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Module d’éclairage leds infrarouges pour Cam NoIR sur Raspberry Pi

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Difficulté:

Pour filmer dans le noir total à plus ou moins 2 mètres

 


 


Vous verrez dans ce tutoriel comment créer un petit module d’éclairage à deux francs six sous, avec 2 fils, 9 LEDS infrarouges, 9 résistances 220 ohms, une petite plaque pour prototypes électroniques et un fer à souder ! (avec de l’étain bien sur)


 

Matériel :

Budget : Non défini

  • – 1 plaque de prototypage 5×7 cm simple face disponible sur ebay pour 1.95€ et 0.68€ de frais de port.
  • Je ne le rentre pas dans notre budget matériel parce que cela gonflerait notre facture mais, un fer à souder et de l’étain seront nécessaires à la réalisation de notre module. Sachez que, enfin je l’espère, on a tous dans notre entourage un ami qui a ou qui connaît quelqu’un qui peut prêter occasionnellement son fer à souder, sinon vous en trouverez sur Ebay ou Amazon pour moins de 30€…. De préférence, réglable. Au quel cas, il vous faudra rechercher : “fer à souder réglable”.A acheter :
  • Lien : http://www.ebay.fr/itm/40pcs-3-Types-Cables-Fil-de-Dupont-10-20-30cm-2-54mm-1P-1P-pour-Arduino-/361345990684?var=&hash=item5421e6401c:m:mb25fnT2rnZeKTd4oceqfvA 
  • Lien : http://www.ebay.fr/itm/231564605108?_trksid=p2060353.m2749.l2649&var=530803502255&ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT-1 lot de 40 câbles Fil de Dupont 10/20/30cm 2.54mm mâle-femelle (je vous rassure, nous n’en utiliserons que 2) pour 1.00€, Livraison gratuite.
  • Lien : http://www.ebay.fr/itm/170676834191?_trksid=p2060353.m2749.l2649&ssPageName=STRK%3AMEBIDX%3AIT-1 Lot de 10 résistances 220 Ohms carbone pour 1.85€, Livraison gratuite.
  • Lien : http://www.ebay.fr/itm/like/151761602344?ul_noapp=true&chn=ps&lpid=97-1 Lot de 10 leds infrarouges 850 nm pour 1.50 € et 1.20€ de frais de port.
  • Important :

Etape 1 : Budget: 8,18€

 

Etape 2 : Une LED, un résistance? A quoi ça ressemble et à quoi ça sert?

 

La LED :
La LED est un composant opto-électronique. Cela veut simplement dire qu’il s’agit d’un composant électronique capable d’émettre de la lumière lorsqu’il est parcouru par un courant électrique. Une diode électroluminescente ne laisse passer le courant électrique que dans un seul sens – de l’anode vers la cathode (le sens passant, comme une diode classique, l’inverse étant le sens bloquant) de plus elle produit un rayonnement monochromatique ou polychromatique incohérent à partir de la conversion d’énergie électrique lorsqu’un courant la traverse.

La résistance :
La résistance électrique traduit la propriété d’un matériau à s’opposer au passage d’un courant électrique (l’une des causes de perte en ligne d’électricité). Elle est souvent désignée par la lettre R et son unité de mesure est l’ohm (symbole : Ω). Elle est liée aux notions de résistivité et de conductivité électrique.
La résistance est responsable d’une dissipation d’énergie sous forme de chaleur. Cette propriété porte le nom d’effet Joule. Cette production de chaleur est parfois un effet souhaité (résistances de chauffage), parfois un effet néfaste (pertes Joule) mais souvent inévitable.
Un des problèmes majeurs pour les ingénieurs est que la conductivité, et son inverse, la résistivité, dépendent fortement de la température. Lorsqu’un dipôle est traversé par un courant électrique, sa résistance provoque un échauffement qui modifie sa température, laquelle modifie sa résistance. La résistance d’un dipôle dépend donc fortement des conditions d’utilisation.
La résistance a ceci de particulier que c’est une des rares caractéristiques physiques dont la plage de valeurs peut aller de 0 (supraconducteurs) à +∞ (isolants parfaits), même dans la pratique.

Sources : wikipédia

Voilà pour la petite histoire, maintenant, passons aux choses sérieuses…

 

Etape 3 : Schéma du montage électronique en parallèle

 

Comme vous pouvez le constater sur la gauche du schéma, le + et le – représentent le courant : pile, alimentation, bref… La source électrique. Comme nous allons brancher notre prototype sur les GPIO du Raspberry Pi, ça sera en règle générale du 3.3V.

En ce qui concerne les LEDS, celles-ci sont toutes dans le même sens afin de facilité la lecture du plan mais aussi de s’assurer du bon fonctionnement de notre module.
L’Anode (+) est donc reliée au + de notre source électrique et la Cathode(-) est quant à elle reliée à une résistance 220 Ohms (il n’y a pas de sens particulier pour placer les résistances), qui est elle même réliée au GND (-) de la source électrique.

