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Générateur impulsions 006
Dernière mise à jour : 05/12/2010Présentation
Ce générateur permet de délivrer des impulsions dont la durée et la fréquence sont calibrées pour piloter une diode laser d'un pointeur laser 1 mW ou 5 mW, en vue d'en augmenter sensiblement la puissance lumineuse sans pour autant réduire trop sa durée de vie. Il permet de faire travailler la diode laser avec un courant direct élevé mais avec un rapport cyclique faible, de l'ordre du pourcent. D'un point de vue visuel, on peut faire "flasher" le faisceau laser (comme un stroboscope) à une vitesse pouvant varier de quelques flashes par seconde à quelques dizaines de flashes par seconde. Pour des questions de précision, j'ai fait appel à un petit composant programmable de type PIC, mais un montage avec des monostables de type CD4538 (voir page Générateur impulsions 005) aurait pu aussi être envisagé.Avertissements
- Un laser est dangeureux ! Voir page Lasers - Avertissements avant de continuer.- Le résultat désiré n'est pas au rendez-vous, voir conclusion en fin d'article.
Schéma
Le circuit laisse entrevoir deux sections générales : une section alimentation (régulation de tension et régulation de courant) et une section de commande (pilotage allumage diode laser) à base de PIC 12F675.
Je ne suis pas vache, je vais décrire les différentes sections dans l'ordre. A savoir de la fin vers le début.
Alimentation générale
L'alimentation générale se fait sous une tension de +12 V par rapport à la masse. Le PIC U1/12F675 est alimenté sous une tension abaissée à +5 V par le régulateur de tension U2/7805, ce qui est une façon de faire assez classique. Le +12 V va en même temps au générateur de courant constant dont il sera question très prochainement.Générateur de courant
Ce générateur de courant constant est basé sur l'emploi d'un régulateur de tension ajustable de type LM317 et prend la même forme que le système décrit à la page Alim laser 001. Le courant de sortie peut se calculer à l'aide de la formule suivante :I (dans diode laser) = 1,25 / R
où R = R1 + RV1
Si RV1 au min (0 ohms) alors I = 1,25 / 10 = 125 mA
Si RV1 au max (100 ohms) alors I = 1,25 / 110 = 11 mA environ
Ce courant I doit être ajusté en fonction des caractéristiques de la diode laser. En ce qui me concerne, je pensais au début y aller un peu au hasard, en me disant qu'on verrait bien. Au risque de griller mon pointeur. Et puis pour une raison inconnue je me suis mis à réfléchir et me suis dit qu'il n'était peut être pas si compliqué que ça de mesurer le courant dans la diode laser de mon pointeur avec des piles neuves. Comme ce genre d'événement ne survient pas très souvent, je me suis précipité au garage avant que l'idée ne s'envolle à jamais. Résultat des courses : avec alimentation stabilisée de 4,5 V (à peu près équivalente à 3 pile bouton type LR44 mises en série), le courant dans la diode laser est de 40 mA. J'ai donc décidé de pousser les pointes de courant à 800 mA (20 fois plus que la valeur nominale). Comme avec les valeurs du schéma on ne pouvait aller au-delà de 125 mA, j'ai supprimé le potentiomètre RV1 et ai remplacée R1 par une résistance de 1,5 ohms / 1 W. Pour un courant plus élevé ou plus faible, vous avez le droit de vous appuyer sur les données suivantes :
I = 12 mA -> R1 = 100 ohms / 0,25 W
I = 25 mA -> R1 = 50 ohms / 0,25 W
I = 32 mA -> R1 = 39 ohms / 0,25 W
I = 56 mA -> R1 = 22 ohms / 0,25 W
I = 83 mA -> R1 = 15 ohms / 0,25 W
I = 100 mA -> R1 = 12 ohms / 0,25 W
I = 125 mA -> R1 = 10 ohms / 0,5 W
I = 150 mA -> R1 = 8,2 ohms / 0,5 W
I = 185 mA -> R1 = 6,8 ohms / 0,5 W
I = 220 mA -> R1 = 5,6 ohms / 0,5 W
I = 270 mA -> R1 = 4,7 ohms / 0,5 W
I = 320 mA -> R1 = 3,9 ohms / 1 W
I = 380 mA -> R1 = 3,3 ohms / 1 W
I = 460 mA -> R1 = 2,7 ohms / 1 W
I = 570 mA -> R1 = 2,2 ohms / 1 W
I = 700 mA -> R1 = 1,8 ohms / 1 W
I = 830 mA -> R1 = 1,5 ohms / 1 W
I = 1,0 A -> R1 = 1,2 ohms / 2 W
I = 1,25 A -> R1 = 1,0 ohms / 2 W
Que ceux qui sont contre lèvent le doigt maintenant.
