[ Asservissement pour flashs externes ]

28/03/2010 (MàJ 04/2012)

Les appareils photos avec flash intégré sont bien pratiques, mais ces flashs donnent une image "plaquée" qui n'est pas du plus bel effet (sans parler des mauvais reflets et autres pâleurs, des yeux rouges, de l'absence de contre-jour, etc...) La solution est alors d'utiliser un ou plusieurs flashs externes. Le seul souci avec les appareils photos numériques compacts actuels, c'est qu'ils ne proposent pas le pilotage externe.

La solution est d'utiliser le flash interne comme moyen de synchroniser d'autres flashs.

Asservissement externe

Si les appareils photos compacts (ou bridges) ne possèdent pas de déclencheur pour flash externe, alors comment les synchroniser avec des flashs déportés ? La seule solution (à part ouvrir et modifier l'appareil) est d'exploiter les "signaux" qu'il donne pour se synchroniser dessus. En l'occurrence, le pré-flash et le flash.

Le "pré-flash" permet à l'appareil d'ajuster ses réglages. Le "vrai" flash intervient peu de temps après, synchrone avec l'obturateur (à l'ouverture ou avant la fermeture).
Dans le cas de l'option "anti yeux rouges", le flash va émettre une série de flashs pour obliger les pupilles à se fermer. Série qui peut aller de deux à quatre flashs successifs selon les appareils.

Et aussi étonnant que cela soit, même en mode entièrement manuel, l'appareil que j'utilise (bridge Lumix) fait toujours un pré-flash. Ce qui empêche l'utilisation de "bêtes" déclencheurs esclaves (qui ne commanderaient les flashs déportés que sur le pré-flash).

Donc pour synchroniser d'autres flashs, il faut détecter les flashs successifs de l'appareil photo afin de commander les flashs esclaves uniquement au énième flash, qui correspond à l'ouverture de l'obturateur.

Pour être sûr du fonctionnement, en cas de fausse détection d'un flash, une temporisation remettra l'asservissement à l'état initial (ie. attente du pré-flash).

Version à compteur CD4017

Voici une solution en logique "classique" peu coûteuse, qui fonctionne sans aucun composant à programmer. Le montage repose sur un compteur CD4017 et un timer NE555, composants on ne peut plus classiques et incontournables.

Cette version "expérimentale" marche, mais n'est pas vraiment "élégante", et souffre d'une consommation un poil gourmande (7 à 11mA en attente). Mais elle a l'avantage d'une mise au point "directe" et facilement compréhensible, sans avoir besoin de mettre le nez dans un micro-programme.

Fonctionnement

Le détecteur de flash est composé d'une photodiode infrarouge (ou éventuellement phototransistor) qui détecte les changements brusques de luminosité. Le signal est ensuite amplifié. Toute détection de flash a pour effet d'incrémenter le compteur décimal 4017, tout en déclenchant en parallèle un temporisateur à base de timer NE555. Ce timer permet de remettre à zéro le compteur si aucun autre flash n'intervient (fausse détection, parasite). Mais si le nombre de flash choisi dans le compteur est presque atteint avant la fin du timer, le compteur sera incrémenté une dernière fois, déclenchant la commande des flashs externes.

Le nombre de flash est déterminé selon la sortie du compteur choisie pour déclencher la commande.

Une LED bicolore orange/verte permet de visualiser l'état de l'asservissement :

vert ⇒ un flash détecté
orange ⇒ nombre de flashs atteint : flashs externes déclenchés

Afin de pouvoir piloter plusieurs flashs, j'ai choisi la solution du boîtier maître associé à des modules adaptateurs externes (voir la description un peu plus loin des "déclencheurs"). L'ensemble se relie avec des jacks 3,5mm mono et du bête câble bifilaire. La commande "trigger" fournit une impulsion de 9V, que chaque module adapte ensuite au bon format en fonction du flash (opto-coupleurs, opto-triacs). La tension véhiculée dans les câble reste ainsi basse et est libérée de tout potentiel dangereux que peuvent générer les flashs.
De plus, ce principe permet d'ajouter presque autant de flashs que l'on veut. Une simple liaison en parallèle suffit pour ajouter un flash à n'importe quel endroit du câblage.

Pour assurer un bon fonctionnement, il faut bien entendu que le détecteur (photo diode) ait le flash à portée de "vue". Mais la sensibilité est assez bonne pour permettre la détection d'un flash indirect (réfléchi sur un plafond par exemple) à bonne distance. La lumière ambiante ne sera pas non plus trop perturbante pour le fonctionnement.

Version à CD4093

Voici une autre solution elle aussi en logique "classique" bon marché, sans aucun composant à programmer. Cette fois-ci, ce sont les portes logiques "NAND" d'un CD4093 qui vont servir.

