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Dernière mise à jour : 11/03/2012Présentation
Ce stroboscope à LED haute luminosité est le cinquième de la série, mais c'est le premier que je conçois avec un microcontrôleur. Il faut bien varier les plaisirs.
Il est alimenté sous 15 volts, et est vraiment très simple à réaliser. Sur ce modèle, il est possible de faire varier la vitesse des flashes (fréquence), et leur durée (largeur impulsion). Se contenter de mettre un "modèle physique" sous forme logicielle ne m'a pas suffit. J'en ai profité pour rendre ce stroboscope un peu moins bête que la moyenne, parmi ceux dont la durée de l'impulsion est ajustable. Il est en effet capable de fonctionner même quand la durée de l'impulsion spécifiée est supérieure à la période entre deux flashes. Essayez donc de faire de même (en gardant la même simplicité de réalisation) avec un stroboscope classique ! En réalité, le logiciel inclu dans le microcontrolleur compare continuellement les valeurs spécifiées pour la fréquence des flashes et pour leur durée, et adapte automatiquement la durée si et seulement si cela est nécessaire. Quelques soient les réglages adoptés, on a donc toujours droit à un clignotement.
Version double flash présentée en page Stroboscope à LED 005b.
Remarque : le code logiciel de ce stroboscope 005 a servi de base pour mon générateur d'impulsions 006 destiné à piloter une diode laser.
Schéma (005)
Le schéma repose sur l'utilisation d'un circuit programmable PIC de
type 12F675. Pour les allergiques aux circuits logiques classiques
;-)Je vous laisse compter le nombre de composants, si l'on exclue la partie alimentation et les LED elles-mêmes...
Schéma du 25/12/2008
Section Oscillateur
Tout est intégré dans le PIC 12F675, ce n'est que du logiciel ! Le code a été écrit de telle sorte que la fréquence des "éclairs", ainsi que leur durée, soit ajustable via les convertisseurs analogiques / numériques du PIC. On peut se dire que c'est du luxe, mais finalement, vu le prix de ce PIC et le peu de choses qui l'entourent... Le potentiomètre RV1 permet d'ajuster la vitesse (période entre deux flashes) et le potentiomètre RV2 permet d'ajuster la durée de chaque flash.Section commande
La commande en "puissance" des LED est assurée par le transistor Q1, un simple NPN de type 2N2222 monté en interrupteur commandé. Le courant qu'il doit commuter est de 100 mA si vous choisissez une valeur de 20 mA par branche de led, vous pouvez la doubler si vous optez pour des durées d'éclairage faibles (si les LED sont allumées peu de temps par rapport au temps pendant lesquelles elles sont éteintes, le courant qui les parcourt peut être augmenté au-delà de la limite permise en régime continu).Prototype
Dans un premier temps, je me suis servi de ma platine EasyPic4 pour vérifier le bon fonctionnement du stroboscope. Au début des tests, le potentiomètre de vitesse fonctionnait bien mais pas le potentiomètre de largeur d'impulsion : j'avais toujours une largeur d'impulsion brêve quelque soit la position du curseur. En utilisant l'entrée analogique AN1 au lieu de AN3, tout fonctionnait bien, mais avec AN3, rien à faire (bien entendu, tout était bien configuré au niveau des registres du PIC). En mesurant la tension présente sur l'entrée AN3, je constate avec surprise que j'ai une tension négative de 0,2 V au lieu d'avoir une tension positive comprise entre 0 V et +5 V. Houla ! Aurais-je fais une erreur au niveau de la conf d'horloge interne ? Vérification au fréquencemètre : rien ne sort sur RA4, et c'est encore heureux car j'ai tout de même bien pensé à désactiver la sortie horloge. Je me gratte un coup la tête, je vérifie la position des cavaliers sur la platine EasyPic... et je trouve l'erreur : j'avais simplement oublié de mettre le cavalier RA4 de JP14 en position I/O, il était resté en position OSC. Les problèmes de fonctionnement viennent bien souvent de trucs tout bête de ce genre. Chez moi en tout cas. Bref, tout fonctionnait bien en fin de compte.Pourquoi persister à utiliser l'entrée AN3 qui ne "fonctionnait pas", quand l'entrée AN1 fonctionnait ?
Pour la simple raison que j'ai horreur de ne pas comprendre pourquoi ça ne fonctionne pas, et que je m'accroche. J'aurais en effet fort bien pû gagner du temps en n'insistant pas plus longtemps, mais je considère que raisonner de cette façon n'apporte pas grand chose.
Une fois les tests de base terminés et convaincants, j'ai dessiné le typon et ai réalisé le circuit, voir ci-après.
Mon prototype
La vue 3D montre des LED bleues, mais j'ai utilisé des LED blanches 30000 mcd, avec des résistances de 120 ohms en série avec chaque branche. J'ai utilisé deux lots de 10 LED reçus séparement, que j'ai montées par paire : chaque branche de quatre LED comporte deux LED de la première série et deux LED de la seconde série. Elles ont des caractéristiques identiques sur le papier, mais n'émettent pas le même blanc à courant identique.
La dernière photo est celle d'un ovni repéré au-dessus de notre maison le soir même où je terminais ce montage. J'ai trouvé la ressemblance avec le stroboscope tellement flagrante que j'ai décidé de la mettre ici.
