plus que correct.

En voyant les prix pratiqués des réglettes (par exemple décodeur ESU ( 50709) à plus de 20€ par voiture), ... , ça commence à faire très chère une rame de 5 à 6 voitures + éventuellement un fourgon à bagages ... .

Le DIY (et le faible coût) étant de mise, je suis parti du principe clairement exposé par Patrick pour tenter de piloter l'éclairage d'une rame formée avec un décodeur de fonctions programmable.
Je souhaitais pouvoir simuler un éclairage néon par exemple à l'allumage, ainsi qu'un fade IN ou fade OUT des feux de fin de convoi, et manipuler à partir d'une MultiMaus (et peut-être plus tard via un soft comme Rocrail).

Le choix restait à faire pour trouver un compromis notamment entre petite taille, prix de revient, faible consommation globale de la rame.
(Je ferai probablement d'ici quelques semaines un autre sujet sur la transformation et du coup la digitalisation de la rame en question).

Habitué des arduinos, le premier choix était orienté vers un pro micro ou pro mini, cependant problème d'intégration, et de consommation globale.

En tentant d'explorer un peu plus ce sujet, j'ai découvert le ATTiny85, très intéressant ... mais peu de sujets sont complets, en tout cas dans les recherches effectuées.


Des références inspirantes sur l'usage du ATTiny85 :

* Endoor: N Gauge Railway : une série de 5 vidéos (je vous mets la première de la série)
https://www.youtube.com/watch?v=JQrcP3Z ... p=iAQBsAgC

* a Leopard's Tail : une série de 4 vidéos (je vous mets la première de la série)
https://www.youtube.com/watch?v=f7LK-K4 ... p=iAQBsAgC

* Christophe Bobille : article récent dans le forum Locoduino
https://forum.locoduino.org/index.php?t ... 6#msg22306
https://youtu.be/gz9cGQeZthU?list=PLLZ9 ... 9sYX-tHEOz

* Patlum (Patrick) du forum :
viewtopic.php?p=73762&hilit=ATTiny#p73762

* Patrick (ramasoft / Le petit train du Berry) : Voitures UIC Jouef - éclairage tactile & aménagement 3D (Schéma de captage et de régulation du 5V)
https://youtu.be/sstGB2jYT-Y

* AMCF 78 - Ligne de train pour Eclairage Intérieur (rajout le 10/06/2026) : éclairage d'une rame en DCC.
Sujet intéressant pour la suite du projet.
https://www.youtube.com/watch?v=2exk2hanKig

Le Principe synthétisé du prototype :

Concrètement, équiper une rame (en cours de transformation) composée de :
* 4 voitures voyageur "Forestier" Jouef (réf 465)

Jouef - Réf 465.jpg

* 1 fourgon à bagages Jouef (Réf 462)

Jouef - Réf 462.jpg

Le fourgon à bagages contiendra le décodeur, sera éclairé intérieurement par une bande de LEDS, avec des feux de fin de convoi, et fournira le "GND général" et le signal data commun pour chaque voiture.
Chaque voiture voyageur captera le DCC pour alimenter une bande de LEDs, pilotée en ON/OFF par un transistor à l'aide du signal data (modulé pour le fade IN / fade OUT) provenant du décodeur.


Choix personnel du Microcontrôleur (Mc) :
ATTiny85, uniquement en 8 pins PDIP. Raisons principales : intégration facile, faible consommation, bootloader rapide, 4 pins utilisables pour fonctions dont 2 avec PWM

ATTiny85-PDIP.jpg

Non retenu : ATTiny85 format Digispark, car plus volumineux, bootloader lent au chargement, consommateur, plus onéreux ...

