[ Bidouilles avec des flashs ]

22/09/2008

Animation Flash Stroboscope S'il existe un "classique" de la bidouille en électronique, c'est bien le flash d'appareil photo jetable.
Même si ce type d'appareil est en voie d'extinction au profit du numérique, peut-être vous en reste-t-il un non terminé, ou peut-être avez-vous gardé la partie électronique.

Tous les jetables à flash sont susceptibles de convenir : Kodak, Fuji, Agfa, sans marque, etc...
Les vieux appareils photo mécaniques à flash intégré peuvent aussi faire l'affaire (sans gestion électronique).


Une remarque au passage : si la pellicule est finie, et que vous tenez à vos photos, pas d'inquiétudes. Le film est en effet bobiné à l'envers par rapport à un appareil classique (du moins sur presque tous...) Ainsi, à la dernière photo prise, toute la pellicule est retournée dans sa boîte métallique protectrice.
Attention. DANGER ! Haute tension.

Ouvrir et manipuler un flash est dangereux.
Présence de haute tension : Risque de choc électrique. Risque de brûlure.

⇒Déchargez le condensateur à chaque arrêt du flash et avant toute manipulation.

Ne tentez en aucun cas d'ouvrir un appareil photo ou un flash si vous ne savez pas ce que vous faites.

Les flashs répétitifs peuvent déclencher des crises d'épilepsie chez les personnes photosensibles.

Ouverture de l'appareil

Ouverture La première chose à faire, est de libérer l'électronique. Le boîtier plastique se compose la plupart du temps de deux coques emboîtées l'une dans l'autre, maintenues par des ergots autobloquants.

Une fois ouvert, libérez la pellicule, et donnez la à votre photographe pour développement.

Ensuite, avant de faire quoi que ce soit, mesurez la tension aux bornes du condensateur, et assurez vous qu'elle soit proche de zéro.
Si ce n'est pas le cas, déchargez-le au travers d'une résistance de 10kΩ/1W, ou d'une lampe 230V/40W.

Le circuit

schema flash Le circuit du flash varie d'une marque à l'autre. Il diffère même parfois sur un même modèle, selon les périodes.
A ce stade, il faut faire du "rétro-engineering" : suivre les pistes et les composants pour tracer le schéma.
Une requête sur un moteur de recherche peut aussi fournir le schéma...


Grosso modo, tous les flashs sont construits sur le même principe, avec les mêmes composants :

Le fonctionnement du flash "de base"
schema flash
Le bouton "charge" permet de déclencher l'auto oscillation d'un circuit élévateur de tension (transistor et transformateur).
La haute tension ainsi générée est redressée, et stockée dans un condensateur (en général une centaine de microfarads). Elle alimente aussi le tube au xénon qui ne s'amorce pas, faute de très haute tension ou d'amorçage extérieur.
Parfois, un circuit annexe peut permettre de stopper l'auto excitation de l'oscillateur pour qu'il s'arrête une fois la tension de charge atteinte.
Une petite ampoule néon signale la présence de la haute tension.
Un autre condensateur (22nF) se charge aussi à partir de la haute tension, mais au travers d'une résistance (2MΩ).
Ce condensateur va, au moment de l'ouverture de l'obturateur, se vider dans le transformateur d'impulsion et générer un pic de très haute tension.
Cette impulsion de très haute tension est appliquée sur l'enveloppe du tube à éclat, et va provoquer une ionisation du gaz dans le tube.
Le courant qui était stocké dans le condensateur haute tension va s'engouffrer dans le gaz ionisé, et générer un éclair lumineux.
Les condensateurs sont déchargés, et prêts à un nouveau cycle. (Ceci dit, une tension résiduelle d'une cinquantaine de volts est quand même présente aux bornes du condensateur)

Le sifflement caractéristique qui monte progressivement vers les aigus est généré par le transformateur qui "chante", sous l'effet de l'oscillateur qui monte dans les cycles (augmentation de la fréquence d'auto oscillation) au fur et à mesure que le condensateur se charge.

schema flash Kodak
Il existe de nombreuses variations dans la manière de réaliser un tel circuit. Donc il faudra s'adapter en fonction du flash en votre possession ! A titre d'exemple, un fameux constructeur de jetables simplifie le schéma et inverse la polarité de la haute tension par rapport au "moins" de la pile...

Transformation en stroboscope


Il est simple de transformer un flash en stroboscope. Il pourra alors servir de balise, d'avertisseur lumineux, ou que sais-je d'autre... le tout à partir d'une simple pile 1,5V !

L'astuce est de remplacer le déclencheur mécanique par un peu d'électronique : thyristor (ou triac) et éclateur à gaz (ou diac).

