Micro Stroboscope
 

Pour répondre à trois questions souvent posées, je ne fabrique ni ne modifie ni ne chiffre mes montages à la demande.


Les tensions sur ce montage atteignent plus de 300 V et sont mortelles.
 



Ce stroboscope est réalisé à partir d'éléments récupérés dans un appareil photo jetable de marque Fuji.

Sur la photo ci-contre, on peut reconnaître principalement :

- A . Le condensateur dont le rôle est d'emmagasiner l'énergie.
- B . La lampe du flash.
- C . La bobine haute tension nécessaire à l'amorçage.
- D . Le transformateur élévateur de tension.
- E . Le contact du flash.
- F . Le support de la pile R03.

Il a noter que sur ce modèle la bobine haute tension, difficilement visible sur cette photo, est solidaire de la lampe du flash.



Le micro Flash.


Ce stroboscope est conçu pour une petite pièce obscure. C'est un projet didactique.

Pour réaliser ce montage, vous aurez besoin :

- du schéma structurel,
- du schéma d'implantation des composants,
- du typon.

Pour imprimer le typon à l'échelle 1, décocher les options d'ajustement dans le logiciel Acrobat. Ces options ne se trouvent pas au même endroit en fonction de la version du logiciel.

La nomenclature :


Résistance

Condensateur


Diac
Triac
Diode
Flash + bobine HT



R1A, R1B
R2A, R2B
C1
C2
C3
U1
U2
D1, D2
FL1



2,2 M
47 k
0,47 µF ou 1 µF / 400 V
4,7 µF / 63V
22 nF / 400 V
DB3
Z0409 ou équivalent
1N 4007
Fuji
On distingue la bobine haute tension au-dessus de la lampe sur la photo de gauche.
Fabrication.

Une fois le circuit imprimé tiré, réaliser l'encoche destinée à recevoir le flash.
Tous les perçages se font dans un premier temps à 0,8 mm de diamètre.
Percer ensuite au diamètre de 1 mm les emplacements des diodes, du triac, du flash et de sa bobine (D).
Percer au diamètre de 1,2 mm l'emplacement de C1, prévu pour différents boîtiers de condensateurs.
Fraiser à 1 mm l'emplacement de la broche moins du flash (C).
Pour les fixations mécaniques de la lampe :
- percer au diamètre de 2,5 mm l'emplacement du picot (A),
- percer puis fraiser un trou oblong à l'emplacement des ergots (B),
- pour mettre en place la lampe, attention à la présence d'un clips qu'il faut placer en force.
Lors du câblage, attention à la polarité des diodes qui sont soudées verticalement.
Applquer une couche de vernis epargne coté cuivre pour renforcer la rigidité diélectrique du montage.
Fonctionnement.

Le montage est alimenté sous une tension de 230 V alternative. La diode D2 réalise un redressement simple alternance.
Les condensateurs C1 et C3 sont chargés rapidement au travers de R2A et R2B à la valeur de la tension crête théorique qui est de 325 V ( A et B ).
Le condensateur C2 se charge au-travers des résistances R1A et R1B.
Lorsque la tension aux bornes de C2 atteint 32V, le diac ( modèle DB3 ) devient passant.
Le condensateur C2 se décharge en créant un courant gachette dans le triac ( via C, G, gachette, bobine primaire du transformateur ).
Le triac devient passant et le condensateur C3 se décharge via le circuit de puissance du triac et la bobine primaire du transformateur.
Une impulsion haute tension est crée au secondaire du transformateur ( H ) ce qui permet l'amorçage de la lampe flash.
Le condensateur C1 se décharge alors dans la lampe en créant un éclair.
L'énergie fournie par le condensateur de 1 µF est E = ( C1 x V² ) / 2 = ( 1E-6 x 325² ) = 53 mJ ( Les chutes de tension des diodes sont négligées ).
La puissance dissipée dans la lampe est P = E * f = 53E-3 * 3.33 = 176 mW

Lorsque la tension aux bornes de C2 atteint la valeur de 32 - 10 = 22 V, le diac se bloque et le courant gachette s'annule.
On repart alors pour un nouveau cycle. Avec les valeurs des composants de la nomenclature, on obtient un éclair par seconde.