ATTiny85 - Digispark.jpg

Le Mc ATTiny85 en synthèse (beaucoup de présentations notamment sur Youtube), ci-après les ressources qui m'ont été utiles :

* 8 Pins :

ATTiny85-8 Pins.jpg

* Caractéristiques principales du ATTiny85 :
Cf. PDF du Datasheet complet

Atmel-2586-AVR-8-bit-Microcontroller-ATtiny25-ATtiny45-ATtiny85_Datasheet.pdf

* Programmer un ATTiny85 : pour ma part, le plus fiable est avec un arduino UNO en "programmer ISP"
Méthode utilisée : beaucoup de tutos, j'ai suivi en particulier celui-ci de Keon's Lab
https://youtu.be/sycSdI49hlY

Paramètres & Méthode dans Arduino IDE (2.3.9) pour "Burn Bootloader" & "Upload a sketch" (Programme) :
Tools → Board → attiny → ATtiny25/45/85
Tools → Port → COMx (Arduino UNO)
Tools → Programmer → Arduino as ISP
Tools → Processor → ATtiny85
Tools → Clock → Internal 8 MHz
Tools → Burn Bootloader
Sketch → Upload Using Programmer

! Important :
Il est nécessaire de programmer une fréquence interne du ATTiny85 à 8MHz ou 16Mhz pour un usage en décodeur DCC.
Pour ma part 8MHz consomme un peu moins, semble plus stable et suffisante pour traiter les signaux DCC ici.
Il sera nécessaire d'empêcher le RESET de l'ATTiny85 en fonctionnement (Cf. plus loin le schéma du prototype du décodeur).
Par ailleurs, j'ai relevé dans diverses discussions et vidéos que le ATTiny85 pouvait perdre inopinément son programme lors d'une coupure.
Le seul cas pour l'instant que j'ai rencontré est la perte de la fréquence interne (en 16MHz) selon les variations d'intensité (dues probablement à des changements en charge des condensateurs que j'ai opérés lors de mes essais) ; ce qui explique que je suis parti sur une fréquence interne de 8MHz de préférence.


Le schéma du prototype - Présentation & Commentaires :

* Préalable à ce stade de l'expérimentation :
- consommation globale : inférieure à priori à 40mA pour la rame complète (je fournirai des mesures plus précises ulétrieurement)
- le fourgon à bagages :

• 2 Leds 3mm rouges pour les feux de fin de convoi ; une mini bande 12V de 9 LEDs
  1 condensateur de 4700uF semble trop important en "Power Bank" et provoque une instabilité du ATTiny85 au rechargement.
  => je n'ai pas de parade pour l'instant pour passer la barre des 1 à 2 secondes de sauvegarde si micro-coupure.

- chaque voiture voyageur :

• 1 bande 12V de 27 Leds
  Un condensateur de 330uF semble suffisant pour les coupures.
  => je n'ai pas encore vérifié en fonctionnement réel : la simulation montre qu'en cas de coupure du (J)+ seulement ou du (K)- seulement du DCC, la voiture reste alimentée ; par contre en cas de coupure des 2 le condensateur prend le relais.

- la liaison entre chaque matériel roulant : outre un fil "Data commun" pour gérer l'éclairage de chaque voiture, il est à priori également nécessaire de relier le fourgon puis chaque voiture entre elle par un fil qui propage le "GND général" pour un fonctionnement correct des LEDs sans courant résiduel quand OFF.

! Important : je ne suis pas à ce stade suffisamment expérimenté pour déterminer si les valeurs en particulier des résistances et condensateurs, ainsi que la saturation des transistors sont optimales pour les circuits établis.
Ces valeurs sont tirées des schémas de référence de a Leopard's Tail et de Patrick (Eclairage tactile d'une voiture UIC), et ont été ajustées en fonction du comportement observé du prototype.
=> Aussi, si vous avez des commentaires pour améliorer ces circuits, n'hésitez pas à les écrire.

................ Suite dans le prochain post .................

[clbesson]

.... suite : Le schéma du prototype fonctionnel .....

* Les schémas de référence cités et servant de base de conception :
- Celui de a Leopard's Tail :

episode 18 circuit diagram.jpg

- Celui de Patrick (Eclairage tactile d'une voiture UIC) pour la partie captage DCC + stabilisation du 5V obtenu par le régulateur LM7805 (ou 78L05).

