PhotoDuino 2/4 : Shield & Faisceaux de capteurs

L’assemblage ARDUINO & SHIELD v3.0

Si comme moi, vous avez choisi d’acheter le shield Photoduino v3.0 alors l’assemblage est relativement simple. En revanche, si vous avez choisi d’acheter les composants et de les assembler sur le PCB alors il est préférable de suivre le tutoriel en anglais du concepteur : Build Instructions

Le clone de carte ARDUINO UNO r3 achetée était livrée avec des barrettes de connecteurs qu’il a donc fallu souder puisque ces derniers assurent la liaison avec le shield v3.0. Dés lors, il suffit d’assembler les 2 PCB en faisant correspondre les PINS. Rien de bien compliqué !

Photoduino_assemblage_shield

LES FAISCEAUX DE CAPTEURS

Le site du créateur du PHOTODUINO est plutôt pas mal documenté concernant la réalisation des faisceaux. Mais…il est en anglais et certaines précisions peuvent être déroutantes quelques fois. Il faut en croire mon expérience. Je ne vais donc pas traduire bêtement les explications mais tenter de vulgariser la réalisation des faisceaux.

J’ai choisi d’intégrer l’ensemble des capteurs dans un petit boîtier surmonté d’une plaque de fixation que j’ai réalisé en PVC de 3mm. Ceci rendant plus simple le maintient des capteurs sur une armature.

BoitierSensorLaser

Seul le capteur de pression n’a pas été intégré dans ce boîtier de part son principe de fonctionnement.

Passons en revue les capteurs :

LE CAPTEUR DE BRUIT : MICRO ELECTRET

Sensor_electret

Principe de fonctionnement : Un micro est capable de convertir un signal acoustique en signal électrique. Dés réception d’une vibration acoustique, un signal électrique est envoyé au Photoduino que ce dernier interprète comme un ordre de déclenchement de l’éclairage ou de la prise de vue.

Exemples : éclatement d’un ballon, Casse d’un verre ou d’une ampoule, coup de feu, etc…

ANIM_MICRO

Réalisation : Je suis parti d’un câble RCA de 5m standard du commerce dont j’ai coupé l’extrémité. Le câble est constitué de 2 brins : une masse et un signal. J’ai soudé la masse (tresse) sur le pôle du micro qui est connecté au châssis métallique du boîtier. Il est reconnaissable par la présence d’une petite pâte de jonction métallique qui assure le contact. L’autre brin a été soudé à l’autre pôle.

Attention : Ne pas trop faire chauffer le micro avec le fer à souder sous peine de le voir griller !

Voila ! Le premier faisceau de capteur a été réalisé !

Connexion au Photoduino :
CNX_ELECTRET

LE CAPTEUR DE PRESSION ET VIBRATION : PIEZO

Sensor_piezo

Principe de fonctionnement : sous une contrainte de pression ou de vibration, le capteur PIEZO se polarise électriquement. Le courant électrique généré est proportionnel à la pression exercée. Dés réception de ce courant, le Photoduino commande le déclenchement.

Exemples : Chute d’un objet sur une surface, collision, etc…

ANIM_CHOC

Réalisation : Toujours à partir d’un câble RCA, j’ai soudé la masse (tresse) sur la partie la partie périphérique du Piezo. L’autre brin est soudé sur la partie centrale.

Connexion au Photoduino :
CNX_PIEZO

LA BARRIERE INFRAROUGE : L’EMETTEUR INFRAROUGE

 

Sensor_IrLedEmetteur

Principe de fonctionnement : Une barrière infrarouge est constituée d’un émetteur et d’un récepteur. Lorsque la transmission du signal optique est interrompue, le récepteur change d’état et informe le Photoduino qu’il doit déclencher. L’émission est assurée par une LED infrarouge dont la longueur d’onde est 880 NM. La réception, elle, peut être assurée par 2 types de récepteurs : une photodiode ou un phototransistor. Comme expliqué dans mon premier article, le premier récepteur assure une liaison d’une dizaine de centimètres alors que le second permet d’étendre la distance à 1 mètre.

Exemples : Franchissement d’un objet à travers le faisceau, photo-finish sur une ligne d’arrivée pour des modèles réduits, piège photo pour animaux, etc…

Voici une petite animation sommaire décrivant le fonctionnement de la barrière infrarouge en OPEN FLASH. La scène est plongée dans le noir, le reflex paramétré en mode BULB et dès que la balle coupe le faisceau, le Photoduino déclenche les flashs.

output_aM11jS

 

Réalisation : La LED IR est constituée d’une cathode (-) et d’une anode (+). La masse est connectée à la cathode (broche plus petite) et l’autre brin à l’anode (broche la plus grande).