Là aussi la mise au point est "directe", sans réglage particulier.

Fonctionnement

La détection d'un flash déclenche une série de temporisations, ceci dans le but de "masquer" le premier flash, pour ensuite autoriser la commande des flashs externes au second flash détecté.

Le nombre de flash est ici fixe. A savoir deux : un pré-flash suivit du "vrai" flash qui commande les flashs esclaves.

Le chronogramme permet de comprendre le fonctionnement, selon ce que le capteur détecte :

un premier flash isolé qui ne doit pas faire déclencher les esclaves (ie. flash lumineux parasite)
ensuite un autre flash plus éloigné dans le temps, qui correspond au pré-flash d'un appareil photo
suivi d'un dernier flash, qui correspond au deuxième flash de l'appareil photo, à savoir le "vrai" flash synchrone avec le shutter (obturateur). C'est celui-ci qui commande le déclenchement des flashs externes.

Ce montage a l'avantage de ne consommer que très peu de courant. En mode "attente", la consommation oscille entre 1 et 2mA selon la lumière ambiante (moins de 0,1mA dans le noir !) Pendant un déclenchement, la consommation peut aller au delà de 20mA avec la LED bicolore et plusieurs flashs esclaves branchés.

Déclencheur externe

Il faut maintenant interfacer correctement les flashs externes à notre déclencheur. Selon les technologies, il faut adapter en conséquence la commande (trigger).

Les vieux flashs sont ceux qui nécessitent une attention particulière. Ils se pilotent par contact sec (fermeture d'un contact directement lié à l'obturateur) et la tension aux bornes de la connectique (sabot ou prise de commande) est potentiellement dangereuse, et peut être dangereuse aussi pour l'électronique de pilotage.

La solution est de passer par un opto-triac associé à un triac (ou thyristor) qui va assurer le déclenchement du flash. La commande alors à fournir pour déclencher le flash est une simple impulsion basse tension de quelques milliampères, libre de potentiel.

L'opto-triac sera du type MOC3020 ou 3021. Ne pas employer ceux de type MOC3040 ou 3041 car ils incorporent un détecteur de passage à zéro.

Le triac lui devra être dimensionné en tension et courant en fonction du flash qu'il va piloter. Le plus sûr étant de prendre une tension de service supérieure à 300V. Le courant drainé étant relativement faible (de plus sur une durée très courte), un modèle en boîtier TL suffira. Il est même envisageable de se passer du triac, et de connecter directement le flash à l'opto-triac. Pour ma part, j'ai utilisé de "vieux" BTA08-400 de récupération, mais en encombrant boîtier TO220... pour parer à toutes éventualités !
Dans tous les cas, la polarité coté flash n'a aucune importance.

En cas de doute sur le flash, la mesure du potentiel aux bornes du sabot ou de la prise de commande donnera une idée de la technique à employer. Un simple opto-coupleur (protégé contre les inversions) peut même parfois suffire pour des flashs plus récents (tension de commande de 3 à 6V).

L'ensemble du circuit "trigger" prendra place dans un petit boîtier isolé (en plastique), voire pourquoi pas dans le corps même du flash.

Flash d'appareil jetable

Comme déjà évoqué dans un précédent article (Bidouilles avec des flashs), les flashs d'appareils photos jetables (argentiques) peuvent être détournés pour servir de flashs déportés.

S'il vous reste quelques carcasses de ces appareils, le flash peut être facilement modifié pour être piloté à distance. (L'argentique au service du numérique !)

La commande s'effectuera obligatoirement par triac, lui même commandé par un opto-triac (cf. schéma du paragraphe précédent). Le tout devra être isolé contre tout contact accidentel.

Le circuit du flash aura besoin aussi d'une petite modification pour fonctionner en continu. Selon le type et la marque du jetable, il sera nécessaire ou bien de forcer l'alimentation (bouton poussoir de charge à court-circuiter), ou bien empêcher l'arrêt automatique en fin de charge (shuntage du circuit d'auto "damping" avec une résistance). Le bon choix se fait en testant le flash : sur certains modèles, l'appui sur le bouton de charge empêche le déclenchement du flash, ou sur d'autres provoque une surconsommation et une charge partielle.
(Se référer à la page Bidouilles avec des flashs, ou trouver les schémas des flashs pour modifier en conséquence.)

Pour finir, le remplacement de la pile LR3 ou LR6 originelle pour une LR14 ou mieux, une LR20, donnera suffisamment d'autonomie au flash.

ATTENTION : les flashs génèrent de la haute tension dangereuse, qui reste stockée dans les condensateurs longtemps après avoir été déconnectés de la pile. Prenez un maximum de précautions.

Diffuseur / Déflecteur

Si le boîtier d'asservissement permet de piloter des flashs externes, le flash interne de l'appareil peut parfois être "carrément" gênant. Mais le souci, c'est qu'il est obligatoire de le garder, car il est le déclencheur de tous les esclaves.