Commande par thyristor ou triac et éclateur à gaz
schema eclateur triac thyristor La tension aux bornes de la mécanique de l'obturateur correspond à la tension de charge du condensateur d'amorçage. Dès que la tension est suffisante, un arc naît dans l'éclateur à gaz, et de ce fait crée un court-circuit qui va déclencher la commande du thyristor. Celui-ci se bloque, et ce, tant que la tension sera suffisante. Une fois le condensateur déchargé dans la bobine d'amorçage, le thyristor s'ouvre, et permet à nouveau la charge du condensateur. Et ainsi de suite...

On trouve des schémas de stroboscopes avec une ampoule au néon comme déclencheur cyclique. Mais ce montage n'est pas universel car selon le thyristor ou le triac, la commande est erratique voire impossible (courant de gâchette trop faible : le néon s'allume, mais ne déclenche pas le blocage).

Pinout - Brochage Triac en boitier TL Pinout - Brochage Triac en boitier TO220 Pinout - Brochage triac Pinout - Brochage Thyristor en boitier TO220 Pinout - Brochage thyristor L'élément de commande qui va se substituer au contact de l'obturateur est un thyristor, ou bien un triac (deux thyristors tête bêche). La tension de service doit être au moins 300V. Le courant à supporter n'est pas énorme, mais les transitoires sont cependant élevées. Quelques exemples de références de thyristors : TIC106 (5A 400V), TYN612 (12A 600V). Et quelques références de triacs : BTA06-400 (6A 400V), BTA08-400 (8A 400V). Un modèle en boîtier TO220 sera probablement plus simple à trouver. Mais attention : certains modèles sont "non isolés" et ont la languette métallique au même potentiel que la patte du milieu.
Le brochage (a1/a2 ou K/A) est à adapter en fonction des rails d'alimentation communs (K ou a1 au -HT commun, ou bien A ou a2 au +HT commun).

Pilotage par éclateur à gaz
Eclateur 230V Eclateur Une tension de claquage de ≅ 230V permet d'amorcer le flash en court-circuitant la commande du thyristor. Idéalement, il faudrait ajouter une petite résistance en série avec l'éclateur pour limiter le courant de gâchette (quelques centaines d'ohms).
Les éclateurs peuvent se récupérer de prises parafoudre, ou de vieux écrans ou téléviseurs cathodiques (platine au culot du tube CRT). Choisir une valeur de tension de claquage suffisante pour que la charge du condensateur illumine correctement le tube au xénon. Une valeur faible rendra la cadence plus rapide, mais n'amorcera pas bien le tube.
Le rythme des flashs générés par cette technique est un peu irrégulier, et la vitesse dépendra du condensateur de stockage (voir plus loin).

Piotage par diac
schema diac triac thyristor Une variante à ce déclencheur primitif est le pilotage du thyristor par un diac.
Un condensateur de 4,7µF se charge lentement à partir de la haute tension au travers d'une résistance de 3,3MΩ. Dès que la tension de basculement du diac est atteinte (32V), il devient passant et déclenche la fermeture du thyristor (ou du triac).
Attention de bien respecter la polarité du condensateur électrochimique de 4,7µF (tension de service 50V ou 63V). Le diac lui n'est pas polarisé.
On peut aussi remplacer la résistance de 3,3MΩ par une résistance de 470KΩ en série avec un potentiomètre de 2,2MΩ pour faire varier la cadence -dans une certaine mesure-.

Cadence
Le problème qui se présente immédiatement est le nombre de flashs par secondes. En l'état, le flash donne un éclair au mieux toute les 5 secondes ! Mais vu le principe de charge du condensateur de stockage, il est difficile d'accélérer la cadence sans restreindre la luminosité.

Une première solution est de survolter le montage. C'est risqué avec le dimensionnement des composants d'origine. Il n'est pas raisonnable de dépasser 2V, voire 3V (pour un flash fonctionnant sous 1,5V).
La limitation sera donnée par la température de fonctionnement des composants (transistors, transformateurs, diodes) donnant une image de leur capacité en courant...

Condensateur haute tension

La deuxième et meilleure solution, est de réduire la valeur du condensateur de stockage, mais cela se fait au détriment de la luminosité (tout en soulageant l'électronique !) Attention de bien respecter la tension de service (350V à 400V) et la polarité en changeant le condensateur.

