Réalisation d'un phare à LEDs
Vous trouverez ci-dessous commentaires et avancée sur la construction de la lampe.
Schéma Logique
Dans un premier temps, je me suis attaché à réaliser un circuit simple, mais fonctionnel qui me permette de réaliser rapidement des premiers tests en réel.
Afin de délivrer du 5V constant quelle que soit la source, il est nécessaire d'utiliser un régulateur de tension. Pour cela, j'ai choisi d'utiliser un L7805CV, dont vous trouverez le datasheet ici.
En respect de ce datasheet et pour assurer une bonne régulation, il faut ajouter un condensateur de 0,33 µf et un condensateur de 0,1 µf.
En sortie du régulateur, on retrouve le schéma de principe simple : 23 couples résistances/led en parallèle.
Voici le schéma logique (cliquez dessus pour agrandir) :
Vous devez vous demander pourquoi 23 Leds et pas 24 puisqu'il me reste une connexion de libre en sortie de RSX2. La raison est purement "geographique" : lors de la création du PCB (routage et circuit imprimé), je me suis limité à un certain diamètre pour y mettre les leds, et il n'y avait pas moyen d'en mettre 24. Il y en aura donc 23. Cela ne devrait pas avoir d'impact fort sur la luminosité.
Tests en banc d'essai
L'étape suivante est la simulation de ce circuit. Je suis donc parti acheter les composants nécessaires, en particulier les LEDS.
J'ai acheté le tout chez Conrad à Lille. Les références des composants sont les suivants (les pages sont celles du catalogue 2002) :
| Composant | Valeur | Ref Conrad | Prix | Qté | Prix Tot |
| C1 | 330 nf | 0458 104-17 (p418) | 0,53€ | 1 | 0,53€ |
| U1 | L7805CV ou CT | 0175 030-17 (p430) | 1,36€ | 1 | 1,36€ |
| C2 | 100 nf | 0455 270-17 (p418) | 0,30€ | 1 | 0,30€ |
| RSX1, RSX2, RSX3 | 100 Ohm | 0414 077-17 (p411) | 0,50€ | 3 | 0,50€ |
| LED blanche 5600mcd | 20mA à 3,6 V | 0153 745-17 (p442) | 3,11€ (par 10) | 23 | 71,53€ |
| TOTAL | 74,22€ |
Pour les resistances, il vaudrait mieux 70 ohm pour utiliser au max les leds, mais je n'en ai pas trouvé. Une autre solution est d'utiliser un 7806 au lieu du 7805. Des tests seront réalisés prochainement.
En attendant, voici le circuit sur plaquette d'essai (cliquez dessus pour agrandir) :
Et voici, vu du dessus le circuit allumé (cliquez pour agrandir) :
Le circuit fonctionne bien, mais je trouve que le 7805 chauffe énormément. Il apparaît indispensable d'y mettre un radiateur : en quelques minutes, la température extérieure du 7805 monte à plus de 70°.
Par contre, grâce (ou à cause) des résistances à 100 ohm, les LEDs ne sont pas utilisées à leur maximum, la consommation globale est donc relativement faible :
285 mA pour 23 leds, soit une moyenne rapporté à la LED de 12,39 mA. C'est aussi pourquoi j'ai choisi de continuer mes tests en alimentant principalement à 9V car j'ai bien l'intention d'utiliser une ou deux batteries 9V dans cette première version de lampe : avec 2 batteries 9V, on peut compter à priori sur au moins 1 heure d'autonomie.
Circuit physique
Le circuit n'est pas encore gravé, mais voici le schéma d'implémentation physique des LEDs : j'ai chercher à limiter la taille du circuit imprimé à un diamètre de 50mm.
Actuellement, le diamètre total du circuit fait 45,5mm et le diamètre "intérieur" (celui délimité par les LEDs), fait 34,5mm, ce qui laisse la place pour mettre un petit cône réflecteur que je compte découper d'une lampe allogène de 50mm de diamètre.
Construction
Pour fabriquer cette lampe, j'ai utilisé des tuyaux de plomberie en PVC de diamètre 63mm, acheté chez Casto.
Il faut :
- 2 bouchons à vis de 63mm
- 1 manchon de raccordement pour tuyaux 63mm
- 1 bout de tuyaux 63mm (j'ai du acheter un tuyau d'1m pour en couper un bout)
- 1 collier pour tuyaux 63mm
- 1 plaque de plexiglas cristal (transparent) d'épaisseur 4mm
- de la colle ultra forte pour PVC
- du silicone (comme pour les joints de salle de bain)
Comme outils, prévoir :
- une scie pour découpes de précision (lame très fine pour pouvoir faire des tournants)
- une dremel avec outils de découpe, de fraisage et de ponçage.
