0- Préalable passage de la carte 4.13 à la 4.14
Nous avons réalisé quelques modifications au sujet de la carte électronique uvex4.14, en voiçi les détails:
Les dimensions de la carte est identique à l’ancienne version.
Elle a les mêmes fonctionnalités que l’ancienne, principalement nous avons rajouté une mémoire externe 2EPROM en dessous du Mega2560, afin de fiabiliser la mise en mémoire du set up. Effectivement nous nous sommes rendu compte que la mémoire interne du Méga 2560 n’était pas très fiable. Pour cela il a été nécessaire de rajouter un connecteur P6 avec un cavalier à positionner sur les deux pin à droite voir photo du détail pour avoir ensuite accès à cette mémoire, sans ce cavalier nous restons avec la mémoire interne.
Le circuit WE5500 (Ethernet) est soudé directement sur le circuit, gain en hauteur (le couvercle est donc rabaissé) et plus solide quand on branche le câble Ethernet.
Le trou qui permet l’éventuel réglage du miroir M1 sur le circuit imprimé a été supprimé, le réglage éventuel peut se faire par la partie supérieure du boîtier ou avant de monter l’électronique. L’intérieur du boîtier est ainsi mieux protégé des lumières parasites dues aux LED interne à l’électronique. La nomenclature des composants est mise à jour, ainsi que le schéma théorique. Pour la mini carte rien n’à changé.
1- Schéma Electronique Uvex4.14
Le coeur de l’électronique de l’UVEX4 Upgrade est un microcontroleur Arduino Mega 2560 Pro Mini cadencé à 16MHz avec 256Ko de mémoire flash. Il possède l’immense avantage d’être peu cher, et de proposer 70 entrées / sorties programmables. Il est accompagné de 2 drivers ULN2803 qui permettent de gérer 4 moteurs pas à pas de 5V, d’un ESP8266 pour le WIFI et d’un W5500 pour la connexion réseau filaire RJ45, le tout occupe 35 Digits et 3 analogiques de l’arduino.
Dans cette rubrique nous commençons par ceux qui veulent réaliser de A à Z l’électronique, rien de bien compliqué il faut quand même savoir souder, et avoir un minimum de petit matériel, pince coupante, fer à souder, soudure, une bonne loupe et un peu d’habilité. Il suffira de vous procurer via le site les deux circuits imprimés en question (https://spectro-uvex.tech/?product=4091) et acheter sur le net la liste de composants que vous trouvez dans la nomenclature qui va suivre.
Les deux circuits imprimés vont vous aider à souder les composants, la liste des composants est disponible dans la nomenclature. Mais avant de faire cette opération il faudra souder les supports qui peuvent être des barrettes sécables (pour les trois shields) et les supports de circuits intégrés des 2 drivers de moteurs ULN2803.
Ci dessus vous avez la nomenclature des deux circuits imprimés, libre à vous de vous fournir ou vous voulez. Il est facile de se fournir sur Amazon, AliExpress ou autres. Seul le composant switch à glissière SW4 P6 est trouvable sur RS ( code de commande 702-3637).
3- Le matériel à commander.
La connectique et les interrupteurs: Nous avons choisit d’utiliser le plus possible les connecteurs de type JST XH au pas 2.54 mm qui offre une garantie de connexion efficace et solide avec très peu de faux contacts. Les fiches JST males sont à souder sur la carte mère et la mini carte, les femelles permettent la liaison avec fils. Les moteurs sont livré avec des fils nus, les JST 5 broches sont livrés avec des connecteurs à sertir dans le boitier plastique ce qui est très pratique. On utilise des connecteurs JST femelles avec fils déjà sertis pour l’interconnexion carte mère / mini carte et pour la connexion avec les capteurs à effet hall, la LED et la photodiode de fentes tournantes. Pour la connexion sans connecteur JST nous préconisons la soudure.
Led/ résistances/ capteurs : Les LEDs d’état de fonctionnement de l’électronique sont au format 5mm, la RGB en cathode commune, le repérage de la cathode est sérigraphie sur le circuit. On pourra se reporter sur la nomenclature pour retrouver ces points de détails. Il y a 8 résistances en 1/4 W et une sonde de température interne précise à 0,5°C près.
