Eclairage camera haute vitesse

[GautYeah]

Bonjour à tous,

Je dois créer un système pour éclairer un essai de resistance dynamique des matériaux afin de le filmer. Je dois le filmer avec une camera a haute vitesse pour visualiser l'essai en slow-motion ensuite. Qui dit grand nombre d'image par seconde, dit temps d'exposition faible, donc il me faut une grosse puissance lumineuse pour avoir une image correcte.

J'ai déjà les LEDs de haute puissance (jusqu'a 20V 4A chacune) dont vous pouvez trouver la doc sur le lien suivant: http://docs-europe.electrocomponents...6b8132f917.pdf . Je souhaite les utiliser pour faire des economies.

Je compte utiliser 6 LEDS pour faire un flash d'une courte durée (quelques dizaines de millisecondes), le temps du film.

Le problème reside maintenant dans leur alimentation. Comment faire pour avoir une alimentation suffisamment réactive à un tel niveau de puissance? Quel type d'alimentation utiliser? Après quelques recherches, j'ai compris que les alimenter via des resistances est hors de question pour des questions de rendement et de stabilité du courant. Il reste les transistors de puissance et les systèmes à reluctance si je me trompe pas. Lequel des deux serait le plus approprié pour un allumage en quelques micro-secondes et la gestion d'une telle puissance?

Il me restera ensuite plusieurs points à solutionner, si vous avez des idées je suis preneur:
- Je souhaiterai moduler l'intensité lumineuse. Est ce qu'utiliser un hacheur de courant pour faire varier l'intensité qui passe dans les LEDs serait approprié?
- La commande d'allumage de l'éclairage se fait grâce à une impulsion électrique émise par un capteur déjà présent sur le banc d'essai, est ce qu'une carte Arduino est capable de recevoir cette impulsion et de piloter l'allumage (déclenchement, attente, extinction)? Est-ce qu'il y a une solution plus adaptée?
- Je voudrais aussi pouvoir garder les LEDs allumées à faible puissance (pour limiter la chaleur émise) pour faire le focus de la camera sur l'échantillon testé.

Et enfin, pensez vous que c'est réalisable par un amateur ou les puissances sont trop grandes/le problème est trop complexe et il faut acheter un boitier tout fait?

Cordialement,

Gauthier
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[penthode]

"je dois" et "amateur" sont antinomiques...

c'est un projet professionnel , ou non ?

[GautYeah]

Je suis en stage dans un laboratoire en recherche sur les matériaux. Je ne suis donc pas un expert en électronique, mais je veux apprendre pour faire les choses correctement.

[penthode]

en stage de quoi ?

ce probléme est-il dans ton domaine de compétences ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[GautYeah]

Ingénierie mécanique.

Partiellement, oui pour la gestion de la chaleur, fabrication etc, non pour l'électronique.

[penthode]

alors vois avec ton maitre de stage pour convoquer un spécialiste

[GautYeah]

J'y ai déjà pensé mais je suis en Angleterre et ma maitrise de l'anglais n'est pas suffisante pour en discuter avec un spécialiste ici.

Maintenant vous comptez m'aider ou continuer à discuter de pourquoi je poste un message ici?

[antek]

Après quelques recherches, j'ai compris que les alimenter via des resistances est hors de question pour des questions de rendement et de stabilité du courant.

C'est pourtant simple et rapide.
En ordre de grandeur, une source de tension DC 24 V, une résistance de 10 ohm 6 W et un mosfet.
Les temps d'allumage/extinction sont très courts, la luminosité est contrôlable par PWM, le tout commandable bien sûr par un µC.
Si nécessaire on peut adjoindre une limitation de courant ou même une régulation linéaire.

Mais si le rendement est important remplacer le générateur de tension par un générateur de courant à découpage commandable.

[Antoane]

Bonjour,

Tu ne peux pas avoir un signal "allumer les led" qui arrive "bien avant" que la lumière doive être présente ? il faut vraiment un temps de réaction de l'ordre de la µs ?

Quelle est la durée d'exposition ? A priori, j'éviterais le PWM pour ne pas risquer d'avoir d'effet du clignotement sur les photos.

[antek]

A priori, j'éviterais le PWM pour ne pas risquer d'avoir d'effet du clignotement sur les photos.

C'est pas pour la photo, juste pour avoir assez de lumière pour faire la mise au point et vérifier les ombres.
Comme les lampes pilotes lorsqu'on utilise des flash en studio.

[GautYeah]

@Antek

Le MOSFET permet de recevoir la commande du micro-controleur et de contrôler le circuit de puissance c'est ça?

