C'est le moment d'un choix important.
Si vous regardez de près le schéma des circuits
d'alimentation du CCD, vous remarquerez que vous avez le choix entre
2 possibilités pour générer le signal appliqué
sur sa broche 3 (tension VDD). C'est un signal critique car il sert à
alimenter l'amplificateur de sortie du CCD et le bruit de lecture dépendra
en partie de la stabilité de la tension en question. La tension
nominale conseillée par Kodak pour le KAF-0400 est de +15V. La figure
ci-après reproduit la partie du schéma électronique
concernée par cette affaire.
Le schéma des circuits d'alimentation de l'amplificateur
du CCD. On note les 2 options importantes discutées en détail
dans le texte qui suit. Soit câbler le circuit Q3, soit câbler
un petit strap (fil de liaison) à la place.
Tout d'abord on constate la présence d'un sélecteur à
deux positions permettant de prélever la tension d'alimentation
soit directement sur la ligne +15V, soit sur le signal V0. Le signal V0
n'est autre que la tension +15V, mais transitant par un des interrupteurs
analogiques du circuit intégré U5 (un MAX333A). Cet interrupteur,
piloté par un signal provenant de l'ordinateur, permet de couper
l'alimentation de l'amplificateur lorsque celui-ci n'est pas utilisé,
notamment lors des périodes d'intégration, ceci pour éviter
les phénomènes d'électroluminescence (l'amplificateur
est susceptible d'émettre une très faible lumière
détectable dans la zone image du CCD et donc gênante). Les
risques d'électroluminescence sont cependant minces du fait que
l'amplificateur est légèrement sous alimenté dans
la caméra Audine (voir plus loin).
Suivent deux options importantes :
-
Option 1 : Alimenter l'amplificateur au travers du régulateur de
tension intégré Q3 (un LM317)
-
Option 2 : Prélever la tension d'alimentation directement sur la
ligne +15V
Les avantages et inconvénients de ces 2 options sont les suivants
:
OPTION 1
Avantages
|
Désavantage
|
Possibilité d'alimenter la caméra avec une
source de tension délivrant des tensions autres que +/-15V.
Par exemple vous pouvez utiliser une alimentation +/-18V et régler
le régulateur grâce au potentiomètre multi tours P5
de manière à appliquer effectivement une tension +15V sur
la broche 3 du CCD. |
Si vous alimentez la caméra Audine avec une alimentation de
+/-15V, qui sera facile à trouver toute faite et pour un coût
modique, la tension VDD effectivement produite par l'électronique
sera notablement plus faible que celle spécifiée, à
savoir +15V. En effet, la diode de protection D1 provoque une chute de
tension de 0.7V environ, puis le régulateur produit à son
tour une chute de 1.6V, même lorsque le potentiomètre est
réglé afin que le LM317 ne régule rien. Si vous appliquez
+15V à l'entrée de la caméra, le signal VDD sera donc
de 15-0.7-1.6=12.7V, ce qui est très loin de la valeur nominale
de +15V. Audine fonctionne encore dans ces conditions, mais de manière
très limite (voir plus loin). Ce problème est suffisamment
critique pour faire rejeter l'option 1 si vous utilisez une alimentation
générale de la caméra de +/-15V. |
Parmi les sources de tension vous pouvez utiliser 2 x 4 piles de 4,5V,
ce qui permet de rendre facilement la caméra autonome du secteur
si vous n'utilisez pas le refroidissement (pour des fonctions d'autoguidage
ou d'imagerie planétaire par exemple). |
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Le régulateur intégré LM317 stabilise la tension
si l'alimentation générale n'est pas de bonne qualité.
En effet, une variation significative de la tension VDD lors de la lecture
du CCD peut créer un parasitage horizontal dans l'image. |
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OPTION 2
Avantage
|
Désavantages
|
Si vous utilisez une alimentation générale
du type +/-15V, la tension appliquée à la broche VDD est
de l'ordre de +14.4V (la tension d'alimentation moins la chute de tension
dans la diode D1, qui est de l'ordre de 0.6V).
La légère sous alimentation de l'amplificateur est même
un avantage car elle minimise les risques d'électroluminescence
de l'amplificateur sans en réduire de manière perceptible
les performances. |
L'amplificateur de sortie du CCD n'est plus protégé contre
les surtensions accidentelles appliquées à son alimentation.
Kodak impose de ne pas aller au-delà de +16V pour VDD sous peine
de détruire le CCD. Pour prévenir tout risque de dépassement
de tension, l'option 2 impose absolument
l'usage d'une alimentation stabilisée fixe pour alimenter Audine
(pas de boutons de réglage que l'on pourrait tourner par mégarde).
