Stroboscope
C'est un stroboscope à LED dont la fréquence et le rapport cyclique sont ajustables et affichés sur un écran LCD.
Principe de fonctionnement
Le cœur du stroboscope est un microcontrôleur MSP430G2452 qui contrôle le clignotement de la LED, l'affichage sur l'écran LCD (compatible HD77480) et décode les informations envoyées par la molette de navigation. Le stroboscope est alimenté par une prise USB car c'est une source de 5V largement accessible (ordinateur, batterie USB, chargeurs, ...). La fréquence du stroboscope est créée à partir du timer du microcontrôleur dont l'horloge est celle de l'oscillateur interne du msp430. En l'absence de cristal, il ne faut pas attendre une précision très grande de la fréquence du stroboscope, il ne peut donc pas être utilisé pour faire des mesures très précises (quelques tests montrent que sa précision est tout de même de l'ordre de 1%)
L'écran LCD
L'afficheur LCD est un afficheur MC1602X-SYL (datasheet) récupéré sur un serveur en fin de vie dans une benne de recyclage d'appareils électroniques. Il possède deux lignes de 16 caractères, ce qui est amplement suffisant pour afficher la fréquence du stroboscope.
Molette de navigation
C'est une molette récupérée sur une souris d'ordinateur. J'ai découpé la partie du circuit imprimé qui la contenait avec les boutons et je l'ai directement connectée au microcontrôleur. La molette est connectée à un codeur rotatif constitué par deux interrupteurs S1 et S2 un peu décalés. On peut connaître le sens de rotation en notant quel est l'interrupteur qui se ferme en premier. Au niveau du programme, une interruption est déclenchée lorsque S1 se ferme et à cet instant le microcontrôleur évalue l'état de S2. Selon S2 on peut déterminer le sens de rotation de la molette.
Malheureusement la réalité n'est pas toujours aussi rose et les interrupteurs du codeur rotatif sont en pratique très bruyants, avec beaucoup de fausses transitions. Le firmware doit donc être un peu plus malin pour distinguer les transitions réelles des artefacts. Dans l'état actuel des choses, le programme réalise cette tâche relativement bien même s'il reste quelques ratés occasionnels.
29/04/2013 : Aiguillé par quelques commentaires avisés, j'ai finalement utilisé la méthode décrite ici pour déterminer l'état de la molette, et ça fonctionne beaucoup mieux !
Photos
Vidéo
Un stroboscope est extrêmement utile pour observer des mouvements rapides et réguliers : machines tournantes, vibrations, ...
La vidéo qui suit montre comment on peut décomposer le mouvement de la membrane d'un haut-parleur oscillant à une fréquence de 50Hz. Lorsque le stroboscope clignote à la même fréquence que les oscillations de la membrane, il l'éclaire à chaque fois au même moment de son cycle de vibration et elle parait figée.
Par contre lorsque la fréquence du stroboscope est un peu plus élevée, chaque impulsion lumineuse éclaire la membrane un peu plus tôt dans son cycle de vibration que l'impulsion précédente, on observe donc le mouvement de la membrane au ralenti (et en sens inverse même si dans ce cas précis d'une oscillation sinusoïdale il n'y a pas de différence avec le sens réel) Plus la différence de fréquence entre le stroboscope et l'oscillation de la membrane est importante, plus la fréquence de vibration apparente est élevée.