Strobo Jetables - Avertissement

Fuses eau lumineuses De lappareil photo jetable au stroboscope miniature Document technique

Fuses eau lumineuses : De lappareil photo jetable au stroboscope miniature

SOMMAIREIntroduction..........................................................................................................................................3 Un peu de thorie .................................................................................................................................3 La transformation.................................................................................................................................4 Mise en uvre......................................................................................................................................5 Choix du thyristor ou du triac ..........................................................................................................5 Choix de lappareil photo jetable .....................................................................................................5 Rgles de scurit.............................................................................................................................5 Conseils pratiques ............................................................................................................................6 Modification dun Kodak Max Flash...............................................................................................6 Modification dun Konica Film-In Flash .........................................................................................8 Modification dun Fujifilm QuickSnap Flash..................................................................................9 Et si je tombe sur un modle inconnu ? .........................................................................................10 Application.........................................................................................................................................11 Conclusion .........................................................................................................................................13 Annexe ...............................................................................................................................................14 Brochage MCR22 et MCR100.......................................................................................................14 Brochage MAC997A et MAC97A ................................................................................................14 Rfrences..........................................................................................................................................15

Rdacteur :Olivier Sannier 13 rue Daniel Auber 76150 Maromme Email : [email protected] Site Internet : http://obones.free.fr

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Edit le 11 fvrier 2003


IntroductionEn 2002, ELA embarquait des flashes pour tre plus visible dans le ciel azuren de Millau [1]. Cette ide tait venue aprs une dmonstration de transformation dun flash rcupr sur un appareil photo jetable. Le flash ainsi transform tait devenu un mini stroboscope suffisamment convaincant pour tenter de le reproduire en plus grand. Mais en mme temps, sa petite taille a fait germer des ides dans les esprits de certains des membres : Et si on le mettait dans le cne dune fuse eau. Ce fut chose faite et la dmonstration de nuit fut plus que convaincante ! Vous voulez reproduire cette exprience ? Vous voulez pouvoir lancer des fuses eau de nuit en toute scurit ? Cette documentation est faite pour vous ! Attention cependant : Ces montages sadressent un public averti. Vous pourrez trouver une introduction aux montages de signalisation dans Fuses eaux lumineuses, Montages accessibles tous [2]. Cette introduction trouvera une application directe auprs des enfants.

Un peu de thoriePour faire un flash, il faut ioniser un gaz rare comme le Xnon. Pour cela, on le confine dans un tube en verre plusieurs fois la pression atmosphrique, on applique une tension de quelques centaines de volts (300-500) puis on provoque lionisation en amenant un pic de tension de quelques milliers de volts (entre 7 et 10 0000). Le pic de tension va arracher quelques lectrons sur quelques atomes du gaz. Ces lectrons vont alors tre attirs vers lanode du tube (lectrode positive). Lors de leur dplacement, ces lectrons vont percuter dautres atomes, ce qui va provoquer larrachement dautres lectrons. On assiste ainsi un phnomne davalanche.[3] Mais, me direz-vous, do vient la lumire ? Et bien, elle vient du fait qu chaque collision, les lectrons perdent de lnergie. Et le seul moyen dvacuer de lnergie sans que a ne cote rien, cest dmettre de la lumire. Dautre part, comme les lectrons percutent les atomes de manire compltement alatoire, la lumire mise couvre presque tout le spectre lumineux et donne donc un clair blanc. Ce phnomne a t mis en vidence par Harold Hegerton en 1931 [4]. Dans un appareil photo jetable, on retrouve le mme principe. Cependant, le +350V est gnr partir dune pile de 1.5V et cette nergie est stocke dans un gros condensateur (150-220 F) qui va se dcharger violemment dans le tube. Ou bien dans vos doigts si vous ne faites pas attention ! Mme si cest dsagrable, cest en gnral sans gravit. Mais vous tes prvenus, une telle dcharge dnergie peut tre violente. Pour permettre de savoir quand ce tube est charg, le montage inclus un tmoin de charge, une lampe non en gnral. Celle-ci sallume, parfois clignote, quand le condensateur principal est charg. Une lampe non est un composant intressant car elle ne conduit qu partir dune certaine tension (65 ou 200V) et pas en dessous. Ainsi, il suffit de mettre une rsistance suffisamment grande en srie avec elle pour quelle ne sallume quaux alentours de 350V. Le clignotement, sil existe, est d la prsence dun petit condensateur en parallle sur la lampe non. Celui-ci se charge, coupant la lampe non, puis une fois quil est charg, la lampe conduit. Le condensateur se dcharge dans la lampe, laquelle est alors coupe de nouveau le temps dune nouvelle charge du condensateur. Le cycle se rpte ainsi indfiniment. Le schma lectrique standard est le suivant :