Pour obtenir approximativement 3 éclairs par seconde, il faut modifier les valeurs de R1A et R1B par des 470 k, R2A et R2B par des 15 k.
Le rôle de R2A et R2B est double :
- limiter le courant impulsionnel de charge des condensateurs C3 et C1 afin de protéger les diodes D1 et D2,
- éviter la destruction de la lampe par la décharge seule du condensateur C1. Si la tension secteur était positive, il n'y aurait pas de limitation d'énergie.
On met en série deux résistances 1/4 W car même pour un courant très faible ( R1A et R2A ) un élément ne supporte pas 325 V.
Oscillogrammes :

Calibre de la base de temps : 50 ms / division
Calibre d'amplitude de la voie 1 : 50 V / division
Calibre d'amplitude de la voie 2 : 10 V / division

Toutes les mesures ont été réalisées avec une sonde différentielle, en respectant les normes en vigueur. Une personne non habilitée n'a pas le droit d'intervenir sur un montage alimenté en basse tension.


Pour ces relevés, les valeurs des composants sont :
- R1A et R1B = 470 k
- R2A et R2B = 15 k

La voie 1 représente la tension aux bornes du condensateur C1 :
Le condensateur se charge au-travers de R2A, R2B, D2 et D1 lors de l'alternance positive, lorsque la tension secteur est supérieure à celle du condensateur. La charge se réalise donc en plusieurs étapes qui sont représentées par les segments montants de la courbe.
Lorsque la tension secteur est inférieure à celle du condensateur, la diode D1 est bloquée. La tension aux bornes du condensateur est constante, elle est représentée par les segments horizontaux de la courbe.
Lorsque le triac est conducteur, le condensateur C1 se décharge dans la lampe, c'est le front descendant de la courbe.

On peut remarquer que le condensateur C1 n'a pas le temps de se charger totalement, la tension à ses bornes atteignant quasiment 300 V.
Si le stroboscope est débranché du secteur, le condensateur C1 peut rester chargé. Pour une intervention sur le circuit imprimé, la première opération consiste à court-circuiter ce condensateur.

La voie 2 représente la tension aux bornes du condensateur C2 :
Le condensateur C2 se charge au-travers de R2A, R2B et R1A, R1B lors de l'alternance positive ( La courbe de charge est lissée par le condensateur C3 ).
La charge se poursuit jusqu'à ce que le diac entre en conduction ( 32 V + tension gachette du triac ).
Le diac devient alors passant et le condensateur C2 se décharge en créant un courant gachette dans le triac ( front descendant de la courbe bleue ).
La tension aux bornes de C2 chute d'une valeur de 10 V avant que le diac ne se rebloque ( la caractéristique typique est de 5 V ).
Le montage repart pour un nouveau cycle.

Avec ces valeurs de composants, les éclairs se suivent toutes les 300 ms.

Caractéristiques de la lampe :

1. Dimensions de l'ampoule : longueur 22 mm - diamètre 3 mm
2. Tension entre anode et cathode : minimale 200V - Typique 300V - Maximale 350V
3. Énergie maximale pour un flash : 15 J
4. Durée de vie : 5 000 flashes (de 15 J, si on se contente d'une énergie de 53 mJ par flash, la durée de vie réelle est de plusieurs millions de flashes)
5. Puissance maximale dissipée en 1 seconde : 6 W ( P = E x f - Dans notre cas P = 176 mW, ce qui augmente la durée de vie du flash )
6. Tension minimale d'amorçage : 4 kV
7. Spectre d'émission : 220 nm (ultraviolet) à 2 µm ( infrarouge ) avec deux pics à 480 nm et 800 nm.
8. Température de couleur : 6000 à 7000 °K

Le fait de dépasser les caractérisiques maximales 2 et 3 est destructeur lors du premier flash.
Le fait de dépasser la caractéristique 5 détruit l'ampoule du flash en quelques secondes.

Version : 08 Août 2007