3-L’électronique

Introduction

Le module de calibration dans le spectro Uvex3 se compose d’une carte électronique Calibrex1 et de quelques composants externes à savoir une lampe de flat et une lampe Argon-Néon pour la calibration de vos spectres.

Cet ensemble est construit sur la base d’un circuit Arduino Nano qui permet de faire beaucoup de fonctions en mode locale ou en mode distant par l’intermédiaire d’un PC relié en USB. Le circuit imprimé a été développé par nos soins et sa dimension réduite nous permet de l’intégrer parfaitement dans le module de guidage. Il n’est donc pas nécessaire d’avoir des compétences particulières d’électronicien ou de savoir programmer tout est déjà fait et expliqué dans les lignes qui suivent. Vous pourrez vous procurer le circuit imprimé en suivant le lien indiqué et le commander en ligne il suffira d’envoyer au site le fichier gerber aussi disponible dans la suite de l’article avant validation de la commande. Il faudra quand même télécharger le programmeur Arduino que l’on trouve sur le net aussi je vous donnerez le lien correspondant. Le programme spécifique pour cette application Arduino a été développé par l’équipe il suffira aussi de le télécharger à partir de cette article pour ensuite le transférer dans l’Arduino à l’aide de votre PC par l’intermédiaire d’un câble mini USB.

Si vous faites tout vous même il vous en coûtera une somme assez modique ne dépassant pas les 50 € pour une carte Calibrex complète (le circuit imprimé, les composants avec l’Arduino Nano ainsi que les deux lampes).

La carte Calibrex1 avec ses composants externes. Dans le sens des aiguilles d’une montre en partant de la gauche: Connecteur d’alimentation 12V, Lampe Tungstène (flat), lampe Neon Relco, Interrupteur de commutation Manuel/Remote via ascom, swtch de commande manuelle, Led rouge d’alimentation, Led multicolore mode indication mode, Servo moteur.

On peut voir sur la photo du dessus l’ensemble que l’on testera sur table avant de l’intégrer dans le module de guidage. On y voit les deux lampes (Tungstène et Argon-Néon) un interrupteur pour passer du mode local au mode distant, un bouton poussoir pour changer de fonction quand nous sommes en mode local, la prise 12 V externe , une Led rouge (alimentation et voyant qui indique le mode), une Led tricolore pour connaitre de visu la fonction réalisée, enfin un mini servo pour basculer le réflecteur.

Connectiques carte Calibrex V2

Principe.

Pas beaucoup de composants sur le circuit imprimé lui-même, c’est l’Arduino qui fait presque tout. Il gère :

  • Allumages des lampes
  • Le cycle, calibration, flat, dark et acquisition
  • Positionne le servo moteur
  • La liaison Usb avec le PC connecté
  • Le mode manuel et le mode distant
  • Les voyants externes d’informations
  • La mesure de la température du boitier intérieur par une sonde interne

Le petit transfo bleu que l’on voit sur la photo fait office d’élévateur de tension à partir d’une fréquence générée par l’Arduino. Deux sorties séparées (avec 180 ° de déphasage) on attaque (via les deux transistors T3 et T4) les deux primaires du transfo pour avoir en sortie sur le secondaire du transfo une tension alternative de 200 V environ, qui sera utilisée pour alimenter la lampe de calibration Argon- Néon. La lampe Tungstène est allumée par une autre sortie de l’Arduino via le transistor T1.

Le servo moteur est connecté sur le connecteur M1 à côté du transfo bleu , et la sonde de température à l’opposé sur le connecteur P2. Toutes les Leds sont connectées directement sur les sorties de l’Arduino via une résistance de limitation courant.

Le régulateur U2 est utilisé pour fabriquer du 5V continu à partir du 12V externe continu. Il sert à alimenter le servo moteur 5V.

Transformateur utilisé sur la carte Calibrex1 avec référence sur le site Conrad.
Détail du mini servo utilisé sur la carte Calibrex1 avec le réflecteur placé en embout.
Le shéma electronique de la carte calibrex, l’arduino nano permet la création des signaux pour positionner le servo Moteur, il commande les deux lampes de calibrations. Une sonde température peux être utilisée et branchée sur la pin 19… Pas encore implémenté dans la partie software. Le transformateur permet l’alimentation en haute tension (220 V) de la lampe Argon/Néon Relco.
Implantation composants se référer à la liste ci-dessous pour le câblage.

Nomenclature se reporter à la carte sérigraphié pour montage.

Composants Valeurs Détails
U1 Arduino Nano
TR1 Transformateur à
souder pour CI
voir ci-dessus
T3, T4 Transistors darlington TIP122 boitier TO-220
T1 Transistor NPN 2N2222 boitier TO-92
U2 Régulateur 5V 78L05 boitier TO-92
R1,R2,R4,R5,R6 résistances 4,7 Kohms P= ¼ W
R3 résistance 24 Kohms P=1 W
LR1,LV1,LB1,LRalim résistances 2 Kohms P=¼ W
1 LED tricolore cathode commune Diam 5 mm
1 LED rouge (voyant alim en 5V) Diam 5 mm
1 interrupteur , 2 positions Diam 5,5 mm
1 bouton poussoir , fugitif Diam 7 mm
1 prise chassis femelle, le + au milieu Diam 8 mm
1 fiche connecteur mâle associée
1 barrette support Nano (M/F) 2X31 * pas 2.54 mm
1 barrette M pour les connecteurs 3 points
à souder
1X12 * pas 2.54 mm

Le circuit imprimé est fabriqué en Chine, par la société JLCPCB. J’ai commandé chez ce fabriquant et le résultat est parfait, et très sérieux. La qualité de fabrication est remarquable et les prix très bas. Il suffit de cliquer le menu « calculate » entouré et de prendre la page par défaut et de télécharger le fichier Gerber en zip, tout ce fait automatiquement. Je vous donne une copie d’écran pour vous montrer à quoi ça ressemble avant la commande finale. Vous téléchargez le fichier Gerber que je vous donne. On peut remarquer qu’il y a deux trous de 4 mm de diamètre percés, ils servent à bien centrer le circuit dans le module de calibration en y passe l’ergot qui fait parti du module.

Etape 1 – créer un compte puis importer le fichier zip Gerber_NEW_PCB_CALIBREX1_20190325130025 ci-dessus
Etape 2 – Commander et payer (2€). On peut voir sur cette page deux commandes passées.

Une fois reçu les composants, le circuit imprimé et le servo moteur, reste a souder les composants et a assembler le tout dans le boitier Calibrex. Voici le Résultat:

Votre boitier Calibrex câblé prêt à être testé. Remarque il reste quelques étapes avant l’utilisation sur le ciel: Le coulant 31.75mm de la caméra de guidage n’est pas collé, la palette blanche montée sur le Servo (à gauche) n’est pas encore peinte en noir. Aller courage il nous reste la programmation de l’arduino, l’installation du driver Ascom et la phase de test.

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