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Bien videmment, les constructeurs font lgrement varier leur montage mais le principe de base est toujours le mme. Le pic de tension qui provoque lavalanche est appliqu lorsque S1 se ferme. La self est alors passante et le nombre de ses enroulements est prvu de telle faon quau secondaire on retrouve environ 9000 volts.

La transformationComment alors transformer le flash en stroboscope ? Ou plus exactement, comment remplacer linterrupteur manuel par un interrupteur lectronique redclenchable ? Il faut dabord savoir que la tension entrant en jeu est de lordre de 400V et des composants qui se comportent comme un interrupteur dans cette gamme de tension, il nen existe pas des masses. Pour faire simple, on trouve les thyristors (SCR) et les triacs. Les explications qui vont suivre sont une extension de celles que lon trouve en [5] Lide est donc de remplacer S1 par un thyristor ou un triac et de dclencher ce dernier ds que C1 est charg. Quoi de mieux alors que la lampe non qui conduit le courant uniquement quand C1 est prt ? On obtient alors le montage suivant :

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Faites bien attention lorientation du SCR, si vous le mettez lenvers, au mieux, il ne se passe rien, au pire, pchit ! Donc ici, on place la patte G entre NE1 et R2, la patte A sur +350 et la K entre TR1 et S1. Si vous utilisez un triac, il ny a pas de problme de sens, seule la gchette doit tre place au bon endroit. Linconvnient de ce montage en ltat actuel cest que le temps de charge est trs long (10 secondes, en moyenne) et donc la frquence des clairs est faible. Pour augmenter cette frquence, il faut remplacer C1 par un quivalent de valeur plus petite. Dans notre cas, 2.2 F feront parfaitement laffaire. Il convient de noter que la diminution de la capacit du condensateur entrane une diminution de la puissance des flashes. Il sagit comme toujours dun compromis Enfin, il faut sassurer que le montage pourra se charger en permanence et quon pourra larrter. Pour cela, il faut ajouter un interrupteur du cot du gnrateur de haute tension. Malheureusement, il nexiste pas de schma gnral et ce problme sera discut dans la partie de mise en uvre.

Mise en uvreChoix du thyristor ou du triacPour bien choisir le SCR ou le Triac, il faut respecter les conditions suivantes : - Tension de claquage suprieure 400V - Intensit de pic suprieure 1A. - Le botier utilis sera de prfrence un TO92 pour sa petite taille. On pourra donc retenir les MCR22-6 [6], MCR100-6 [7], MAC997A6 [8], MAX97A6 [9] de chez On Semiconductors. Les brochages sont donns en annexe. Si vous ne trouvez pas ces modles, un TIC106D fera laffaire, mais son botier est plus gros. Pour information, un triac peut tre considr comme un thyristor qui fonctionne dans les deux sens et sera donc plus simple utiliser si lon nest pas sr de la polarit de linterrupteur quil remplace.

