Détecteur d'éclair - choix de composants

[Roysone]

Bonjour,

Tout d'abord, je me présente: Raphaà«l, 33 ans de Belgique.

Ayant décidé de réorienter ma carrière professionnelle, j'ai repris des cours du soir d'électromécanicien afin que quitter mon emploi dans la grande distribution.

J'ai du coup renoué avec de vielles passions: électronique et programmation.

J'ai bien quelques cours d'électronique de base dans le cadre de mes études mais rien de bien transcendant. Je suis surtout un grand autodidacte et la chaîne d'EB est un bon moyen pour moi de progresser.

Je me suis mis en tête de fabriquer un détecteur d'éclair. J'explique tout ici (avec mes connaissances actuelles) :

https://roysone.wordpress.com/2016/07/05/detecteur-declairs-theorie/


Voici le circuit que j'ai réalisé:



En gros: j'utilise une photodiode et j'amplifie le faible courant grâce à  un ampli de transimpédance. Je compare la tension lue avec une valeur de référence (seuil de déclenchement) choisie à  l'aide du potentiomètre. Si le seuil est dépassé, une impulsion est envoyée à  un NE555 monté en monostable qui produit une impulsion d'environ 0.5s (pour être sur de correctement déclencher l'appareil).

L'impulsion produite sature la base des transistors et, via des optocoupleurs, déclenche la photo.


Ca marche bien mais je rencontre deux problèmes.

Le premier, j'ai utilisé une photodiode BPW34 car j'en avais une sous la main. Le hic, c'est qu'elle sature vite dans la lumière du jour. J'ai donc fabriqué un filtre (https://roysone.wordpress.com/2016/07/14/detecteur-declairs-partie-2-prototype/) mais c'est encombrant et peu pratique. Je cherche donc une remplacante qui ne saturerait pas (si possible en package LED 5mm, lus facile à  intégrer au boitier). Je sais qu'un éclair dégage pas mal d'UV, serait-il intéressant de regarder de ce côté? Dans tout les cas, il me faut quelque chose qui réagisse dans les nS pour bien faire.

Voici ce que l'ont peut trouver sur Wikipedia.

La perception de couleur blanche de l'éclair est liée à  l'ensemble des longueurs d'ondes des différents éléments composants l'air électrifié. L'air est notamment composé de manière notable d'oxygène et d'azote12 qui contribuent à  des longueurs d'ondes correspondant au vert (508 à  525 nm) et jaune-orange (599 nm) pour l'oxygène et bleu (420 à  463 nm) et rouge (685 nm) pour l'azote13. Mais ce n'est là  qu'une partie des longueurs d'ondes participant à  la lumière de l'éclair, car d'une part, ces éléments produisent aussi d'autres longueurs d'ondes, et d'autre part, l'air contient d'autres éléments.

Le second, c'est que les optocoupleurs que j'utilise (ACPL-217 de chez Avago) sont un  peu "lents". Bien que le temps de montée soit de 2uS, je trouve que cela pourrait-être amélioré. En fouillant chez Mouser, certains réagissent à  une 10aine de nS. Cela peut paraître extrême de chercher à  descendre si bas mais c'est que les éclairs sont  trèèèès rapide et que chaque uS gagnée maximise les chances d'avoir une photo réussie. PAr contre, les références que j'ai trouvées sont à  collecteurs ouvert et ont besoin d'être alimenté côté photransistor et la je cale un peu pour le raccordement.

Le cable photo est composé de 3 fils: masse, shutter et trigger. Pour déclencer, il faut mettre le shutter et le trigger à  la masse. J'ai mesuré tension et courant entre le shutter/trigger et la masse.

J'ai 2,54v entre le shutter ou trigger et la masse. Quand je fais la misa au point, le courant est de 0.5 mA, quand je fais une photo, il est d'1 mA.

J'ai fait des essais avec des 6N136: ca marche pour la mise au point, pas pour le déclenchement.

Je suis donc en train de faire une version 2.0 afin d'avoir une approche un peu plus "pro".