Commande diode laser
Trop tard.Le circuit de commande a pu être grandement simplifié grâce à l'usage d'un PIC de type 12F675 pour la partie activation à proprement parler et d'un transistor MOSFET de type IRFZ44N pour la partie commutation du courant dans la diode laser. L'avantage avec le PIC est qu'il est possible d'empêcher des combinaisons de longue durée d'impulsion avec une fréquence d'impulsions élevée qui ferait trop chauffer et au pire griller la diode laser. Pour cela, le code logiciel tiens compte de la fréquence de répétition des commutations et réduit d'autant plus la largeur des impulsions qu'elles se produisent de façon rapprochée. Je ne me suis pas trop cassé la tête avec le code en question, ayant repris comme base ce qui avait déjà été fait pour mon stroboscope à leds 005. Les puristes me diront peut-être que la façon de procéder au niveau du code logiciel est un poil amateur. Pour moi l'important est que ça fasse ce que je veux.
Prototype
Réalisé dans mon garage sous une température de 2 degrés. J'ai entrebaillé la porte qui donne sur le jardin pour que quelques flocons de neige atterrissent sur le régulateur de tension LM317, histoire de le reffroidir sans avoir besoin d'ajouter un dissipateur thermique.
Le pointeur laser mis sous régime de test comportait une résistance CMS en série avec la diode laser pour limiter son courant direct. J'ai bien entendu supprimé cette résistance car si je l'avais laissée, les pointes de courant dans la diode laser n'auraient jamais pu atteindre la valeur attendue de 800 mA (je ne l'ai pas retirée physiquement du circuit imprimé, je me suis contenté de la contourner).
Pour Q1, j'ai utilisé un IRFZ44N car j'en ai plusieurs en stock. En fait, plusieurs types de transistors MOSFET peuvent convenir, optez de préférence pour un modèle capable de commuter quelques ampères et dont la résistance RdsOn est inférieure à 0,1 ohm sous un courant de 1 A. A titre de comparaison, le IRF610 présente une résistance RdsOn de 1,5 ohm sous 2 A et le IRFZ44N présente une résistance RdsOn de 0,020 ohm sous 20 A. Comme quoi ça vaut parfois le coup de se documenter un peu... Si pour R1 vous ne trouvez pas de résistance 1,5 ohms / 1 W, vous pouvez mettre en parallèle deux résistances de chacune 3 ohms / 1/2 W.
Résultat visuel ?
Bof... Je m'attendais à nettement mieux. On a l'impression que le faisceau lumineux est plus faible avec ce montage. A tel point que j'ai un moment douté du courant qui parcourait la diode laser. Mais la mesure a bien confirmé les faits, on avait bien un courant de 820 mA durant les phases de conduction. J'ai réalisé seulement après que l'impression de puissance lumineuse était évidement liée au rapport cyclique, qui ne dépassait pas 1%. C'est tout bête mais j'étais parti sur une idée bien précise et avais omis ce petit détail. Je pourrais bien sûr tenter d'augmenter le rapport cyclique (jusqu'à 10% au moins) en réduisant en même temps le courant max. Il me faudra donc modifier un peu le logiciel du PIC pour aller dans ce sens, je ferai ça quand j'aurai un peu plus de temps et surtout quand il fera moins froid.Logiciel du PIC
Fichier compilé pour PIC (binaire *.hex) et codes sources complets (mikroPascal Pro V3.80). Livré pour la forme.Générateur impulsions 006 pour PIC 12F675 - (05/12/2010)
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