Détecteur de foudre photographique

Dans cet article, je vous propose de réaliser un détecteur de foudre photo, ou détecteur d'éclair photo,
ou encore détecteur d'orage photographique pour moins de 10 Euros.
Il s'agit plus exactement d'un détecteur de décharge électrique.

La foudre étant un évènement durant que quelques centaines de millisecondes,
il était impossible de détecter la foudre par le bruit qui se propage à une vitesse
bien inférieur à celui de la lumière (environ 300 mètres/seconde pour le bruit).
Une autre solution aurait pu être de détecter la lumière de l'éclair, mais la lumière est émise
lorsque l'éclair est visible. Le temps que le montage électronique détecte la lumière,
rende le relais passant et que l'appareil photo reflex déclenche la photo, il y avait un
risque de ne pas photographier la foudre.

La meilleure solution est de détecter la décharge électrique qui se produit dans le nuage,
donc quelques dizaines de millisecondes avant que la lumière de l'éclair apparaisse.
La décharge dans le nuage produit des ondes radio, c'est ces ondes radio que l'on va détecter.
La première onde est celle du traceur. Le traceur est l'ionisation de l'air (un tout petit arc électrique)
avant la vrai et puissante décharge (l'éclair que l'on voit). ceci permettra même de faire des photos de l'éclair
en cours de formation, suivant le temps d'exposition réglé sur le reflex pour la photo et le facteur chance.
Les éclairs ne sont pas prévisibles en durée, en puissance (sous ou sur exposition) et en direction.

La solution la plus simple et rapide est d'utiliser un simple récepteur radio, un vieux poste radio fera très
bien l'affaire (Photo01 et photo02). Pour ma part j'utilise un baladeur radio FM/AM (photo02).
Ce poste radio sera régler sur AM (LW - Lower Wave ou MW - Medium Wave) car ce que l'on veut capturer ou écouter
est un craquement qui se produit sur les moyennes et basses fréquences (vers 150 - 2000 KHz c'est très bien).
Cela ne fonctionne pas sur un récepteur FM pour plusieurs raisons : fréquences trop hautes (100 Mhz), encombrement
de la bande de fréquences, limitation de la portée FM (environ 30 Kms).
Les fréquences AM sont peut encombrées (de moins en moins de stations), correspondent à l'onde radio que l'on souhaite
détecter et ont une portée supérieur à 100 Kms.
Le plus simple est d'utiliser un récepteur radio AM (LW - Lower Wave ou MW - Medium Wave) qui a une sortie casque,
mais on peut aussi se brancher directement sur le haut parleur de ce récepteur sans aucun problème.
La photo03 (et la Photo08) vous montre le montage électronique à réaliser que l'on peut diviser en 3 parties.
Ce montage est alimenté par une tension continu de 12 Volts mais il est aussi possible de l'alimenter en 9 Volts.

La première partie tourne autour d'un ampli opérationnel (le TL081 ou LF351), ce circuit intégré permet de provoquer
un front montant à sa sortie lorsque le signal reçu du récepteur radio dépasse un certain seuil que l'on règle avec
le potentiomètre de 47 Kohms. Cet étage de détection est très proche de celui du détecteur de gouttes d'eau.
Il y a quand même une grande différence, c'est la présence du condensateur de 47µF qui sert à isoler la tension en sortie
du récepteur radio, qui est un signal audio, de la tension continu de Vcc/2 (Vcc/2 = l'alimentation de +12Volts divisé par 2)
que l'on créé avec les deux résistances de 10Kohms (en électronique on appel cela un pont diviseur).
Pour information, vous pouvez, dans cette première partie, remplacer les 3 résistances de 10 Kohms et les
potentiomètres de 47 Kohms et de 2,2 Kohms, par 3 résistances de 1 Kohms et un potentiomètre de 2,2 Kohms.
Le potentiomètre de 47 Kohms sert au réglage du seuil, celui de 2,2 Kohms au réglage fin.

La deuxième partie est composée des deux diodes de commutation 1N4148, du condensateur de 100µF
et de la résistance de 330 Ohms, c'est une temporisation d'environ 1 seconde.
Cette temporisation sert à maintenir l'état de détection et de laisser le temps à votre reflex de déclencher la photo.
Elle sert aussi à éliminer les détections parasites, car plusieurs décharges peuvent se produire dans le nuage avant l'éclair.

La troisième partie sert juste d'isolation entre le montage et votre reflex, elle est composée d'un transistor NPN
(type 2N2222) et d'un relais (la bobine avec la diode 1N4004 sur la droite de la photo03).
Ce relais aura pour rôle de faire un contact, comme le ferai une télécommande filaire.
D'ailleurs pour relier ce montage à mon Nikon D90, j'ai acheté à pas trop cher sur Ebay (11 Euros) une télécommande (photo06)
que j'ai démonté pour avoir la prise et le brochage des contacts (photo07). Ainsi, au lieu que ce soit mon doigt qui fasse
le contact sur le bouton de la télécommande, c'est le relais qui le fait à ma place.
Sur la photo07, on peut voir que la télécommande pour le Nikon D90 est composée d'un double bilame, un pour la mise au point,
l'autre pour le déclenchement de la photo. Notre relais devra donc faire un contact entre : la lame de la mise au point soudé
à la lame de déclenchement, et la lame commune à ces deux bilames.
Pour cette partie, je ne pourrais vous fournir aucune autre information puisque la prise et le brochage dépend
du modèle de votre reflex. Le plus simple est de faire comme moi et donc d'acheter une télécommande filaire.
J'ai ajouté aussi une LED et une résistance de 1 Kohms simplement pour avoir un voyant lorsque la foudre est détectée.