Les capteurs internes: Pour les connections internes, à savoir les périphériques qui se connectent à la mini carte nous avons deux détecteurs de position à effet hall, la LED qui éclaire la fente et la Photodiode qui détermine la position de la fente. Tous ces éléments sont reliés à la mini carte, il suffira de se référer au chapitre 5″ Motorisation de la fente et câblage interne ». Des vidéos décrivent les différentes étapes.
Les composants actifs:
– U1 : Le servo de l’électronique UVEX4 est un Arduino Mega 2560 PRO. Il est accompagné par des shields pour la connexion aux périphériques extérieurs:
– U2 & U5: ULN2803APG est un driver de moteur pas à pas qui permet de gérer les signaux de 2 moteurs 5V 28BYJ-48.
– U3 : ESP 8266 permet la connexion WIFI. On pourra l’utiliser pour des périphériques tel de que le cache motorisé.
– U4 : un shield ethernet le W5500 pour une connexion réseau filaire.
– U8 : 24LC256 EEPROM de sauvegarde des données de SETUP de l’UVEX4 (voir Uvex manager)
Maintenant que vous vous êtes procuré tout le matériel il est temps de commencer l’assemblage. Pour cela il vous faudra un petit atelier avec centrale de soudure, soudure à l’étain et gaine thermo-rétractable. Souder tous les éléments en suivant les images suivantes ainsi que les schémas précédent. Voilà ce que cela donne quand vous aurez tout soudé.
Arrivée à ce stade il ne vous reste plus qu’a placer les 4 Circuits Intégrés respectivement dans les supports U1, U3, U4 et U8. Ne pas oublier le cavalier sur le connecteur P6 pour signaler à l’UVEX manager de sauvegarder le Setup dans l’EEprom extérieure plutôt que dans l’EEprom interne du Mega 2560.
5- Montage photodiode et diode pour fente tournante.
Dans cette section on va s’occuper du pré-montage du contrôle de rotation de la fente tournante, le montage proprement dit sera effectué dans la page montage du kit motorisé. Pour cela on aura besoin:
– d’une Photodiode 3mm ayant une gamme de sensibilité dans la lumière visible (~450nm à 800nm).
– d’une LED 3mm émission dans la lumière visible, de haute luminosité.
– de 2 connecteurs JST XH 2.54mm
– des pièces plastiques n°211, 212, et 214
– de deux gaines thermo-rétractible
– d’un poste de soudure avec soudure.
Au final le système de fente tournante doit ressembler à cela:
6- Tests de l'électronique.
Bravo, vous avez une électronique complète, vous êtes en possession du kit Motorisé de l’UVEX4, il vous reste à connecter les différents périphériques à la carte mère pour tester les différents éléments avant intégration dans le boitier de l’UVEX4:
1- Télécharger le logiciel UVEX manager: https://www.spectro-uvex.tech/uvex4/publish.htm
2- Voir l’installation et les tests sur la page Uvex4 manager: https://spectro-uvex.tech/?p=2967.
3- Reprendre le montage de l’UVEX4 à l’étape KIT Motorisé: https://spectro-uvex.tech/?p=2198
7- Un peu de Mathématiques, la position du réseau.
Le moteur est une 32 pas/tour avec un réducteur x64 ce qui donne une précision de 0,18°/pas. Ainsi il faut 20 pas moteur pour qu’une raie identifiée traverse le capteur de par en par, avec une ASI183, ce qui est suffisant pour placer le domaine spectral souhaité dans le capteur, il est ainsi aisé de passer du domaine UV à la partie visible du spectre puis à l’infrarouge. Cette précision ne dépend pas du réseau utilisé, on peut ainsi envisager de balayer le spectre d’une étoile et de faire du raboutage pour obtenir un spectre allant de l’UV jusqu’à l’IR et ceci quelque soit le réseau. La précision n’est cependant pas suffisante pour identifier les raies à coup sur, il faut pour cela utiliser une lampe de calibration.
Camera
Nb de pas/fenêtre
ASI 183
20.4
ATIK 460EX
19.3
ATIK 314L+
13.9
Le fichier Excel de calcul.
Longueur d'onde en fonction des angles réseaux, largeur de la fenêtre en longueur d'onde en fonction des réseau et de la camera.
Ici la géométrie de l’UVEX4 avec le fameux logiciel Geogebra:
Géogebra interactif
