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Minéralogie du Sud Est

Un éclairage UV pour ... bino

Nous voila une fois de plus confrontés à un problème épineux : utiliser les propriétés luminescentes des minéraux (notamment les uranifères) pour la détermination. Problème rendu encore plus difficile à résoudre lorsqu'il s'agit d'éclairer des microcristaux sous la bino.
À cela se rajoute le prix qui se doit d'être le moins élevé possible.
Heureusement, le monde actuel de l'électronique nous ouvre ses portes. La technologie des leds permet d'éclairer de petites surfaces avec un déploiement d'énergie minimal. Malgré tout, les leds actuelles ne fournissent qu'une lumière de 400 ±5 nm, comprise donc dans les valeurs supérieures des UV longs. Il faut donc faire avec.

La démarche technique
Il nous faut réunir : un circuit de "pilotage" enfermé dans une boite, deux éclairages à leds, ces derniers étant fixés à un statif orientable. L'ensemble ne m'est pas revenu à plus de 30-35 €.

- Tout d'abord, le choix de la boite :
Dans un but économique, j'ai choisi une boite de dérivation à encastrer de 75x75x40 (≈2€ au magasin de bricolage local). J'ai choisi de l'habiller de plaques de plexiglass de récupération collées.
- Ensuite, le statif orientable :
Ennuyeux car il doit être adapté à chaque bino, J'ai opté pour un système se glissant dans le peu d'espace entre la bino et le plan de travail. Avantage indéniable : la bino stabilise l'ensemble.
- L'ensemble :
Il doit être facile à monter/démonter de façon à ne pas encombrer le plan de travail. Il faut donc relier le boitier de commande aux leds grâce à un système de bornes de type fiches "bananes", et que la partie statif + éclairage soit suffisamment  rigide et solide pour supporter des manipulations fréquentes.

Schématique électronique simplifié



Les principales étapes de réalisation

1 - le statif
Principale difficulté de la réalisation, il est en effet nécessaire de travailler et souder l'acier. J'ai opté pour la brasure cuivre-argent et le poste autogène qui permet à la fois de souder, chauffer, couper, ...
    - Dans un premier temps, il a fallut trouver le matériel pour réaliser les platines elles-mêmes. Pour cela j'ai récupéré des lames acier issues d'un gros transformateur. Ensuite, il faut trouver un cylindre (soudable) de petite taille. J'ai opté pour des cylindres de serrage de colliers "serflex" de grande taille, déjà percé à 6 mm pour permettre le serrage des colliers.
Souder le cylindre sur une lame acier (le plus centré possible), puis percer à 4,2 mm le cylindre (bien perpendiculaire au trou déjà existant) puis fileter à 6 mm. La vis de serrage a été réalisée grâce à une vis de 6 mm munie d'un clou soudé dans la fente du tournevis !
Ce montage doit être fait autant de fois qu'il y a de platines à équiper bien sur.
   
- Le bras mobile, plus facile, a été fabriqué grâce à un morceau de tige fileté de 6 mm. Mesurer le mieux possible les endroits ou doit passer le bras par rapport à la bino. Enfiler deux écrous de 6 mm jusqu'au milieu de la barre, couper légèrement la tige aux endroits souhaité puis la tordre. Le plus délicat étant de tordre la barre en gardant les deux côtés dans le même plan. J'ai préféré braser les endroits travaillés afin d'assurer la solidité du bras.
    - Le pivot principal, simple a été fait en soudant ensemble trois
écrous de 8 mm les uns sur les autres.Ceci fait, il faut souder ensemble les deux écrous de 6 mm (déjà positionnés sur la tige) puis les souder à la tige de 6 mm au milieu de la barre. Une fois tout cela refroidi, le souder aux trois écrous de 8 mm de façon à ce que l'axe fileté soit perpendiculaire au plan du bras. Enfin percer à 4,2 mm dans l'écrou de 8 mm central et fileter à 5 mm. Il faut rajouter ici aussi une vis de serrage.
    - Enfin, le support statif, je l'ai fait dans un morceau de fer plat de récupération de 190 x 20 mm, à une extrémité faire un trou de 8,5 mm et y enfiler en force une tige fileté du même diamètre (12 cm de long ont suffit). Positionner une rondelle et un écrou au pied de la tige puis braser proprement tout cela.

Il ne reste plus qu'à meuler les soudures et les angles afin d'enlever les bavures, et un petit coup de peinture pour faire propre.
Quand la peinture est sèche, assembler en passant les trois écrous de 8 mm dans la tige du même diamètre, et les porte-leds sur le bras. Il peut être utile d'aléser (avec une lime ronde ou une perceuse suffit largement) un peu les trous axes des platines pour assurer une rotation fluide.