Choix de lappareil photo jetableLide matresse de cette ralisation est de faire de la rcupration. On obtiendra donc les appareils photos jetables usags auprs dun photographe. Les modles les plus courants sont de marque Kodak, Fujifilm, Konica et Carrefour. Laissez tomber tout de suite Carrefour, leurs jetables nont pas de lampe non en guise dindicateur, on ne peut donc rien en faire. De mme, si vous trouvez dautres marques, vrifiez si ya un non. S'il n'y en a pas, il ne sert rien de vous embter. Je nexpliquerais dans cette documentation que la modification des Kodak, Konica et Fujifilm (respectivement du plus simple au plus ennuyeux).

Rgles de scuritLors de toute modification dun jetable, noubliez jamais quil peut tre charg, mme partiellement et quil peut vous coller une chtaigne suffisamment violente pour vous bloquer le bras pendant plusieurs secondes. Gardez donc toujours une main sur une partie plastifie et travaillez avec lautre pour viter de faire passer le courant dans votre cur Ensuite, notez toujours o allait la pile et dans quel sens, ce serait bte de se tromper lors de lutilisation. Puis dans le cas dun modle inconnu, commencez toujours par dessiner le schma sur papier pour vous reporter au schma de rfrence.5/15 Edit le 11 fvrier 2003


Conseils pratiquesLes carcasses des appareils photos sont gnralement clipses et se dmontent facilement. Mais enlevez toujours les habillages plastiques et cartons, des vis pourraient tre caches en dessous Lorsque vous modifiez un circuit dj existant, soudez les composants en volant, a permet de gagner de la place dans le montage final. Mais attention, vitez de placer le thyristor au bout de longs fils. En effet, il risquerait de se dplacer lors de lutilisation et de faire des courts-circuits sur le montage. Essayez donc autant que faire se peut de souder les pattes du thyristor directement sur les pattes des composants du montage en cours de modification.

Modification dun Kodak Max FlashVoici la bte en photo [10]

Le schma lectrique est le suivant, avec un thyristor dj ajout :

Ce qui sur le circuit en lui-mme se traduit par a :

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Rien ne vous empche videmment de tordre la barre de mtal sur laquelle il faut brancher K pour la rapprocher de A et G En ce qui concerne linterrupteur de charge, ce modle ne ncessite quune impulsion sur le bouton charge et il se charge ensuite en permanence jusqu ce quon enlve la pile. Ce nest pas le comportement voulu, on va donc devoir trouver un autre moyen dallumer et dteindre le flash. Clairement, on va mettre linterrupteur de telle faon quil coupe la pile. Pour cela, enlevez le scotch qui retient la partie suprieure du bouton de charge, soudez les pistes du dessous entre elles puis passez sur lautre cot de la carte. Vous voyez ceci :

Le strap indiqu amne le + de la pile au reste du circuit. Il suffit donc de le couper et de mettre un interrupteur la place. Une fois le condensateur remplac, mettez linter en position marche et a devrait clignoter tout seul ! Et cest tout pour un Kodak, cest le plus simple modifier, cest aussi celui qui sert de rfrence.

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Modification dun Konica Film-In FlashVoici la bte avant dmontage [11]

On passe maintenant un modle un peu plus complexe modifier. Tout dabord, lors du dmontage, le botier contient des vis caches sous les autocollants. Ne forcez pas, tout vient bien en ayant enlev les vis Ensuite, au niveau lectrique on a une nouveaut. Pour mieux comprendre, voici le schma lectrique (avec le SCR dj ajout) :

Comme vous le constatez, on a le droit un interrupteur supplmentaire !!! Le pire cest que S2 est inclus mcaniquement dans le bouton qui dclenche la charge du flash (celui que lon tire vers lextrieur). Heureusement, il est encore facilement modifiable : Il faut commencer par enlever les deux lamelles qui servent dinterrupteur. Puis souder entre-elles les pistes sur lesquelles elles allaient faire contact. Ensuite, on ajoute notre interrupteur marche arrt entre les pistes que lon vient de souder et le point dattache des lamelles. Le SCR quant lui se place assez facilement. Reportez-vous la photo suivante pour comprendre les explications.