LPTDB-Eclairage UIC.jpg

* Le schéma du prototype obtenu (dessiné avec le soft DIY Layout Creator) :

ATTiny85 - DCC Decoder function - V1.jpg

Le ZIP du fichier DIY LC ....

ATTiny85 - DCC Decoder function - V1.zip

* Les composants utilisés (BOM) :

ATTiny85 - DCC Decoder function - V1 BOM.jpg

* Utilisation des Pins du ATTiny85 :
- PIN 1 => reçoit le 5V avec une résistance de 10K pour empêcher le reset du Mc
- PIN 2 => F2 - réservé à l'éclairage intérieur du fourgon - ON/OFF seulement
- PIN 3 => F3 - non utilisé dans ce prototype
- PIN 4 => GND
- PIN 5 (PWM) => F0 - réservé aux feux de fin de convoi du fourgon - Fade IN & Fade OUT par programme
- PIN 6 (PWM) => F1 - réservé à l'éclairage intérieur des voitures voyageurs - chaque voiture est reliée pour transmettre la data à la suivante. simulation à l'ouverture d'un néon et Fade OUT par programme
- PIN 7 => réservé à l'interruption gérant le message DCC
- PIN 8 => reçoit le 5V régulé par le LM7805 (ou smd 78L05)

* La LED témoin verte : sera supprimée dans le décodeur final.

* Le Fourgon à bagages (ou voiture de queue) : les LEDs des feux de fin de convoi et d'éclairage intérieur sont alimentées directement à la sortie du pont de diodes pour "soulager" le Mc ATTiny85. (Cf. schéma de référence de a Leopard's Tail )

* Luminosité des LEDs : au vu du faible coût, je choisis systématiquement de mettre un potentiomètre 10K au lieu d'une résistance, ce qui permet de régler un peu plus pratiquement la luminosité.

* Le transistor BC547(B) : j'ai mis une résistance de base de 2,2K. Le résultat obtenu est OK.
Cependant, cette valeur n'est peut-être pas optimale pour obtenir le meilleur fonctionnement du transistor selon le circuit d'éclairage fourgon ou voiture.
Comme écrit dans le post précédent, je ne suis pas assez expérimenté pour confirmer, cependant en modifiant cette valeur de résistance j'ai un fonctionnement stable.

* Choix de la diode 1N914 et du pont de diodes DB107 ou DB207 : le résultat obtenu est globalement Ok. Là encore, il y a peut-être plus rapides, n'hésitez pas à le préciser ... .

* Les condensateurs non polarisés en entrée/sortie du régulateur 5V et en entrée du 5V du ATTiny85 : comme relevé dans la vidéo de Patrick (éclairage voitures UIC ...), il est nécessaire de les mettre au plus près des Pins concernés pour éviter les oscillations et donc des instabilités .... (merci Patrick, cela m'a réglé des soucis au passage, par contre je n'ai pas de 330nF pour l'instant ....).

.......... Prochain post : illustration du fonctionnement obtenu (photos, (vidéo si je peux), et programme IDE basique utilisé avec quelques explications ...... suite demain dimanche probablement .....

[Amigorl]

Félicitations pour la présentation très précise et complète de ce projet très intéressant.

Je suis impatient de voir la suite

[ramasoft]

Très intéressant tout ça

Sinon, la résistance de base n'est pas vraiment critique. Elle doit être suffisante pour que le transistor soit en régime de sursaturation.
Le calcul théorique fait appel à la tension de commande (5V) et le courant requis par la charge: une LED de 20mA dans l'exemple.
Les transistors de signal comme le BC547 que j'utilise beaucoup supportent jusqu'à 100mA.
Donc au maximum avec 100mA de charge à commuter et un coefficient de sursaturation de 20 on a Ib = 100mA / 20 =5 mA (le maxi indiqué dans les datasheet)
Ce qui donne avec 5V de tension de commande 5-0,7V / 0,005 = 4,3/0,005 = 860 Ω
Donc ta valeur de 2,2k est suffisante pour une charge de 40mA mais en général, pour ne pas s'embêter, on met simplement 1kΩ qui assure la tranquillité.