Vidéo de démonstration
Une petite vidéo simple pour voir le montage en action.
http://www.youtube.com/watch?v=QHyNlSbA1z4
Remarques concernant cette vidéo de démonstration : il arrive par moment que certains flashes semblent manquer. Cela peut arriver quand la durée d'allumage des flashes est très courte par rapport au "temps d'ouverture" du capteur du caméscope, ça peut tomber entre deux images consécutives. Dans la réalité, les flashes sont bien sûr tous présents et très réguliers.
Prototype de Eric
Réalisé avec des LED oranges, vidéo visible sur dailymotion :
http://www.dailymotion.com/video/xchbn5_strob-led-orange-pic_tech
Circuit imprimé
Réalisé en simple face.
Typon aux formats PDF, EPS et Bitmap 600 dpi
Type de LED à utiliser
Vous pouvez utiliser des LED bleues ou des LED blanches très haute luminosité (15000 mcd à 50000 mcd), dont la tension nominale est comprise entre 3,2 V et 3,6 V pour un courant de 20 mA. La valeur des résistances R1à R5, en série avec chaque branche de LED, doit être ajustée en fonction de la chute de tension provoquée par les LED quand elles sont parcourues par un courant de 20 mA.Si LED 3,2 V : résistances R1 à R5 = 91 à 120 ohms
Si LED 3,6 V : résistances R1 à R5 = 22 à 33 ohms
Vous pouvez aussi utiliser des LED traditionnelles (non haute luminosité), c'est ce que j'ai fait au début avec mon stroboscope à LED 004. Mais l'effet est comme on peut s'y attendre moins spectaculaire, surtout si la pièce dans laquelle fonctionne le stroboscope n'est pas totalement plongée dans l'obscurité.
Attention aux yeux, ne pas regarder les LED en face, ça fait très mal !
Alimentation sous 12 V ?
Du fait de l'utilisation de branches de 4 LED haute luminosité en série, une tension d'alimentation de 15V est requise (max 18 V). Si vous voulez alimenter ce stroboscope sous une tension de 12 V issue d'une batterie de voiture (pour triangle signalisation par exemple), il faut supprimer une LED par branche, ou diminuer très fortement la valeur des résistances série (par exemple 10 ohms chacune) et accépter une luminosité non maximale. Durant les tests, j'ai voulu voir ce que cela faisait de n'alimenter le circuit que sous une tension réduite de 9 V : les LED ne s'allument quasiment pas, ce à quoi je m'attendais un peu tout de même. Pour ce qui est du nombre maximal de LED par branche pour une tension d'alimentation de 12 V, il vaut mieux éviter d'avoir une somme de tension nominale LED qui dépasse 10 V, de façon à pouvoir en caser au moins trois : de préférence, optez pour des LED dont la tension nominale ne dépasse pas 3,3 V. Pour ce qui est du courant maximal, on est plus limité par les capacité du transistor de commande Q1 que par la capacité de la batterie 12 V. Le transistor 2N2222 peut débiter au maximum 800 mA mais il faut penser aussi à sa dissipation max qui est de 500 mW. En admettant que la chute de tension E-C du transistor en régime saturé est de 1 V (je vois large volontairement), il ne faudrait pas dépasser un courant de 500 mA. Allez hop, disons que c'est la limite qu'on va se fixer ici. Sachant cela, le nombre de branches de LED qu'on peut câbler (si les LED sont des modèles 20 mA) est égal à :Nb branches LED = 500 (mA) / 20 (mA) = 25
S'il y a trois LED par branche, ça nous permet d'installer 75 LED en tout. C'est déjà pas mal ! Avec des LED 3,3 V / 20 mA, je mettrais dans ce cas des résistances série de :
R = (12 - (3 * 3,3) - 0,5) / 0,02 = 81 ohms environ
Le 0,5 V qui traîne correspond à la tension de déchet du transistor Q1, cette valeur peut en fait être un peu plus faible ou plus élevée (vous avez l'ordre de grandeur, c'est le principal).
Fichier binaire compilé (*.hex) et code source
Le fichier binaire compilé (*.hex) et les fichiers de code source (MikroPascal V8.3) sont inclus dans l'archive zip que voici :Stroboscope à led 005 - 12F675
Si vous souhaitez recevoir par la poste un PIC préprogrammé et prêt à utiliser, merci de consulter la page PIC - Sources.
Historique
11/03/2012- Ajout précisions pour alimentation sous 12 V (flash sur triangle signalisation pour véhicule, par exemple).
16/10/2011
- Ajout vidéo YouTube.
29/11/2009
- Correction erreur appellation des résistances en série avec les LED, dans le texte : les résistances R1 à R5 étaient appelées R7 à R11 dans le paragraphe "Type de LED à utiliser". Merci à Eric de m'avoir signalé cette erreur.
01/01/2009
- Sur le schéma, les potentiomètres étaient cablés entre masse et +15V au lieu de l'être entre masse et +5V, et pour le typon tout était correct. Raison simple : j'avais déjà mis à jour mon schéma au moment de la réalisation du CI, mais n'avais pas reporté la modification sur le site. Merci à Juan d'avoir pris le temps de m'écrire pour me signaler cette erreur.