La photo04 vous montre le montage électronique mis dans un petit boitier, la photo05 le boitier relié au récepteur radio AM.
Pour les observateurs, vous remarquerez qu'il y à 3 condensateurs (photo04) alors que sur mon schéma (photo03) il y en a que 2.
J'ai simplement ajouté un condensateur de 100µF entre le +12 Volts et la masse pour filtrer les parasites car l'alimentation
de 12 Volts est externe au boitier.


L'utilisation de ce montage électronique est très simple:
Régler le récepteur radio sur une fréquence libre ( un endroit ou vous n'entendez pas de musique, ni de paroles,
juste le bruit de fond, le fameux bruit Pfffffffffff...), pour ma part j'ai réglé le récepteur AM vers 1600 Khz (photo02).
Relier la sortie casque du récepteur radio AM ou la sortie haut parleur à l'entrée du montage électronique.
Tourner le potentiomètre de 47 Kohms pour que le relais ne fasse plus contact et que la LED soit éteinte.
Ce potentiomètre sert à régler la sensibilité de détection du montage. Pour rendre le montage très sensible, tourner doucement
le potentiomètre jusqu'à ce que la LED s'éteigne, puis affiner le réglage avec le potentiomètre de 2,2 Kohms.
Si le montage est très sensible, il détectera même l'appuie sur un interrupteur électrique de votre maison mais détectera
aussi des orages à plusieurs dizaines de kilomètres. Si l'orage est très proche de vous,continuer à tourner un peu
le potentiomètre après l'extinction de la LED pour que le montage soit moins sensible aux interférences.
Relier la sortie du relais à votre reflex via un câble en vous inspirant de la télécommande correspondant à votre reflex.
Régler votre reflex sur manuel avec une ouverture de F5.6, un temps de pose de 1 seconde, la balance des blancs sur nuage, les ISO
sur 200 et, bien sur, la mise au point sur manuel que vous aurez préalablement réglé sur l'infini.
Ce réglage de base vous permettra de faire un premier test du montage et vérifier que tout fonctionne bien.
Après c'est à vous de trouver le réglage de votre reflex qui correspond à ce que vous voulez photographier.
Vous devez obligatoirement régler votre reflex complètement manuellement pour accélérer le déclenchement de la photo,
car sinon l'électronique interne du reflex risque de prendre plusieurs dizaines de millisecondes à trouver les bons réglages.

La photo08 est une représentation simplifiée du montage électronique.
Cela permettra, à ceux qui ne connaissent pas grand chose en électronique, de pouvoir réaliser le détecteur de foudre.

Vous pouvez voir quelques photos que j'ai réalisé avec ce montage dans ma galerie photos, rubrique "Foudre et orages".
Ce montage fonctionne parfaitement (même des fois trop bien), il reste quand même un facteur chance
pour le cadrage et la direction de la foudre.
Regarder ma rubrique "Foudre et orages" pour des exemples de photos.
A vous de jouer, bonne chasse ...

pour toutes questions, il existe une rubrique dans le forum.

J'ai ajouté dans la partie "Téléchargement" de ce site internet un fichier ZIP
(detecteur foudre par jon21 (Lightning Detector by jon21).zip).
Ce fichier contient les fichiers du circuit imprimé créé par Jon21 (utilisateur très sympa du forum).
Vous y trouverez des informations complémentaires pour la réalisation du détecteur de foudre.
Pour info, il a utilisé le relais suivant : Relais choisi par Jon21
Un grand merci à lui pour ce complément.
Si vous souhaitez voir des photos de foudre qu'il a fait avec le détecteur de foudre: Site de Jon21

Photo09 et Photo10, deux autres photos pour vous montrez le petit circuit imprimé du détecteur de foudre.

Photo11, j'ai inclus la possibilté de détecter la foudre soit par la radio (la plus rapide),
soit par la lumière que l'éclair produit.
Il suffira d'utiliser une photorésistance (exemple de référence chez E44 : LDR05 au prix de 0.50 Euros),
et une résistance de 10 Kohms.
Cette photorésitance pourra suivant vos besoins remplacer le poste de radio et se fixer sur le jack.
Il faudra par contre relier le fil en rouge au + 12 Volts ou + 9 Volts pour que cela fonctionne.
La photorésistance détectera un changement brutal de luminosité (augmentation de la lumière lors de l'éclair).
Cette technique de détection est moins rapide que la technique par radio mais fonctionne aussi.
Un éclair pouvant durer 500 ms et même plus longtemps, il est tout à fait possible de photographier des éclairs avec cette technique.

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Last update 27/08/2013
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