Voir le schéma ici (incomplet et pas corrigé)

J'ai ajouté un filtre passe-haut entre l'étage du capteur et le comparateur (Fc d'environ 80 Hz) afin d'éliminier les fluctuations lentes de lumières. Je souhaitait également que le seuil s'adapte automatiquement: j'ai utilisé un potentiomètre digital MCP41010 et un MCU pour ajuster la valeur( ainsi je garde la grande rapidité des composants analogiques). Le microcontrôleur me permettra également de transmettre des infos à  mon smartphone via le Bluethoot (compteur d'éclairs, ajustement de la sensibilité, coordonnées GPS, ...).

Désolé pour la tartine à  lire et merci de votre aide  ;)

[Électro-Bidouilleur]

Oh la la. Quelle description! :D Celle-ci se qualifie dans le top 3 des plus longues!

Bienvenue sur le Forum.

C'est un projet intéressant sur lequel vous travaillez. Voici quelques pistes de réflexion. D'autres pourront augmenter.

J'ai des réserves sur les besoins de vitesse (en nano-secondes) que le projet exigerait. Si vos yeux peuvent voir l'éclair, il semblerait intuitif de penser que ce ne sont pas quelques micro-secondes de plus ou moins qui feront une différence sur une caméra courante... Qu'importe, les photo-diodes rapides existent; il y en a dans tous les systèmes de transmission par fibre optique... Si vous faites une recherche paramétrique sur, disons, Digikey, vous en trouverez qui répondent à  vos exigences, et pour quelques dollars:
https://www.digikey.ca/products/en/sensors-transducers/optical-sensors-photodiodes/543?k=photodiode&k=&pkeyword=photodiode&pv69=80&FV=ffe0021f&mnonly=0&newproducts=0&ColumnSort=40&page=1&quantity=0&ptm=0&fid=0&pageSize=25
Mais il restera toujours à  fabriquer un couplage optique pour capter l'éclair. Vous aurez besoin d'un collimateur, ou quelque chose du genre... Pour ce qui est du filtrage optique, vous n'aurez peut-etre pas le choix.

En ce qui a trait aux opto-coupleurs, je ne vous suis pas. Tous les opto-coupleurs sont à  collecteur (ou drain) commun... Vous n'aurez qu'à  ajouter une résistance de pullup. Mais n'oubliez pas que le câblage vers la caméra va détériorer le temps de déclenchement, dû à  sa capacité parasite et son inductance série. Il faudrait que vous ayez des lignes de transmissions vers votre caméra (!) et de bonnes terminaisons pour espérer demeurer dans les basses nano-secondes... De toute façon, je suis très sceptique quant à  la capacité de réaction rapide de votre caméra...

Cordialement.

[Roysone]

Bonjour,

Et avant tout merci de votre réponse! J'ai bien conscience de la tartine que j'ai écrite :D

Pour le moment, la version 1.0 de mon circuit réagit en 4uS (entre le moment du dépassement du seuil et que la sortie de l'optocoupleur est totalement passante).

Voici les 3 étapes où je perds du temps: le déclenchement du détecteur, la mise au point et l'ouverture du rideau.

Pour l'ouverture du rideau, je n'ai aucun champs d'action car il est propre à  chaque appareil. Le mien tourne autour de 56uS.
Pour la mise au point, il suffit de faire le réglage qui va bien et d'ensuite la maintenir enclenchée en permanence.
Finalement, le seul paramètre sur lequel je peux encore jouer c'est sur le temps de réaction de la cellule.

Donc: 4 uS de déclenchement + 56 uS de lag time de mon appareil = 60uS avant de commencer à  capturer la photo.

Si je descend à  1uS, je me rapproche le plus près de la valeur sur lequel je n'ai aucun pouvoir. Et c'est cela qui m'intéresse ;)

J'ai finalement réglé mon problème d'optocoupleur (un câble de prototypage défectueux) et avec les 6N136, je ferais une mesure du temps de réaction demain car j'ai examen ce soir.

En ce qui concerne la photodiode, c'est vrai que quasi-toutes sont très rapide. Disons que je n'ai pas beaucoup de notions sur les photodiodes et du coup, comment choisir celle qui pourrait le mieux corresponde à  ce besoin spécifique quels paramètres influencent le choix d'une photodiode. Une idée de vidéo peut-être?  :)

En tout cas merci de la réponse.

Je vous tiens au courant de mes avancées.

BAV

Raph