Avec 1kΩ le courant de base sera de 5V-0,7V / 1000 Ω = 4,3 mA ce qui permet de saturer le transistor très solidement quelle que soit la charge à commuter. Pour le BC547 le courant maxi de base est de 5mA donc on est dans les clous.
En plus le transistor ne chauffera pas au niveau de la base et chauffera moins au niveau du collecteur.

Diapositive18.JPG

Pour le condensateur de 330nF ... moi non plus je n'en avais pas et j'ai mis des 470nF ...


C'est bien, ça va faire encore un truc à expérimenter

Je suis impatient de voir la suite

+1

[clbesson]

Merci à tous les deux pour vos encouragements.

Merci Patrick pour ton aide, je vais "bosser" sur les formules ... , et effectivement réadapter quelques valeurs ....

[philippe017]

Magnifique boulot Je suis impatient de voir la suite.

[clbesson]

Merci Philippe de ton encouragement

[likiki]

Sujet très intéressant.

Je vais regarder cela de plus pret quand j'aurais 5 mn.

[C2Vues-BricoTrain]

Belle présentation.

[likiki]

Je viens d'essayer d'assimiler cela. Les possibilités sont infini avec ces petits microcontrôleurs.

[clbesson]

..... Quelques modifications dans le schéma du prototype :

* remplacement des résistances bases des BC547B en mettant des 1K comme indiqué par Patrick
* le GND en sortie du DB107 est relié au plus près entre le GND du LM7805 et le GND du ATTtiny85 (PIN 4) ; et le GND à propager aux voitures voyageurs est pris directement en sortie du ATTiny85 (PIN4). (Modification vérifiée et amenée par la conception du PCB qui est en cours ...).

Schéma du prototype Version V1.1 :

ATTiny85 - DCC Decoder function - V1.1.jpg

Le ZIP du fichier DIY LC ....

ATTiny85 - DCC Decoder function - V1.1.zip

Liste des composants du prototype Version V1.1 :

ATTiny85 - DCC Decoder function - V1.1 BOM.jpg

[clbesson]

Merci Christian et Fernando
Effectivement, d'énormes possibilités ...

[clbesson]

* Une photo du prototype V1.1 fonctionnel sur bredboard :

Bredboard Proto V1.1.jpg

* Une photo de la consommation du proto V1.1 :
A retrancher la consommation de la MultiMaus à priori près de 10mA. Je fournirai des mesures plus précises une fois le PCB achevé et sur rail ...

Conso Proto V1.1.jpg

* Une petite vidéo ... (je tiens le téléphone d'une main et la multimaus de l'autre ...) :

20260607_191045.mp4

[patrice_b]

Dossier impeccable, bravo !

[C2Vues-BricoTrain]

Démonstration magistrale, tests concluants.

[ramasoft]

Après faut quand même voir ça en situation réelle, avec les pertes d'alimentation en roulant.
L'avantage du système avec une ligne de train où tout est pris sur le décodeur de la motrice, c'est qu'on peut avoir un bogie capteur sur la motrice + un ou deux sur la 1ère voiture si bien que la perte d'alimentation est quasi impossible.
Et avec les attelages magnétiques c'est bien plus fiable qu'un décodeur de fonction alimenté par une seule prise de courant.
Pour l'ABC, il suffit juste de faire les réglages avec la rame complète pour tenir compte de l'empattement électrique allongé.
Mais ton système est prometteur et je vais suivre ça avec intérêt

[Lherve54]

UN sujet a suivre !!