Voici un bidouillage simple qui permet "d'adoucir" le flash pop-up d'un appareil photo de type bridge.

Un tronçon de boîte de pellicule (argentique !) transparente est coupé à la bonne longueur, puis formé sous la chaleur d'un pistolet à air chaud (décapeur thermique), afin de venir chapeauter la tête du flash. (Encore l'argentique au service du numérique !)

On peut même ajouter un petit raffinement au dispositif : un coté diffusant, et un coté avec réflecteur.
Sur une des moitiés de la boîte de pellicule, recouvrir l'intérieur d'une bande de papier aluminium collant (gaffer "alu").
Le coté diffusant adoucira le flash sur le sujet photographié, là où le coté réfléchissant renverra la lumière vers le plafond, qui se rajoutera à la lumière ambiante sans polluer directement la scène, mais garantira quand même la détection du flash par le boîtier de déport de commande.

Selon la qualité et l'épaisseur du plastique utilisé, le flash se verra réduire en luminosité, mais verra aussi sa colorimétrie changer. Les plastiques épais laissent passer la lumière mais changent le rendu (température de couleur). Pour se rendre compte du phénomène, il suffit de regarder une source lumineuse (filament d'une ampoule) au travers du plastique transparent : elle devient orangée. La balance des blancs sera à ajuster en conséquence...

Il est possible aussi de bricoler un diffuseur en papier qui viendra épouser le flash pop-up, ou que sais-je encore ! (De nombreuses idées traînent sur le net...)

Autre type de déclenchement

Les déclencheurs des flashs externes peuvent certes se connecter au boîtier d'asservissement, mais ils peuvent aussi être commandés par d'autres moyens.

L'astuce consiste à photographier dans le noir complet, et d'utiliser la pose "B" de l'appareil (ouverture permanente de l'obturateur, ou à défaut : temps de pose très long).

L'instant décisif de la prise du cliché ne dépend plus alors de l'appareil et de son obturateur, mais des flashs qui vont rendre visible la scène.

Plusieurs types de déclenchements peuvent servir à piloter les flashs :

déclenchement au son (projectile, bruit d'éclatement d'un ballon, verre qui se brise)
par barrière infrarouge (animal passant à un endroit donné, objet en déplacement...)
??...

Selon ce que l'on cherche à photographier, des flashs très rapides seront peut-être nécessaires.

Un poil d'électronique peut aussi permettre de retarder le déclenchement des flashs par rapport au signal capté. Ceci afin d'éviter d'avoir le capteur de passage dans le champ, ou de capture l'instant le plus intéressant d'un phénomène, à quelques millisecondes près !

Il est même envisageable d'essayer d'autres moyens d'illumination (LED, stroboscopes, ...)

En pratique

Pour utiliser de manière optimale le dispositif complet (asservissement et flashs esclaves), il faudra ajuster les réglages de l'appareil photo en mode manuel, et les adapter à la luminosité que l'ensemble des flashs va produire.

Une charte de gris (gris neutre à 18%, à défaut de cellule) est une bonne aide pour les réglages.

Pour le positionnement des flashs et les choix d'angles... l'utilisation de réflecteurs, de diffuseurs, de "polys", de parapluies... de gélatines, de "spun"... je laisse les vrais sites de photographes vous aider.
Sinon, en dehors des recettes "toutes faites", l'expérimentation reste quand même le plus instructif.

Astuce : mesures temporelles

Pour mesurer la latence d'un flash, ou constater les décalages entre flash et pré-flash, on peut employer une carte son comme oscilloscope. En connectant directement une photodiode à l'entrée micro, il est facile de visualiser le déroulé temporel avec un éditeur audio (comme Audacity par exemple).

Brochages

Pinout - Brochage composant - Opto-triac

Pinout - Brochage composant - Transistor

Certains composants peuvent être remplacés par des équivalents, ou par des valeurs proches dans certains cas.
Les diodes 1N4148 peuvent être remplacées par des 1N4150, des 1N4001 à 1N4007 ou tout autre diode...
Idem pour les transistors NPN ou PNP de commande, du moment qu'ils supportent le courant total du nombre d'opto-coupleurs que vous voulez mettre en cascade :
NPN : BC337, BC338, 2N2222, 2N1711, ...
PNP : BC327, BC328, 2N2906, 2N2907, ...
Pour le triac :
Boîtier TL : TLC 226, TLC386
Boîtier TO220 : BTA 06 400, BTA 08 400, ...
(Attention, la languette est au même potentiel que la patte centrale sur les modèles "non isolés" BTB.)
La LED bicolore peut être remplacée par deux diodes distinctes.
Le condensateur de 100µF sur l'alimentation n'est pas forcément utile.