- un compas
- ...
Voici un schéma en vrac des tuyaux (cliquez sur l'image pour agrandir) :
La première chose à faire est de découper un trou circulaire dans un des bouchons. Ce trou fera la taille exacte du diamètre formé par les Led sur le circuit imprimé. Attention de laisser suffisamment de bord pour pouvoir coller par la suite la plaque de plexiglas qui servira de vitre.
Il y a un truc très pratique avec ces bouchons en PVC c'est que le diamètre intérieur n'est pas le même d'un côté et de l'autre du bouchon. Ainsi, il suffit de bien couper le circuit imprimé afin qu'une fois enfoncé dans le bouchon, les Led affleurent le bord du trou. Le circuit est naturellement bloqué par le rétrécissement du diamètre à l'intérieur du bouchon.
Ensuite, mesurer le diamètre exact bord à bord du creux du bouchon, tracer un cercle du diamètre correspondant sur la plaque de plexiglas et découper le disque de plexiglas qui sera collé sur le bouchon (photos à venir).
Maintenant, attaquons nous au corps de la lampe. On pourrait se contenter de mettre les bouchons de chaque côté du raccord et de coller, et le tour est joué. Mais j'ai préféré rigidifier un peu la structure en insérant au milieu un morceau de tuyau. Ainsi, il y a une double épaisseur de paroi : le manchon + le tuyau à l'intérieur. Cela a deux avantages : l'intérieur est uniformément lisse et je peux "creuser" dans ce bout de tuyau central une fente dans laquelle je vais placer le relais ILS qui servira à allumer la lampe (photos à venir).
Dans le manchon, il est possible qu'il y ait 3 petits ergots en plastique au milieu, initialement prévu pour bloquer les tuyaux que l'on raccorde. Pour pouvoir placer mon morceau de tuyau au milieu du manchon, il faut enlever ces ergots. Utiliser un outils de ponçage grossier de la dremel pour les enlever.
Voici ci dessous les trois éléments qui vont venir s'encastrer dans le manchon, ainsi que le manchon.
Pour le relais ILS, avec ma dremel et un disque de découpe, j'ai creusé une fente horizontale (en se référant à la photo ci dessous), et j'ai placé le relais dans cette fente. Une fois glissé le bout de tuyau au centre du manchon, le relais sera donc séparé de l'extérieur par juste une épaisseur de tuyau.
Il reste à monter la lampe entièrement. Pour l'instant elle n'est pas encore collée (c'est pour demain normalement).
Voici toutefois une idée du résultat finit ainsi qu'une idée de la taille en la comparant à la canette :
La lampe n'est donc pas encombrante et la prise en main est bonne.
Le rôle du collier n'est pas neutre : il sert d'interrupteur : sur la partie haute du collier, là ou il y a une partie circulaire, j'ai encastré un aimant, côté intérieur. Pour allumer ou éteindre la lampe, il suffit de tourner ce collier autour du corps de la lampe. On ne le voit pas sur la photo, mais une sorte de poinçon en relief sur le manchon bloque la rotation du collier, donc il tourne d'environ 1/4 de tour, ce qui est parfait pour un interrupteur. Il reste juste à coller un guide sur le corps pour éviter que le collier puisse glisser de haut en bas. De plus, il est possible d'utiliser le haut du collier pour mettre une poignée par exemple.
Attention de bien placer le morceau de tube à l'intérieur, de telle façon que le relais ILS soit juste en face de l'aimant lorsque la bague est bloqué d'un côté par le "poinçon" situé sur le manchon.
Collage
J'ai utilisé de la colle Araldite pour coller les différents éléments. C'est a priorio la colle la plus forte que j'ai pu trouver. Elle est séparée en deux tubes, que l'on mélange à l'aide d'une spatule.
Attention : il faut obligatoirement mettre des gants de protection, cette colle est assez dangereuse au toucher, surtout pour des personnes comme moi qui sont sujettes à diverses allergies.
Une fois le produit mélangé, on a juste 4 minutes pour l'étaler sur les deux surfaces. Je vous conseille également de passer un peu de toile émeri sur les surfaces pour les rendre plus rugueuses.
Alimentation électriques
Grâce au régulateur, on peut mettre en entrée n'importe quelle source électrique entre 7V et 20V environ. A l'origine, je pensais mettre 2 piles 9V afin d'avoir environ 1 H d'autonomie (150 mAh par pile pour 300 mA de conso).