[clbesson]

Après faut quand même voir ça en situation réelle, avec les pertes d'alimentation en roulant.
L'avantage du système avec une ligne de train où tout est pris sur le décodeur de la motrice, c'est qu'on peut avoir un bogie capteur sur la motrice + un ou deux sur la 1ère voiture si bien que la perte d'alimentation est quasi impossible.
Et avec les attelages magnétiques c'est bien plus fiable qu'un décodeur de fonction alimenté par une seule prise de courant.
Pour l'ABC, il suffit juste de faire les réglages avec la rame complète pour tenir compte de l'empattement électrique allongé.
Mais ton système est prometteur et je vais suivre ça avec intérêt

Merci Patrick
J'avoue ne pas être à l'aise pour modifier les quelques motrices que je possède, mais j'y ai aussi pensé.
Je suis en train de finaliser le PCB de ce proto pour voir en conditions réelles, et effectivement voir si je pousse plus loin ou pas pour généraliser.
En tout cas faire cet exercice est très formateur.

[clbesson]

Merci à tous de vos encouragements !

[clbesson]

.... Dernier volet de cette première étape .....

* Le programme du prototype V1.1 :

Le programme utilisé ici est celui à l'origine de a Leopard's Tail cité plus haut en référence.
Utilisation de la librairie NmraDcc.h habituellement utilisée pour un arduino.

Les modifications apportées permettent d'illustrer l'essentiel du fonctionnement souhaité :
- Commentaires apportés
- Affectation des 3 fonctions utilisées
- Clignotement des LEDs pour valider le fonctionnement de l'ATTiny85 à l'ouverture
- Rajout des Fade IN / OUT pour feux de fin de convoi
- Rajout d'une esquisse d'un scintillement intérieur voitures voyageurs à l'ouverture + Fade OUT

A noter que son auteur avait prévu de pouvoir modifier les CVs du décodeur écrits dans l'EEPROM, mais cela ne fonctionne pas après essai, et de plus provoque une surconsommation.
Pour l'instant, ces points ne me paraissent pas très utiles, je les ai "neutralisés".

* Le fichier .INO du proto V1.1 en l'état :

ATtiny85_DCC_Decoder_function_V1_1.ino

..... Deuxième étape ; La suite (en cours) :
- réalisation du PCB du prototype v1.1 adapté au fourgon Jouef ; le fourgon est déjà adapté pour le recevoir
- test de roulage pour le fourgon seul
- finalisation du PCB pour l'éclairage des voitures voyageurs (en grande partie déjà fait et en place à partir du schéma de Patrick). Reste l'intégration du transistor et des 2 fils (GND et F1/PIN 5) à propager. je ferai simple pour l'instant.

... J'essaie d'obtenir un premier résultat en réel d'ici fin de semaine (un peu hâte aussi de voir) ...

...

[Amigorl]

Bonjour,

Ce sujet intéressant pour mes projets possiblements à venir m'a amené à visionner les YT du Léopard.

Il en ressort 4 points me concernant particulièrement :

1) Comme j'avais indiqué sur un sujet concernant les décodeurs de fonction diy, j'utilisais la bibliothèque Minabay, efficace mais ne permettant pas de jouer avec les CV ni de changer facilement l'adresse du décodeur sans téléverser le sketch. La question d'utiliser plutôt la bibliothèque NmraDcc s'était posée et les publications du Léopard confirment que pour mon utilisation il serait préférable d'utiliser cette dernière.

2) La programmation des CV implique la nécessité de générer un retour (ACK) via des impulsions en consommation de courant supérieures à 60ma (j'ignorais cet aspect du DCC/CV). D'où les petits bonds que font les locos lors de la programmation des décodeurs, le moteur consommant plus de 60ma...
Cela explique aussi pourquoi, avec le montage proposé, la programmation CV ne fonctionne pas. Leopard a du sacrifier une gpio pour générer cet ACK via une petite résistance, limitant ainsi à 3 sorties de fonctions au lieu de 4. Dommage mais nécessaire ? Chacun aura un avis selon le cas d'utilisation.