2 - l'électronique
On va séparer la construction en deux parties : l'alimentation et l'éclairage.
    -
Se munir d'une platine d'essais. Préparer les composants : tordre perpendiculairement à son axe les broches de la diode, écarter les trois bornes du régulateur. Préparer deux morceaux de câble électrique (1 mm ou 1,5 mm de diamètre sont largement suffisant), l'interrupteur, les fiches bananes femelles, le support de pile et la pile 9V.
    -
Commencer par souder le régulateur sur la platine, de façon à lire sa référence. Sur la pâte gauche, souder la diode, bande blanche côté régulateur. De l'autre côté de la diode, un câble pour l'interrupteur. Sur l'autre borne de cet interrupteur souder un câble qui retourne à la borne + de la pile.
Sur la pâte centrale du régulateur câbler la borne - de la pile et la fiche banane noire (-).
Sur la pâte droite, il ne reste plus qu'à câbler
la fiche banane rouge (+).
Le bloc d'alimentation est terminé d'un point de vue électronique, il ne reste plus qu'à le terminer proprement (perçage pour l'interrupteur et les fiches bananes, ponçage, habillage, peinture de la boite, ... au goût de chacun).

    Reste à réaliser les platines d'éclairage en elles même : souder les diodes avec soin (elles sont fragiles) , puis souder les résistances du côté + des diodes (pâte la plus longue). Relier les bornes - des diodes (pâte la plus courte) entre elles puis à la fiche banane mâle noire (-). Relier ensemble les côtes restant des résistances, puis les connecter à la fiche banane mâle rouge (+).
Il ne reste plus qu'à fixer les platines d'éclairage sur les platines portes-leds (visserie, colle, ...) en évitant le contact entre l'acier et les soudures (risque de faux-contacts).

Un peu d'électronique de base
    - Principal acteur de la réalisation : le régulateur. J'ai utilisé un régulateur de tension positif LM7805,son rôle, très important, est le suivant : maintenir une tension de 5 volts en sortie quelque soit la tension délivrée par la pile au fur et à mesure de sa décharge. Produit ordinaire il est possible d'en acheter 5 pour ≈3€.
    - Une diode 1N4001 - 1N4007 se positionne entre lui et la pile, sa fonction est de prévenir une inversion de polarité temporaire aux bornes de la pile. Très classique elles sont vendues en grandes quantités pour 1 à 2 €
    - Un autre élément clef la led utilisée. Il y en a énormément de sortes différentes. Celles que j'ai choisi ont les caractéristiques suivantes : Uled = 3,7 V ; Iled = 30 mA ; Intensité lumineuse 300 mcd ; longueur d'onde : 400 nm. Comme toutes les diodes, elles se branchent en sens unique (attention donc lors du câblage), cas particulier : attention de ne jamais diriger le faisceau lumineux vers les oculaires de la bino, ou vers ses yeux (les UV sont nocifs pour la rétine au point de conduire à la cécité).
    - Le dernier élément purement électronique, la résistance. Elle sert à protéger la led en abaissant la tension fournie à la tension de fonctionnement. Dans le cas présent, je délivre 5 volts en continu et la led fonctionne à 3,7 volts. La loi d'Ohm nous dit : U=R.I on déduit donc que R = U/I. Donc on a : R = (U - Uled)/Iled donc dans ce cas : R = (5-3,7)/0,03 = 43,33... Il faut donc intégrer une résistance de la valeur normalisée immédiatement supérieure à 43 Ohms (On utilise U -Uled car il faut enlever ramener la tension délivré à la valeur de la tension nominale de fonctionnement). Composant très répandu, il s'en trouve à 1€ les 100 pièces (!)
    - Un micro interrupteur s'intègre dans le schéma, peu onéreux j'ai choisi un inter On-Off-On qui rempli très bien la fonction.

Divers
J'ai choisi d'habiller la boite de dérivation (peu esthétique) de chutes de plexiglass de récupération, découpées à la bonne mesure puis collés à la colle cyanoacrylate. L'espace entre la boite et son habillage a ensuite été comblé avec du ciment pur (mais dilué dans l'eau bien sur !) puis séché pendant plusieurs jours.
J'ai fixé et surélevé la platine électronique dans la boite avec des entretoises et de la visserie récupérés dans de vieux appareils informatiques, de même avec une pince à pile.
Pour l'isolant entre la platine porte-led et les soudures à l'étain, le plus simple est d'utiliser un caoutchouc épais du type chambre à air, mais n'importe quel isolant peut faire l'affaire au vu de la faible quantité nécessaire.


Allez il est tard, quelques photos (plus parlantes) apparaîtront dans les jours à venir ....


06/02/2010
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