@Antoane

C'est envisageable mais beaucoup plus compliqué, ce serait plus simple d'avoir un allumage rapide des LEDs.
Pour la durée d'exposition, ça depend du nombre d'images par secondes, mais de l'ordre de la 10aine de micro secondes. C'est une bonne remarque pour le PWM. Est ce que régler l'intensité électrique qui passe dans la diode avec un potentiomètre ou un rhéostat permettait d'avoir un éclairage continu au lieu de hacher le courant?

Merci de vos réponses.

[antek]

Le MOSFET permet de recevoir la commande du micro-controleur et de contrôler le circuit de puissance c'est ça ?
Est ce que régler l'intensité électrique qui passe dans la diode avec un potentiomètre ou un rhéostat permettait d'avoir un éclairage continu au lieu de hacher le courant ?

Oui.
Pour quelle raison veux-tu faire varier l'intensité de l'éclairage ?

[GautYeah]

Pour faire des videos avec un nombre d'image par secondes plus ou moins élevé. Moins il est élevé, moins j'ai besoin de lumière. Et aussi parce que je veux un mode où les LEDs n'éclairent qu'a une fraction de leur puissance max, pour effectuer le focus de la camera sur l'échantillon, mais pour ça je peux tout simplement n'alimenter qu'une lignes de diode (cf la doc, une grosse LED est composée de 4 rangées de 6 petites LED).

[Antoane]

Pour la durée d'exposition, ça depend du nombre d'images par secondes, mais de l'ordre de la 10aine de micro secondes.

Donc pas de PWM.

1. Solution simple & sale (proposée par Antek) :
- une alim à tension continue de, par exemple, 36 V,
- un rhéostat ou des résistances commutables (pour chaque led) pour régler le courant ;
- un mosfet pour commuter l'alimentation des leds.
Inconvénients :
- le courant n'est pas très stable (ce n'est pas génant) ;
- les résistances vont beaucoup chauffer (mais pas longtemps, donc ce n'est pas trop gênant et l'efficacité énergétique n'est pas de la première importance) ;
- le câblage aura une inductance non négligeable, ce qui compliquera la réalisation d'un temps de réponse de 1 µs : faire croitre 4 A sous une vingtaine de volts (20~36-Vf) limite l'inductance admissible à environ 5 µH (U=L*di/dt). C'est très peu pour une résistance bobinée.

2. Solution moins simple et un peu meilleure :
- une alim à tension continue de, par exemple, 36 V,
- un transistor fonctionnant en linéaire (pour chaque led) pour régler le courant ;
- une petite interface entre le le transistor et le circuit générant la commande.
Inconvénients :
- les transistors vont beaucoup chauffer (mais pas longtemps, donc ce n'est pas trop gênant et l'efficacité énergétique n'est pas de la première importance) ;
L'inductance du câblage pourra être fortement réduite.

3. Solution propre et complexe :
- utiliser un générateur de courant à découpage débitant continuellement 4A ;
- commuter l'alimentation des led avec un mosfet de puissance en court-circuitant ou non ces dernières.
L'inconvénient est qu'il faut un driver de led acceptant :
- de débiter continuellement sur un court-circuit
- d'avoir des variations de charge brusques tout en régulant correctement le courant.
Cela peut se fabriquer (ce n'est pas trivial) ou doit se trouver à acheter.
Je ne sais pas comment fonctionnent les drivers du commerce pouvant être dimmés par PWM.


D'où provient la consigne "allumer les led" ? Quelles sont les caractéristiques électriques du signal ?

[antek]

Et aussi parce que je veux un mode où les LEDs n'éclairent qu'a une fraction de leur puissance max, pour effectuer le focus de la camera sur l'échantillon, mais pour ça je peux tout simplement n'alimenter qu'une lignes de diode (cf la doc, une grosse LED est composée de 4 rangées de 6 petites LED).

Dans ce cas le PWM est simple et efficace, en évitant d'avoir à effectuer des commutations sur l'alimentation des led.

[antek]

Donc pas de PWM.
1. Solution simple & sale (proposée par Antek)

Ben si, pour la fonction "lampe pilote".

[antek]

Pour faire des videos avec un nombre d'image par secondes plus ou moins élevé. Moins il est élevé, moins j'ai besoin de lumière.

? ? ?
Pour une image, quelle que soit le temps d'exposition, tu as toujours besoin de la même quantité de lumière.
C'est la durée du flash qui détermine cette quantité.

[Antoane]

Le prend pas mal
C'est clairement la solution la plus sale (on met de côté les alimentations par source de tension ), mais celle qui serait sans doute la plus adaptée sans le problème de l'inductance de maille qui, à mon avis, est rédhibitoire.

[antek]

Le prend pas mal
C'est clairement la solution la plus sale (on met de côté les alimentations par source de tension ), mais celle qui serait sans doute la plus adaptée sans le problème de l'inductance de maille qui, à mon avis, est rédhibitoire.

Avec 2 A et des résistances carbone ?
Faudrait qu'il fasse des essais pour déterminer le courant nécessaire.