3) Pas d'isolation galvanique entre le DCC Rail et l'entrée gpio DCC logique de l'Attiny ! Directement une résistance et une diode, ça m'interpelle en tant que modeste électronicien amateur bien que j'avais déjà vu un tel montage sur la toile.
Personnellement j'utilise toujours des optocoupleurs 6N137 ou TPL2601 plus rassurants mais plus encombrants !
Qu'en penser ?

4) D'où la question de la miniaturisation de tout ça.
Composants SMD ? Probablement...
Une fois l'Attiny85 SMD soudé, comment le reprogrammer ?
A moins d'utiliser ça :

Screenshot_2026-06-08-20-58-13-514_com.qwant.liberty.jpg

Mais à condition d'équiper les pins gpio de résistances de valeur suffisante afin d'isoler les étages de sortie des pins en mode programmation SPI : je n'ai pas essayé.

Voilà... Si cela peut faire avancer la réflexion générale sur le sujet.

Les sachants calés en électronique pourraient peut être nous éclairer ?

[ramasoft]

3) Pas d'isolation galvanique entre le DCC Rail et l'entrée gpio DCC logique de l'Attiny ! Directement une résistance et une diode, ça m'interpelle en tant que modeste électronicien amateur bien que j'avais déjà vu un tel montage sur la toile.
Personnellement j'utilise toujours des optocoupleurs 6N137 ou TPL2601 plus rassurants mais plus encombrants !
Qu'en penser ?

Qu'en penser ...
Que c'est clairement ce qu'il ne faut pas faire !
Il faut impérativement utiliser un optocoupleur en interface qui va isoler du DCC

Attention aux schémas qu'on trouve ici ou là sur le net et surtout sur YT ...

Pour la taille il y a le 6N137SM en SMD qui est plus petit.

[clbesson]

Rémy, Patrick, merci infiniment pour ces points qui complètent la réflexion en cours.

Je suis de votre avis, beaucoup de sujets sur YT ou internet ne sont pas complets, ou s'ils l'apparaissent, ne fonctionnent pas comme attendu voire pas du tout.

Point 1 de Rémy : ravi si cela t'a apporté une nouvelle piste

Point 3 de Rémy : perso, je ne suis même pas électronicien amateur ... , et vos contributions apportent beaucoup ...

Justement, hier, en concevant le PCB du décodeur, je me suis aussi posé cette question de l'optocoupleur.
Mes quelques décodeurs DIY sont conçus avec un 6N137 au départ, et je suis en train effectivement de regarder pour prendre en compte cela.

Du coup, j'avais aussi cité le travail de Endoor: N Gauge Railway au début. Il était parti avec un schéma basé sur un optocoupleur (vidéo N°2 de la série), qu'il a ensuite enlevé pour se ramener au schéma présenté au départ dans ce sujet.
Je vous mets une esquisse tirée de sa vidéo. je vais regarder cela d'ici demain.

ATTiny85-ENDOOR.jpg

Point 2 de Rémy : Pour les CVs, ici perso, cela ne me dérange pas d'avoir les valeurs en dur dans ce type de configuration et pour cette utilisation.

Point 4 de Rémy : dans le prototype en cours (spécifique au fourgon utilisé à ce stade ; me sert de lest en même temps ....), seul le régulateur 5V est prévu en SMD pour l'instant.

Concernant la programmation du ATTiny85, je ne le soude pas directement sur le PCB.
Je le monte sur un DIP8, ce qui permet de l'enlever et de le reprogrammer facilement avec un arduino UNO si besoin.

[Amigorl]

Super ces réponses, cela apporte de l'eau à mon moulin.


Pour l'Attiny85, je faisais allusion à la version SMD donc soudée obligatoirement....

A voir, je testerai assez prochainement, je possède la dite pince sop8......

[clbesson]

Super ces réponses, cela apporte de l'eau à mon moulin.


Pour l'Attiny85, je faisais allusion à la version SMD donc soudée obligatoirement....

A voir, je testerai assez prochainement, je possède la dite pince sop8......