De plus, cette alimentation sera obligatoirement du type +/-15V. |
|
La régulation de l'alimentation utilisée devra être
de bonne qualité pour ne pas affecter la qualité image (ondulation
résiduelle inférieure à 2 mV RMS, stabilité
du même ordre de grandeur sur une période de 15 secondes). |
|
Impossibilité de réaliser une alimentation par une système
de batterie en raison de l'obligation de produire impérativement
une tension de +/-15V, à moins d'interposer entre les batteries
et Audine des circuits adéquats (de simples régulateurs 7815
et 7915 suffisent). |
Le coût de la caméra, la facilité d'utilisation
et la performance sont autant de paramètres qui militent pour l'option
2. En effet, nous recommandons la petite alimentation +/-15V
modèle AL890N de la société ELC (59, avenue des Romains,
74000 Annecy), ne coûtant que 300 F TTC chez de nombreux revendeurs
de matériel électronique. Les tensions produites sont fixes,
ce qui évite de se poser bien des questions à la mise sous
tension. La qualité de l'alimentation, de type linéaire,
est tout à fait correcte. Enfin le point de fonctionnement du CCD
est pratiquement nominal. A ce propos, le graphique ci-après montre
un relevé expérimental sur une caméra Audine du gain
total en électrons par ADU (Analog Digital Unit) ou, si on préfère
en électrons par pas codeurs, en fonction de la tension VDD. Plus
ce gain est de petite valeur, meilleure est la réponse de la caméra.
On note un net décrochement de la courbe vers 12.5V, ce qui traduit
un profond dysfonctionnement du CCD. Pour un VDD de 14.4V environ on note
que le gain est très proche de celui que l'on aurait avec la valeur
recommandée de +15V. Remarquez au passage que la sensibilité
de Audine est élevée : 2.0 électrons par ADU.
La relation entre le gain et la tension VDD relevée sur
une Audine de série.
Le second graphique ci-après donne le niveau du bruit RMS de lecture
en électrons en fonction de la tension VDD. Comme précédemment,
on relève un fonctionnement anormal, qui se traduit par un renforcement
du bruit, pour une tension inférieure à 12.5V. Le bruit est
de l'ordre de 18 électrons pour VDD=14V.
Le bruit de lecture en fonction de la tension VDD mesurée
sur une caméra Audine de série.
Nous allons décrire dans ce qui suit comment il faut câbler
Audine en fonction de l'option choisie.
OPTION
1
Montez le régulateur de tension LM317 Q3, ce circuit en boîtier
TO92 a 3 pattes serrées. Vous avez déjà soudé
de tels composants sur la carte inférieure. Cela devrait être
maintenant une formalité. Orientez correctement
le méplat du composant !
Le circuit LM317 mis en place. Remarquez la position du méplat
du composant par rapport au circuit imprimé.
Soudez 3 broches extraites d'une barrette AMPMODU pour constituer le
sélecteur TB2. Ce sélecteur permettra de choisir entre l'alimentation
directe ou l'alimentation au travers d'un interrupteur analogique de l'amplificateur
intégré du CCD. A proximité de ce sélecteur
à 3 points, soudez le potentiomètre de 1K P5.
Le sélecteur TB2 peut être fabriqué à
partir d'un bout de barrette sécable mâle.
Le potentiomètre P5 d'ajustement de la tension VDD vient
tout juste d'être soudé. Remarquez la présence d'un
cavalier de court-circuit (ou "strap") sur le sélecteur TB2. Dans
la position du cavalier adoptée dans cette image, et qui est recommandée
pour les premiers essais, on utilise directement le +15V pour alimenter
la patte d'entrée du régulateur LM317 (pin 3). L'autre position
possible du strap est décrite ailleurs dans
cette documentation.
OPTION
2
Le câblage de l'option 2 est très proche de celui de l'option
1. Même si les résistances R11 et R12, ainsi que le potentiomètre
P5, sont inutiles au fonctionnement dans ce cas, il est tout de même
souhaitable de les monter au cas où vous changeriez un jour d'avis
sur l'option d'alimentation. La seule différence avec l'option 1
est donc le remplacement du régulateur par un simple fil électrique
(un strap). Ce fil relie les trous correspondant aux broches 2 et 3 de
Q3. Ce faisant, l'amplificateur du CCD est directement alimenté
sur la ligne +15V de la caméra. Cablez aussi le sélecteur
TB2, tout comme dans l'option 1.
Un strap (ici un simple fil électrique monobrin) est
installé en lieu et place du circuit Q5. Notez bien que le strap
court-circuite les trous correspondant aux broches 2 et 3 du LM317.
Que ce soit pour l'option 1 ou pour l'option 2, respectez la
position du cavalier de sélection (encore appellé "strap")
de source de tension TB2 (le cavalier est ici de couleur bleue). L'autre
position possible du cavalier correspond à mode d'alimentation
de l'amplificateur du CCD prévu pour régler un problème
spécifique des CCD : l'léctroluminescence.
On rappelle une nouvelle fois que c'est l'option 2 qui est recommandée
si vous utilisez une alimentation délivrant du +/-15V fixe.