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Dernière mise à jour : 16/10/2011Présentation
Ce stroboscope à LED haute luminosité est le quatrième de la série.
Il est alimenté sous 15 volts, est (presque) aussi simple à réaliser que les stroboscope à LED 002 et stroboscope à LED 003, et ne fait pas usage de composant spécifique. Sur ce modèle, il est possible de faire varier la vitesse des flashes (fréquence), mais aussi leur durée (largeur impulsion). Le nombre de LED est plus élevé que pour les stroboscopes précédents (il y en a 20 ici), et le panneau de LED peut être superposé au circuit de commande, ou être placé perpendiculairement à ce dernier. Le coût de revient de ce stroboscope est intimement lié aux type et nombre de LED, les modèles haute luminosité sont plus chères que les modèles standards. Un autre stroboscope du même genre mais piloté par PIC est visible en page Stroboscope à LED 005.
Schéma
Le schéma repose sur l'utilisation d'un circuit très facile à se procurer, qui est le CD4011. Pour les allergiques aux autres circuits ;-)
Le montage repose sur l'emploi de 4 portes logiques de type NAND, incluses dans un circuit intégré de type CD4011. Deux portes sont utilisées pour la partie oscillateur, et deux portes sont utilisées pour constituer un monostable.
Section Oscillateur
L'oscillateur est très simple et est construit autour de six élements seulement : les portes logiques U1:A et U1:B, le condensateur C1, les résistances R1 et R2, et le potentiomètre RV2. La fréquence d'oscillation, et donc de clignotement des LED, est réglable par le biais du potentiomètre RV2. Le point test A permet d'observer la forme du signal généré par cet oscillateur (voir tracés près du schéma).Section Monostable
Elle est réalisée avec tous les autres composants de la section supérieur du schéma, en partant de R3 pour arriver à R5. Les diodes D1 et D2 n'interviennent pas dans la fonction "monostable", et ne sont là qu'à titre de protection, pour empêcher l'application de tensions dépassant les bornes d'alimentation (masse et +15V) sur l'entrée de la porte U1:C, provoquées par les charges / décharges du condensateur C2 à chaque changement d'état logique. Le potentiomètre ajustable RV1 permet de régler la largeur de l'impulsion, en jouant sur la durée de décharge du condensateur C3. Le point test B permet d'observer la forme du signal à l'entrée du monostable, alors que le point test C permet d'observer la forme du signal en sortie du monostable (voir tracés près du schéma). Le monostable peut tout aussi bien être commandé de façon manuelle avec un bouton poussoir, chaque appui sur celui-ci provoquant un flash unique. Entre parenthèse, rien ne vous empêche d'ajouter un inverseur de type Auto / Manu pour disposer de flashes à répétition ou au coup par coup. C'est ce que montre le schéma suivant où seuls les inverseur SW1 et poussoir SW2 ont été ajoutés.
Section commande
La commande en "puissance" des LED est assurée par le transistor Q1. La porte NAND U1:C est en effet bien incapable de fournir 100 mA (5 fois 20 mA) à elle seule, et a un grand besoin d'être épaulée. Nous avons affaire ici à un transistor PNP commandé par une impulsion négative, ce qui nous change un peu des transistors NPN montés en émetteur commun que l'on voit si couremment et qui travaillent plutôt en "logique positive". Vous avez encore un peu de difficulté à voir comment ça fonctionne ? Alors faites un petit tour sur cette page, et cherchez le schéma avec les ampoules électriques. Ca vous aidera peut-être un peu.Circuit imprimé
Réalisé.
Typon aux formats Bitmap 600 dpi et PDF
Prototype
Les deux circuits, celui de commande avec le CD4011 et celui qui supporte les LED, ont exactement les mêmes dimensions. Vous pouvez les monter l'un sur l'autre, de préférence avec les LED au-dessus, n'est-ce pas. Ou les monter perpendiculairement, circuit de commande horizontal et circuit des LED en vertical. Notez que les connecteurs J2 et J3 sont situés à des emplacements identiques et permettent de relier les deux circuits entre eux par deux fils rigides. Les trous marqués 0V des deux platines peuvent être aussi reliés ensembles afin de rigidifier l'ensemble mécanique en cas de montage superposé. Pour ma part, j'ai réalisé le CI en une seule pièce et ne l'ai pas découpé, le tout tient donc à plat.
Pas idéal pour la mise en boitier, mais le but était surtout de voir si ça fonctionnait bien, ce qui est le cas. Le potentiomètre ajustable RV1 doit être réglé selon vos goûts : la durée des impulsions ne doit pas être trop importante pour pouvoir assurer un clignotement rapide, et en même temps ne pas être trop courte pour que les LED émettent une puissance lumineuse apparente suffisante.
Vidéo de démonstration
Une petite vidéo très simple pour voir le montage en action.
http://www.youtube.com/watch?v=PI5JdUPK4Cg
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 R7 à R11, 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 R7 à R11 = 100 ohms
Si LED 3,6 V : résistances R7 à R11 = 10 ohms
Vous pouvez aussi utiliser des LED plus traditionnelles (non haute luminosité), mais l'effet sera moins spectaculaire, surtout si la pièce dans laquelle fonctionne le stroboscope n'est pas très sombre. J'ai fait le test avec 8 LED de 30000 mcd sur plaque d'expérimentation (parmi celles utilisées ensuite sur mon stroboscope à LED 005) et j'ai ensuite utilisé 20 LED standards, et je peux dire que dans une pièce bien sombre, ça rend déjà très très bien !
Attention aux yeux, ne pas regarder les LED en face, ça fait très mal !
Alimentation sous 15 V ou sous 12 V
Du fait de l'utilisation de branches de 4 LED haute luminosité
en série, une tension
d'alimentation de 15 V est
requise. Ne montez pas plus haut en
tension, le CD4011 ne tolérerait pas beaucoup pendant
très longtemps (18 V grand maximum). Si vous voulez alimenter ce
stroboscope sous une tension de 12 V (batterie voiture 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.Alimentation sous 24 V
Pour alimenter ce stroboscope sous une tension plus élevée, par exemple de +24 V (dans un camion par exemple), il faut ajouter un régulateur de tension de 12 V (LM7812) ou de 15 V (LM7815) comme indiqué sur le schéma suivant :
Le connecteur J1 reçoit la tension de +24 V, qui est abaissée à la valeur de +15 V par U2 pour la partie commande. Cette tension de +24 V est directement utilisée pour l'alimentation des LED, qui pourront ainsi être montées sur un nombre moins important de branches. Bien sûr, le calcul des résistances en série avec ces LED devra être revu pour tenir compte du nombre de LED et de la nouvelle valeur de la tension d'alimentation.
Réalisation de Clément
Merci à Clément pour ses retours d'expérience et photos.
Comme vous pouvez le constater, le nombre de LED du stroboscope de Clément a été augmenté par rapport à ma réalisation.
Réalisation de Denis
Merci à Denis pour ses retours d'expérience et photos.
LED montées dans une optique de phare, il parait que c'est encore pire pour les yeux...
Historique
16/10/2011- Ajout vidéo Youtube.