Si vous avez envie d’apprendre les codes couleurs des résistances, ce site est bien fait et le schéma est très simple comprendre
–> http://www.digikey.fr/fr/resources/conversion-calculators/conversion-calculator-resistor-color-code-4-band )

Nous allons pouvoir placer nos composants sur la plaque de prototypage ou PCB (“Printed Circuit Board”, Le circuit imprimé in French, lol ;)) que je vais essayer de faire et de mettre à disposition dans ce tuto… Faudra pas m’en vouloir sur la qualité, j’suis pas un pro, juste quelqu’un qui s’intéresse et qui fait des expériences !

 

Etape 4 : Placer les composants sur la plaque de prototypage

 

Sur cette photo, vous pouvez constater que la disposition des LEDS et des résistances est faite pour que nous puissions placer par la suite la Cam NoIR du RPI au milieu de notre module.

Les deux petites pinoches noires en haut à gauche sont les + et – de notre module (Et oui, il va bien falloir y mettre deux bouts de fils pour le relier au RPI !!! Donc, celui à gauche “-” et celui à droite “+”).

Placez vos composants de manière régulière et ordonnée au possible. Pourquoi cela? Dans un premier temps, parce qu’après vous allez devoir souder quelques minutes quand même, donc autant ne pas se gourer dans la manipulation de départ et planifier schématiquement les points de soudures. Et dans un deuxième temps parce que visuellement cela vous plaira, vous aurez l’impression d’avoir réalisé quelque chose de nickel chrome, droit, carré, sans fioritures… Bref, du beau boulot !

 

Etape 5 : Tous à vos fers à souder !!!

Alors là… Il va falloir souder dans un premier temps chaque pattes des composants à la plaque de prototypage.

Ensuite, il vous faudra couper les pattes de vos composants fraîchements placés à rat des pastilles si possible ou ne laisser que 1-2 mm car sinon, vous allez douiller pour faire le reste ou risquer les courts-circuits si les pattes se touchent. Et puis… Cela fait plus propre quand même.

Après, il va falloir créer des pistes à la mano (première photo)… Oui je sais, là c’est pas très propre et plutôt fastidieux, mais si on prends son temps, notre prototype fonctionnera.

Vous pouvez vous aider du schéma de base (étape N°2) et des deux schémas PCB que j’ai mis à disposition (image PCB noir et PCB 3D ci-dessus) pour avoir un visuel un peu plus précis de ce que nous devons réaliser.

Résumons les soudures à effectuer :

LEDS = Les pattes ‘+’ reliées à la borne +
RESISTANCES = Une patte reliée à une patte ‘-‘ d’une LED et l’autre patte reliée au GND (la borne ‘-‘).

Au passage, j’ai utilisé pour dessiner les schémas PCB un petit logiciel plutôt sympa qui s’appelle “DesignSpark PCB 7.1”. C’est gratuit et pas trop lourd, ~60Mo le fichier d’installation à télécharger bref… Il est bien foutu ce soft !

J’espère que vous réussirez cette partie soudure quelques fois délicate lorsqu’on a pas l’habitude, mais ce n’est pas grave, il ne faut pas renoncer ! On arrive presque à la fin du tuto, plus que deux étapes et nous arriverons à celle de la programmation en Python pour allumer nos petites louloumes (qui soit dit en passant, n’éclaireront pas fort à l’œil nu mais fera du bien à la Cam NoIR de notre RPI).

 

Etape 6 : Branchement au Raspberry PI (RPI2 dans cet exemple)

Comme sur l’image ci-dessus, il va falloir raccorder notre module LED IR fraîchement soudé au Raspberry Pi avec deux bouts de fils connecteurs. Branchez ces deux fils selon le modèle de l’image ci-dessus si vous avez le modèle 2 du RPI, le + du module IR sur la pin n° 22 (GPIO 25) et le – sur la pin n°20 (GPIO GND).

Si vous avez un modèle plus ancien de RPI vous devrez juste modifier le branchement vers le connecteur GPIO de votre choix pour la borne + et aussi modifier le code source du programme en indiquant le bon numéro de pin (ça ne vous prendra que 30 secondes).

J’allais oubier… Sur la seconde photo de cette partie du tuto, nous voyons bien que la CamNoIR est comme qui dirait fixée à la plaque de prototypage… La solution ? De la pâte à fixe tout simplement ! Cela tient plutôt bien et l’avantage est que vous pourrez l’enlever facilement ! 😉

Jusqu’ici tout va bien… Jusqu’ici tout va bien… Jusqu’ici tout va bien…

Next !

 

Etape 7 : Maintenant, allumons nos LEDS avec Python 3

 

Nous en sommes à la dernière partie de ce tutoriel, l’allumage de nos LEDS.
Pour rappel, nous avons créer ce module “LEDS infrarouges” pour éclairer la Cam NoIR de notre Raspberry pi, afin de pouvoir filmer dans le noir total à plus ou moins 2 mètres. Vous pourrez aussi prendre des photos, cela ne s’arrête pas aux vidéos bien évidemment.