En fin de compte, j'ai utilisé un bloc de 6 piles (acheté 7 F chez Conrad) et j'y ai mis des piles AA NiMH 1,2 V de 1700 mAh. J'ai donc 1700 mAh max, soit entre 5 et 6 heures d'autonomie théorique. Le prix d'une pile de ce type est de 30 FF TTC chez Conrad, au rayon modélisme.
Je n'ai pas encore pu valider cette autonomie par manque de temps, mais j'ai déjà validé plus de 2H d'autonomie.
Le bloc de 6 piles 1,2V délivre 7,2V, ce qui est également plus optimal en terme de dissipation électrique. J'arrive à une efficacité d'environ 50%, ce qui reste bien sûr très faible, mais comme je l'ai déjà dis, le but de cette première version n'est pas d'optimiser l'efficacité, d'autant plus que j'ai déjà ici largement suffisamment d'autonomie pour faire une journée de plongée, même à 3 plongées par jour.
Il est toujours possible bien sûr de mettre des piles AA normales dans ce bloc en backup, ou même une pile 9V.
Test en baignoire
J'ai placé la lampe plusieurs heures dans ma baignoire, en l'ayant préalablement bourrée de sopalin. En la ressortant, aucun problème, le sopalin était parfaitement sec. Par contre, comme je n'ai pas trouvé de joints toriques à la taille des pas de vis des bouchons, j'utilise encore les joints plats en caoutchouc livrés avec.
J'ai un peu peur du comportement de ces joints à plus grande profondeur. J'espère encore trouver des joints toriques à la bonne taille (ou en rouleau comme j'ai pu voir dans un autre site)
Test en grandeur nature
Je viens de passer une semaine (du 22 au 29 septembre 2001) à Saint Raphaël. J'ai plongé au C.I.P. de Port Frejus, centre de plongée très sympa et très sérieux.
Ma première plongée a eu lieu le dimanche matin. Juste après la mise a l'eau, j'essaye d'allumer la lampe, mais sans succès...sniff.. alors que je venais de la tester sur le bateau. Donc je prends ma petite lampe de backup (une Mares Lucilla) et je continue la plongée. Nous sommes descendus à 27,7m. Vers la fin de la plongée, je trouvais bien que ma Lucilla n'éclairait plus très bien, mais je n'avais pas vérifié les piles. Malheureusement, ce n'était pas sa : ma lucilla a pris l'eau et elle est foutue. [bravo à décathlon qui me l'a reprise sans aucune discussion].
En remontant, j'ai checké la lampe à led ; déjà une bonne nouvelle : elle n'a pas pris l'eau. En l'ouvrant, j'ai vite vu le problème : une des 6 piles AA du bloc s'est décrochée et donc il n'y avait plus de contact. Donc, pour remédier à cela avec les moyens du bord, j'ai mis un gros élastique très serré autours du bloc de piles afin d'éviter qu'elles se décrochent suite aux chocs et aux mouvements.
Au total, j'ai fait 8 plongées dans la semaine, sans aucun soucis d'étanchéité et sans jamais recharger les 6 piles NiMh (c'était un test volontaire, et j'avais racheté une lampe du style de la lucilla en backup). Je suis descendu au max à 33m et la plupart des plongées étaient dans la zone des 30m.
Par contre, au niveau éclairage, ce n'est pas vraiment l'idéal. Il n'y a pas vraiment de faisceau lumineux, l'éclairage en "plein jour" n'est vraiment pas efficace.
Les seuls cas où la lampe est efficace, c'est dans les trous : en éclairant l'intérieurs des trous et cavités, qui eux sont normalement très sombre, on voit bien une réelle différence et un éclairage très blanc comparé aux phares des autres plongeurs de la palanquée. N'ayant pas fait de plongée de nuit, je ne sais pas si cela marcherais mieux, mais j'estime que oui.
Il faut donc que je travaille à améliorer l'efficacité de la lampe ; je vais donc continuer ce site en travaillant sur différentes pistes d'amélioration et de moyens me permettant de mesurer "scientifiquement" ces améliorations en plein air.
Cette première version de lampe a permis de valider l'aspect mécanique de la lampe, l'étanchéité, la validité du système d'allumage qui fonctionne à merveille, l'ergonomie de la lampe (la taille, le poids sont vraiment pratique).
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Reply #2 on : Thu June 21, 2007, 15:06:25
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Reply #1 on : Sat December 30, 2006, 01:49:36
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Reply #3 on : Tue June 26, 2007, 15:09:42