Connexion au Photoduino :
CNX_IRLED

LA BARRIERE INFRAROUGE : LES RECEPTEURS

Comme expliqué précédemment, la barrière infrarouge repose sur un émetteur et un récepteur. Il existe 2 types de récepteurs : La PhotoDiode et le Phototransistor, aux particularités bien différentes.

La PhotoDiode

Sensor_IRLedRecepteur

Principe de fonctionnement : La photodiode est un capteur qui transforme le rayonnement électromagnétique en signal électrique. Tant que la LED IR émet un signal, la Photodiode génère un courant électrique. Si un objet vient rompre la continuité, l’absence de courant en sortie de Photodiode est détecté par le Photoduino qui commande ensuite la séquence de déclenchement.
La PhotoDiode est très précise mais peu sensible. Elle permet de réaliser une barrière infrarouge de faible étendue : 10-25 cm

Exemples : Voir plus haut

Réalisation : Toujours à partir d’un câble RCA, La masse est soudée à la cathode (broche la plus courte) et l’autre brin est soudé à l’anode.

Connexion au Photoduino :

CNX_PHOTODIODELe Phototransistor

Sensor_PhototransistorLed

Principe de fonctionnement : Le Phototransistor est un composant qui agit comme un interrupteur lorsqu’il est excité par une source lumineuse. Il est plus sensible mais moins rapide qu’une Photodiode.Il permet d’étendre la distance émetteur/récepteur à environ : 100 cm

Exemples : Voir plus haut

Réalisation : Toujours à partir d’un câble RCA, La masse est soudée à l”émetteur (broche la plus courte) et l’autre brin est soudé au collecteur.

Connexion au Photoduino :
CNX_PHOTOTRANSISTOR

LA BARRIERE LASER : L’EMETTEUR LASER

Sensor_laser

Principe de fonctionnement : La barrière LASER fonctionne de la même manière qu’une barrière infrarouge ! Un signal optique émis par un LASER vient frapper la surface d’une cellule photo résistante (LDR). Lorsque le faisceau est interrompu, le Photoduino commande le déclenchement de la prise de vue.
Alors pourquoi recourir à la technologie du LASER ? Et bien tout simplement car sa puissance permet d’étendre la distance entre l’émetteur et le récepteur jusqu’à environ 5 mètres. Cette distance est bien sur proportionnelle à la puissance du laser et de la conception de sa lentille.

Module_Laser

Très pratique, la barrière laser n’est en revanche pas adaptée à certaines situations nécessitant des temps de réactions très courts. En effet, le récepteur : La LDR, est très lente en réponse et peux facilement jouer en notre défaveur sur un setup particulier.

AttentionLASER

Attention à la manipulation des pointeurs laser ! Veiller à ne jamais pointer le faisceau en direction des yeux.

Exemples : Franchissement d’un objet à travers le faisceau, photo-finish sur une ligne d’arrivée pour des modèles réduits, piège photo pour animaux, etc…

Réalisation : Toujours à partir d’un câble RCA, La masse est soudée à la borne (-) du module LASER et l’autre brin à la borne (+). C’est typiquement un faisceau d’alimentation électrique pour le LASER.

Connexion au Photoduino :
CNX_LASER

LA BARRIERE LASER : LE RECEPTEUR : LA PHOTORESISTANCE LDR

Sensor_LDR

Principe de fonctionnement : La photorésistance ou cellule photoconductrice est un capteur résistif, donc passif, de la famille des capteurs optiques dont le principe physique est la photoconductivité. Associée à un conditionneur, la photorésistance est parmi l’un des plus sensibles. (source : WIKIPEDIA).
Il faut savoir qu’une LDR a une durée de vie limitée due à l’échauffement de ses conducteurs…

La rupture du faisceau engendre un changement d’état de la LDR qui, par voie de conséquence, engendre le déclenchement par le Photoduino.

Réalisation : Toujours à partir d’un câble RCA, Chacun des brins est soudé à l’une des broches. La LDR agissant comme une résistance, elle n’est pas polarisée.

Connexion au Photoduino :
CNX_LDR

 

A suivre : PhotoDuino 3/4 : Remote software

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