Une insoleuse à LED

Cela fait longtemps que j’ai fabriqué une insoleuse à LED double face, mais je n’ai pourtant jamais pris le temps de détailler sa conception. Ça peut pourtant en intéresser plus d’un. Enfin… je l’espère!

Je ne vais pas rentrer dans les détails de la réalisation de CI, d’autres sites décrivent le procédé bien plus clairement que je ne le ferais. Par exemple ici ou ici :)
Je ferai cependant prochainement un article pour détailler ma méthode.

Sachez cependant que toutes les étapes de réalisation sont importantes! De l’impression du typon à la gravure. Il ne faut en négliger aucune si l’on veut une gravure impeccable et précise.

Mon insoleuse devait répondre à plusieurs critères:

• Compacte (CI format Europe: 100x160mm)
• Double face
• Grande plage de réglage
• Pas trop chère… dans la mesure du possible…

L’idée d’une insoleuse à LED m’est alors venue, étant donné le prix du matériel des insoleuses à tube. Je ne pensais pas que des LED UV puissent coûter en réalité quasiment le même prix. Maintenant, on en trouve beaucoup plus facilement et pour vraiment pas très cher sur Ebay ou Aliexpress par lot de 100 et plus.

Les LED

Il a tout d’abord fallu vérifier que les LED UV étaient viables pour l’insolation. En cherchant un peu sur le net je suis tombé sur deux ou trois articles intéressants, mais pas beaucoup d’infos.
Le constat était souvent le même: les LED ayant un cône de diffusion, il faut les éloigner au maximum afin d’avoir un éclairage homogène, et le temps d’exposition est 7 à 10 fois plus long par rapport aux tubes à cause de la puissance (logique).

Étant un peu dans le brouillard, j’ai au final décidé du nombre de LED nécessaires à partir de la tension d’alim: 12V. J’ai donc mis en parallèle 9 groupes comportant 2 fois 3 LED en série. Comment ça c’est pas clair? Bon. Un schéma alors:

Schéma du panneau à LED

Niveau conso ce sont des LED d’environ 20mA sous 2,8V. Comme l’insoleuse n’est pas censée fonctionner sur de longues périodes, je me suis permis un petit sous dimensionnement. Avec des résistances de 43Ohms, cela donne 21mA dans les LED pour une tension inverse de 3,4V. Et les résistances dissipent donc 76mW.

Conso totale de 380mA -> alim de 5W minimum

Le schéma et le typon ont été fait sous Eagle. Une archive est téléchargeable à la fin de l’article.

J’en entends déjà s’exclamer: “Attends. Le typon? Quedonc?”
Hé oui! Le paradoxe de cette insoleuse (baptisée Insoled au passage) est qu’il faut déjà être équipé d’une insoleuse pour pouvoir fabriquer au moins un panneau à LED! Ou alors utiliser un moyen alternatif de fabriquer un CI (fabrication par un tiers, transfert toner, etc.). Pour ma part j’ai tout simplement emprunté la mallette à tubes d’un ami.

J’ai acheté les LED UV sur Ebay, un paquet de 200. D’ailleurs si quelqu’un veut se lancer, qu’il n’hésite pas à me contacter, il m’en reste une bonne centaine -_-‘

Le plus long à été le perçage. 108 trous en tout, ça fait beaucoup. Ensuite soudures! Pas de la tarte non plus, mais rien de compliqué, seulement répétitif.
Pour réfléchir au maximum la lumière, j’ai collé du papier photo côté LED. Et pour diffuser uniformément la lumière, éviter les spots, mais surtout réduire la distance LED / CI, j’ai rajouté un filtre de rétroéclairage trouvé dans un écran LCD ayant rendu l’âme. J’ai fixé celui-ci avec deux entretoises au milieu du panneau.

Un des panneaux sans le filtre diffuseur

Premier test très concluant! Il faut moins de deux minutes pour insoler correctement un CI! Ça dépassait de loin mes espérances. Moi qui m’attendait à quelque chose comme 10 minutes… :D

Premier test

L’interface

Au départ j’étais parti d’une interface à base de NE555 relié à un relais. Le temps étant réglable grâce à un potard. Mais j’ai mis tellement de temps à le fabriquer que j’ai appris entre temps à programmer des micro-contrôleurs. Je ne sais même pas s’il fonctionne, je ne l’ai jamais testé. Je mets quand même le schéma ci-dessous par nostalgie, et on sait jamais ça peut servir:

Schéma NE555

Voici maintenant la version avec un µC:

Des boutons, un écran, tout ça autour d’un ATtiny2313

Affectation des broches de l’ATTINY2313

L’interface est basique. Quatre curseurs (gauche, droite, haut et bas) servent à paramétrer le temps d’insolation au démarrage, puis un bouton central (OK) valide le choix. Le tout affiché sur un écran à interface parallèle.