Fiabilisation
Transistor de puissance TO220 Pinout - Brochage transistor TO220 Pinout - Brochage transistor TO126 Pinout - Brochage transistor Dans tous les cas, une chose importante à modifier pour fiabiliser le montage est le transistor d'attaque du transformateur (noté 5607 ou 2SD2470 sur les schémas). Un transistor en boîtier TO220 ou TO126 n'est pas un luxe : à plein régime, il devient vite chaud. Le modèle est à choisir en fonction du transistor d'origine (NPN / PNP) mais n'est pas vraiment critique au niveau des caractéristiques, sauf pour le courant. En effet la consommation du montage sans modification est énorme, et l'appel de courant initial peut dépasser les 2 ampères. Mais ce courant diminue si l'on modifie la valeur du condensateur. Des références comme BD135, BD435, TIP31, ou presque n'importe quoi d'autre conviennent alors !

Allumage permanent
Selon le modèle et le schéma du flash, l'alimentation n'est pas permanente ou doit être démarrée manuellement (bouton de chargement). Il faut alors modifier la partie "mise sous tension" soit en la shuntant, soit en trouvant un moyen de toujours entretenir l'oscillation du circuit.
Ceci se détermine en examinant le comportement du circuit lorsque l'on maintient appuyé le bouton de charge. Si le flash semble bien se charger et permet de "flasher", alors une simple liaison à la place du bouton poussoir suffit. Mais si le circuit ne semble pas se charger normalement, ou bien s'il interdit le déclenchement du flash, alors il faut feinter ! Par exemple en essayant de mettre une résistance que quelques kilo-ohms en parallèle sur le bouton de charge.

Exemple de modification

Exemple de modification de flash Je suis incapable de dire de quelle marque proviennent ces flashs : j'ai récupéré les circuits il y a longtemps, et je n'ai gardé aucun boîtier... Le principal intérêt de ce circuit est sa compacité.

La première modification consiste à changer le transistor NPN de pilotage du transformateur. Un modèle de puissance en boîtier plastique TO220 convient parfaitement (attention au brochage !)
Ensuite, il faut intégrer le thyristor (en fait ici un triac BTA 08 400) et l'éclateur à gaz ou bien le diac et ses composants périphériques.
Pour accélérer la cadence, le condensateur a été changé (120µF d'origine). Une valeur de 4,7µF permet d'avoir deux flashs par seconde. Bien respecter la polarité et la tension de service, quitte à prendre plus (400V).
Avec cette valeur, la consommation est passée de quelques 2A en crête à 1,2A sous 1,5V.
Le prix à payer est bien sûr une diminution de l'intensité lumineuse. Ceci dit, dans l'axe du tube, l'éclat reste visible à bonne distance.

L'ajout d'une résistance est nécessaire pour maintenir le circuit constamment sous tension : une résistance de 10kΩ est branchée à la place du bouton poussoir de "charge".
La mise en route se fera par un interrupteur ON/OFF placé en série avec la pile.

Quelques modifications d'ordre "cosmétique" pour finir, et voilà un petit circuit compact de balisage à flash, fonctionnant à partir d'une pile 1,5V. Le circuit pourra trouver sa place dans le corps d'une lampe torche par exemple.

L'autonomie est de quelques heures avec une pile LR20, les flashs s'espaçant suivant sa décharge.

Flash piloté à distance, flash esclave, etc...

Pinout - Brochage composant - Opto-triac Commande par opto-triac

Pour pouvoir piloter un flash à partir... d'à peu près n'importe quoi, la solution la plus versatile est d'employer un opto-triac.
Le déclencheur mécanique est toujours remplacé par un thyristor ou un triac, mais il est piloté cette fois-ci par ce petit composant qui réagit à l'allumage d'une LED intégrée au composant lui-même. L'intérêt est d'isoler le flash électriquement (isolation galvanique) et de permettre la commande par n'importe quel circuit extérieur, tant qu'il est capable de piloter une LED !
L'opto-triac est du genre MOC3020 ou 3021, et surtout pas MOC3040 ou 3041 qui ont un détecteur de passage à zéro. La résistance en série avec la LED de l'opto-triac est à adapter à votre tension de commande : 560Ω à 1KΩ sous 12V, 180 à 330Ω sous 5V.

Asservissement flash

Tout type de déclenchement externe est alors envisageable :

Tube fluorescent

Avec des modèles de flashs puissants, il est possible d'alimenter un petit tube fluorescent de 4W. Cependant la plupart des circuits de flashs de jetables ne sont pas suffisants pour cette application.

L'idée est de prendre la tension en sortie du transformateur haute tension, en ayant pris soin d'enlever le reste de l'électronique qui ne sert à rien au secondaire (diode de redressement, condensateur de stockage HT, transfo d'amorçage, tube au xénon, etc...)

Liens

Stroboscope [ Wikipedia -fr- ]
Le tube à éclat au xénon [ Wikipedia -eng- ] avec une animation d'amorçage


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