Alors allons-y…

Assurez-vous de bien avoir tout branché correctement, la cam NoIR et notre module d’éclairage puis allumer votre petit foufou de Raspberry Pi (c’est comme ça que je l’appelle : “Ptit foufou !”).

METHODE ULTRA SIMPLE :

– Ouvrez une fenêtre TERMINAL

1°) copiez tout simplement le Github de mon code source :

sudo git clone https://github.com/damballah/mircamnoirrpi.git

2°) Entrez dans le dossier du programme:

cd mircamnoirrpi

3°) Lancez le programme:

sudo python3 cam30s.py

Et là… Miracle, le programme se lance et enregistre une vidéo de 30 secondes avec nos petites LEDS infrarouges d’allumées ! Le fichier vidéo s’appelle “foo.h264” et est placé dans le même dossier que le programme, c’est à dire le dossier actuel.

METHODE PLUS HARD, POUR CEUX QUI LE SOUHAITE :

– Ouvrez une fenêtre TERMINAL

– Créez un fichier cam30s.py en tapant :
sudo nano cam30s.py

Dans l’éditeur nano retapez mon code source :

#! /usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

# On importe les modules “GPIO” pour la communication, “picamera” pour gérer le module cam et “time” pour faire des pauses
import RPi.GPIO as GPIO
import picamera
import time

# On configure les pins GPIO du Rpi en mode BCM (pour la notation)
GPIO.setmode(GPIO.BCM)

# Nous lui indiquons que le signal électrique va sortir de la pin 25
GPIO.setup(25,GPIO.OUT)

# Le signal électrique est envoyé à la pin 25 afin d’allumer les LEDS infrarouges
GPIO.output(25,GPIO.HIGH)

# Nous démarrons l’enregistrement de la vidéo pendant 30 secondes puis nous l’arrêtons.
with picamera.PiCamera() as camera:
camera.resolution=(1024,768)
camera.start_recording(‘foo.h264’)
time.sleep(30)
camera.stop_recording()
# Nous coupons le signal électrique envoyé à la pin 25, les LEDS s’éteignent
GPIO.output(25,GPIO.LOW)

Refermez l’éditeur Nano en enregistrant votre travail :

CTRL-X puis O (pour oui)

Lancez le programme fraîchement codé :

sudo python3 cam30s.py

Attendez 30 secondes que le programme se termine, Le fichier vidéo “foo.h264” est placé dans le même dossier que le programme, c’est à dire le dossier actuel.

Et Voilàààààààà, équipééééé !!!

Pour rentrer plus dans les détails du module Python “picamera”, n’hésitez pas à visiter le site officiel du module par ici –> https://picamera.readthedocs.org/en/release-1.10/

 

Etape 8 : Dans le concret, ça donne quoi?

Dans le genre concret, on a la vidéo que j’ai prise dans le noir total (ou on voit ma trogne d’ailleurs… En mode Halloween sinon c’est pas marrant 😉 ) par ici –> https://vid.me/EhPY
Et sinon les photos capturées de la vidéo à différentes distances.

Il faut imaginer l’utilisation de ce module en extérieur, par exemple pour surveiller quelque chose ou observer des animaux nocturnes. La luminosité des LEDS IR devrait être suffisante sachant que, même dehors en pleine nuit, on a quand même la lumière de la lune et des étoiles, ça aide aussi pas mal.

Je tiens à remercier tout particulièrement ma petite femme adorée Angélique pour la correction de ce tuto… Je t’aime ma ptit uiui damou! (Oui je sais c’est glucose et alors? J’assume ! 😉 )

Bah voilà, ce tuto est bel et bien fini, je vous laisse tester tout ça dans le calme et espère sincèrement que ce tutoriel vous aura intéressé.
A bientôt.

Damballah.

Modifier mon Tutoriel

Bonjour,
Chouette tuto ! Je vais le faire… Je te tiendrai au courant ! 😉

Salut

Merci beaucoup,
Si tu rencontres des difficultés pour réaliser ce module, n'hésite pas à me contacter… A bientôt.

Sympa le tuto ! Je ne suis pas un expert en électronique mais ton 1er schéma ne serait il pas en parallèle plutôt qu'en série 😉 sinon tu aurais une tension cumulé de 9 x 3,3v. Merci pour le partage et la vidéo fait penser à un film d'horreur 🙂

Arfff bien joué, j'ai merdé la…. Je modifie ça tout de suite. Merci beaucoup.

C'est le principe des commentaires comme ça on continue d'échanger sur les tutos. En tout cas merci pour ton tuto !

Bah de rien, c'est normal de partager ce qu'on fait, et puis plusieurs têtes valent mieux qu'une ! Merci à toi.

Salut, c'est bien comme idée je m'y met mais est ce que ce ne serait pas mieux pour le gpio de le faire commander un relais qui alimenterait les led depuis le +5V? j'ai peur que le courrant demandé par le montage fatigue le GPIO voir le crame... non?

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