Une fois le condo remplac, a devrait encore une fois marcher tout seul !8/15 Edit le 11 fvrier 2003


Modification dun Fujifilm QuickSnap FlashVoici lappareil emball

Celui-ci est le pire modifier car le non et la rsistance sont inverss ce qui oblige les dmonter ! Voici le schma avec indications et SCR dj en place :

Si on laisse le circuit en ltat, la gchette du SCR est en permanence une tension positive et conduit donc ds le dbut ce qui ne laisse aucune chance C1 de finir de se charger et ne provoquera donc aucun flash. Il va donc falloir inverser NE1 et R2 sur la carte.

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Comme vous pouvez le constater, le condensateur C1 gne. Commencez donc par le remplacer par un de 2.2 F puis attaquez-vous R2 et NE1. La solution la plus simple consiste les dmonter tous les deux et les inverser. Ou alors, il suffit de dessouder les pattes extrieures et de tordre les composants pour que les pattes dessoudes sinversent. Il faut maintenant placer le SCR et linterrupteur. Heureusement, le bouton de charge peut servir dinterrupteur, on avait dj assez de soucis comme a.

Une fois linterrupteur branch, placez-le sur marche et a devrait flasher tout seul. Comme vous laurez constat, il est clair que si vous pouvez viter les Fujifilm, cest mieux !

Et si je tombe sur un modle inconnu ?Si vous tombez sur un modle inconnu au bataillon (un Kodak mais qui na pas la tte de celui prsent ci-dessus, par exemple), appliquez les mthodes suivantes : Ouvrez le botier avec prcaution. Attention, certains peuvent avoir des vis caches sous les autocollants. Normalement, tous les clips viennent facilement. Faites trs attention au condensateur, il est parfois tratre. Reprez la lampe non. Si vous nen trouvez pas mais que vous avez une LED la place, arrtez l, vous ne pourrez rien faire de ce jetable. Videz violemment le gros condensateur en court-circuitant ses pattes avec un tournevis qui ne craint plus rien. Sil tait charg, vous aurez droit un bel clair. Reprez o appuyait le bouton de charge du botier plastique. a vous permettra de tester la charge pour savoir sil faut maintenir le contact ou sil suffit dune impulsion. Notez avec prcision la manire dont est dclench le flash. Pour cela, regardez comment fonctionne lobturateur, cest gnralement lui qui sert fermer un interrupteur (deux lamelles) ou cest lui qui fait interrupteur car il est en mtal. Sortez le circuit imprim de son emplacement et mettez une pile en place (si celle dorigine sest sauve). Effectuez un test de charge en fermant brivement le contact de charge. Si vous entendez encore un sifflement aprs avoir relch le bouton, cest une charge par impulsion, il faudra mettre linterrupteur en srie avec la pile (comme sur le Kodak). Sinon, si vous devez10/15 Edit le 11 fvrier 2003

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maintenir le contact de charge, vous pourrez mettre linterrupteur la place de ce contact, a devrait vous faciliter les choses. Faites flasher en fermant le contact repr ce qui vous permettra de voir si vous ne vous tes pas tromp. Videz de nouveau le condensateur, il reste toujours une soixantaine de volts aprs un flash. Cest suffisant pour tre dsagrable. Enlevez la pile, a vitera de dclencher une charge par mgarde Sortez un papier et un crayon et effectuez une ingnierie inverse du circuit imprim. Pour cela, partez du condensateur et trouvez les connections avec tous les composants prsents sur le schma de rfrence prsent au dbut de ce document. En gnral ce que vous trouverez sera assez proche (car ce montage offre le meilleur rapport qualit/prix) Dcidez alors comment placer le thyristor en gardant lesprit que le courant va de A vers K quand G est un potentiel suprieur K. G se connecte toujours entre la lampe non et la rsistance associe Vrifiez que la lampe non est bien entre le +350V et la patte G de votre thyristor. Si cest la rsistance, vous tes dans le cas du Fuji, vous devrez inverser la rsistance et le non.