Le buzzer est branché directement sur une sortie de l’ATtiny2313, et un MOSFET pilote les panneaux à LED.

Un régulateur type LM7805 transforme le 12V en 5V, admissible par le µC.

Le soft

Je vais maintenant tenter d’expliquer le plus clairement possible le code:

Init()

À l’initialisation les pullups sont activées sur les entrées des boutons, le timer0 est configuré en mode comptage classique, et une interruption sur OCR0A est paramétrée toutes les 4ms, ce qui servira de base de temps pour calculer nos secondes.
Je reviendrai sur la dernière partie de l’initialisation plus tard.

Enter_target()

Ensuite, la première chose à faire est de demander à l’utilisateur de rentrer le temps d’insolation. Pour cela, on lit l’état des boutons un à un, et soit on incrémente (appui sur le bouton haut) ou décrémente (appui sur bas) les digits de la variable de temps, soit on déplace le curseur de gauche à droite. Et on effectue cette boucle tant que le bouton OK n’a pas été appuyé.

À la fin de cette fonction, la variable est écrite dans l’EEPROM pour garder en mémoire le temps d’insolation même si l’alimentation est coupée. En effet, ce serait dommage (et rageant) d’avoir à retrouver le temps d’insolation idéal à chaque utilisation de l’insoleuse!

Et c’est pour ça qu’à l’initialisation, le temps cible, s’il était différent de 255 (valeur par défaut dans EEPROM lorsqu’elle est effacée), était chargé dans la variable de temps pour être le nouveau temps cible. Il suffit alors d’appuyer directement sur OK sans en changer la valeur.

Uncount()

Cette fonction, comme son nom l’indique, sert à décompter. En fait la variable de temps est sous forme de tableau, avec chaque digit allant de 0 à 9 dans une case du tableau. Par conséquent il faut faire un décompte un peu particulier pour chaque digit lorsque le digit supérieur est arrivé à 0.

Et pour ceux qui se le demandent, oui, à l’époque j’ai trouvé ça simple. -_-‘

ISR(TIMER0_COMPA_vect)

Ça, c’est l’interruption sur OCR0A. Rien de bien particulier. Toutes les 4ms, on incrémente une variable. Une fois cette variable arrivée à 250 (4ms x 250 = 1s), on la remet à 0 et on décrémente le compteur.

main()

Dans le main, on effectue plus ou moins les fonctions décrites ci-dessus (hormis l’interruption bien sûr), en n’oubliant pas d’allumer les panneaux au travers du MOSFET, et de démarrer le timer.

Ensuite en fonctionnement normal, on compare en permanence le temps en train de décompter au temps cible entré précédemment, et on affiche la valeur à l’écran. Ce serait à refaire je procéderais autrement, en mettant le µC en veille et en le réveillant qu’à l’interruption. Mais à l’époque j’étais déjà vachement fier!

À la fin on éteint tout et le buzzer sonne un petit coup, comme ça on peut boire sa bière tranquille ;)

Si l’insolation a foiré, on peut recommencer, sinon on débranche l’insoleuse.

Le circuit terminé

La boîboîte

Le boîtier a été réalisé dans du medium de 12mm. C’est un cube de 190mm de côté, ce qui laisse de la place pour ranger les PCB, l’alim, et le circuit de commande se loge dans le couvercle. Voici une vue 3D qui, pour une fois, n’est pas trop éloignée du résultat final:

Le logement de l’alim n’est pas représenté

Et le plan de montage en pdf:

Cliquer pour télécharger le plan en pdf

La boîte est en medium

Conclusion

Je suppose que le filtre trouvé dans l’écran joue pour beaucoup dans le temps d’insolation car il m’a permis de rapprocher les LED du CI.

Niveau commande, le fait de ne pas avoir utilisé de quartz rend la mesure du temps imprécise. Par conséquent les secondes ne sont pas exactes, mais comme le temps a été déterminé empiriquement, pas trop de problèmes! Mais c’est tout de même dommage de s’en être privé vu la facilité de mise en œuvre. On va dire que ce sera à améliorer pour la prochaine :)

Téléchargements

L’archive est au format 7zip, un logiciel libre que je vous recommande chaudement (téléchargeable ici).

Elle contient le soft, et le schéma de l’interface au format eagle. Le brd quand à lui étant faux, je n’ai pas souhaité le mettre
En revanche tous les éléments pour fabriquer le panneau sont là.
L’archive contient aussi les fichiers 3D SolidWorks.

Lien de téléchargement (~1Mo)

PS: Encore un grand merci à Ariane qui corrige mes photes d’aurtograffes! ;)