Une fois toutes ces tapes effectues, commencez par remplacer le condensateur, inversez R2 et NE1 si ncessaire, puis placez le thyristor. Finissez par placer linterrupteur en fonction de ce qui a t not lors de lexploration. Mettez une pile et fermez linterrupteur. Tout devrait fonctionner normalement.

ApplicationLe but premier de ces modifications est de rendre les fuses eau lumineuses pour pouvoir en lancer la nuit et suivre leur vol. Dans ce cadre, il faut respecter certaines rgles : Le montage doit tre plac dans le cne de la fuse (rigolez pas, on sait jamais ce qui peut passer par la tte de quelquun de trop press) Linterrupteur doit tre accessible de lextrieur du cne et donc plac au bout de fils semirigides. Le rflecteur du flash doit tre dirig vers le bas pour une meilleure diffusion de la lumire. Le montage doit tre fix dans le cne pour pouvoir esprer le rcuprer aprs mme si a arrive rarement, il faut bien le reconnatre La pile doit tre fixe sur le montage pour viter quelle ne transperce le cne latterrissage. Attention au pisto-colle qui peut introduire des faux contacts (le mieux est lennemi du bien). Allumez le flash avant de mettre la pression mais ne lallumez pas trop longtemps lavance, la pile risquant de ne pas supporter la dure dallumage.

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Et si tout se passe bien, vous obtenez une fuse comme sur les photos page suivante.

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Avant la mise en rampe, flash en place.

Flash en fonctionnement

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ConclusionNous venons de voir dans ce document comment rcuprer les flashes prsents dans les appareils photos jetables pour en faire des stroboscopes miniatures. Leur utilisation ludique dans une fuse eau ne doit cependant pas faire oublier que les tensions prsentes sont leves et potentiellement mortelles. Il conviendra donc de prendre des prcautions lors de lutilisation de ces montages, en particulier avec le public lors de la rcupration de la fuse. Il est en effet impossible de prdire la charge prsente dans le condensateur, dautant plus que le circuit est gnralement dtruit lors de latterrissage de la fuse. Malgr tout, nous vous encourageons vivement effectuer le suivi dune fuse eau de nuit. Cest une exprience inoubliable qui donnera lieu dinnombrables souvenirs.

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AnnexeBrochage MCR22 et MCR100(thyristors)

Brochage MAC997A et MAC97A(triacs)

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Rfrences[1] CLES-FACIL, Fusex ELA. 2002; http://www.anstj.org/espace/pages_clubs/ela/ela_cles_facil_2002.pdf Olivier Sannier, Fuses eau lumineuses : Montages accessibles tous. 2003, Lyon: Plante-Sciences. R. D. Christie, The disposable camera. 1996; http://www.ee.washington.edu/conselec/CE/kuhn/labs/camera/fl.htm H. Edgerton, Electronic Flash, Strobe. 1983, Cambridge: The MIT Press. Le Magicien, 1.5 Volt Strobo with a Kodak Max Disposable Camera. 2000; http://www.geocities.com/lemagicien_2000/elecpage/maxflash/maxflash.html OnSemiconductors, MCR22-6 Datasheet. 2000; http://www.onsemi.com/pub/Collateral/MCR22-6-D.PDF OnSemiconductors, MCR100-6 Datasheet. 2000; http://www.onsemi.com/pub/Collateral/MCR100-D.PDF OnSemiconductors, MAC997A6 Datasheet. 2000; http://www.onsemi.com/pub/Collateral/MAC997-D.PDF OnSemiconductors, MAC97A6 Datasheet. 2000; http://www.onsemi.com/pub/Collateral/MAC97-D.PDF Eastman Kodak Company, Kodak Max Flash. 2003; http://www.kodak.com/cgibin/webCatalog.pl?product=KODAK+MAX+Flash+One-Time-Use+Camera Konica, Film-in Flash. 2003; http://konicaonlinestore.com/Catalog/konicastore.cgi/BY92484

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