Cahier des charges pour la réalisation du
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1. gt Ature pour Le i Cahier des charges pour la r alisation du dispositif de prise de vues automatique PHOTORAMPE P ROMMELUERE Version 2 28 03 08 Secteur Espace de Plan te Sciences 16 place Jacques Brel 91 ne H ORANGIS T l phone 01 69 02 76 10 T l copie 01 69 43 2 www planete sciences org Cahier des charges PHOTORAMPE Plan te Sciences SOMMAIRE le PRESENTATION DU PRO MP En ado Lines 3 Lis OBIECTIES EC HISTORIQUE DU PROJET Aaronson e a eds 3 EZ PRINCIPE OO DIS POS IM daa a dolosa 4 2 DESCRIPTION TECONIOUE s erat tre teinte en tan ans aeea eea at ets date ete dfeto cod aeaa 4 2 1 ELEMENTS ET REPARTITI N DU DISPOSMIE ne nn RS M mt ane Et 4 2 2 CONDITIONS DE FONCTIONNEMENT dr 5 2 9 DETAIL D S ELEMENTS intacte liens edit ace ena a tieine di A A ilot lines eee tan 5 Za dde BAITE TUM CUS O EE D ne tnt ne a notre se din neue 5 Pe A NEN EE E A T E AEI E AE IN AE AE A T A T 6 2J Boitier appareil PROTO SEAMOS AA A AAA AAA a ann 2 3 4 Coffret pour bo tier appareil photographique oooonccnnncnccnnonncnnnnnnononanonononnnnnononanononnnnnonnnnnnnnnnnnnnnnananinnnnns AS NSP paee Cl CORSA A e eo ad Z 2 3 6 PUPILAS 7 3 MOYENS PELANNINGET PERSPECTIVES Sent os 9 Jl MOYENS HUMAN Sia il 9 Si MOYENS MATERIEE Sion oo dde 9 3 3 PLANNING DE D VELOPPEMENT 22 RS RCE PR a et ai 9 3 4 DUREE DE VEDU DISPOSITIF ouri os ie anale 9 2 9 Cahier des charges PHOTORAMPE Plan te Sciences 12. tection e Emetteur et r cepteur doivent tre align s et plac s au fond de trous sombres pour viter tout choc et Sch ma d une barri re lumineuse parasitage par la lumi re ambiante e Le signal lumineux doit tre intrins quement peu parasitable par la lumi re ambiante naturelle Ceci peut tre rendu possible par l utilisation de diodes de lumi re de longueur d onde particuli re infrarouge et ou par modulation et filtrage du signal Syst me de montage et de protection 5 9 Cahier des charges PHOTORAMPE Plan te Sciences e Le syst me de montage doit r sulter d un bon compromis entre taille poids et efficacit de protection ll doit s installer sur le plus de rampes possible au minimum sur Menhir e La consommation lectrique doit tre minime voir chapitre sur l autonomie du syst me 2 3 2 Tr pied Mod le deux tages 2 3 3 Bo tier appareil photographique Le mod le de bo tier choisi pour 2008 est un EOS35D de CANON Au 25 11 07 les principales caract ristiques de cet appareil reflex taient disponibles ici http www canon fr For Home Product Finder Cameras Digital SLR eos30d index asp specs 1 Il est quip d un objectif de focale variable 15 55 f 2 8 27 88 mm en quivalent 24x36 Il a t choisi pour e La qualit d image Sa vitesse de prise de vue mise au point fixe La possibilit de d clenchement lectrique par simple fermeture de contact La possibilit d alim
3. Pr sentation du projet 1 1 Objectifs et historique du projet Depuis 1962 l Association Nationale Sciences et Techniques Jeunesse ANSTJ puis Plan te Sciences propose aux jeunes des activit s scientifiques et techniques exp rimentales dans le cadre des loisirs et du temps scolaire avec le concours de grands organismes scientifiques et industriels Le secteur espace de PLAN TE SCIENCES est notamment charg par le Centre National d Etudes Spatiales CNES mx d encadrer les projets spatiaux co d velopp par des jeunes micro Fm fus es fus es exp rimentales M ballons exp rimentaux exp riences HS en apesanteur RE Dans le cadre de ses activit s le secteur Espace de Plan te Sciences aide les jeunes mener bien leur projets fus es exp rimentales L aboutissement d un projet est son envol qui a lieu exclusivement lors de campagnes de lancements r gionales ou nationales Lors de ces campagnes l loignement du public a plusieurs centaines de metres pour des raisons de s curit et la tr s grande vitesse de d collage des fus es environ 1000 Km h emp che toute prise de vue photographique par les amateurs Or certaines exp riences de reconstitution de trajectoire n cessitent de conna tre les caract ristiques dynamiques de la fus e au d collage Par ailleurs l absence de toute photographie de qualit p nalise les clubs lors de tentatives de promotions de leurs projets aupr s de partenaires fi
4. la barri re lumineuse Bouton de test de la batterie Une pression sur ce bouton doit afficher la tension de la batterie en V sur l afficheur 15 T moin de fonctionnement du pupitre Allum en fonction de l tat LED de l interrupteur Marche Arr t Au vu des fonctions de comptage et de d tection r aliser l utilisation d un microcontr leur faible consommation est recommand e 8 9 Cahier des charges PHOTORAMPE Plan te Sciences 3 Moyens planning et perspectives 3 1 Moyens humains Le d veloppement et la r alisation sont int gralement assur s par des b n voles de PLANETE SCIENCES pour une dur e estim e a une centaine d heures 3 2 Moyens mat riels 3 3 Planning de d veloppement Dates Action 01 11 07 31 12 07 01 03 08 30 08 99 Tests et validation Et p riode de campagne nationale de Distribution de photo num riques lancements 01 09 08 30 09 08 Distribution de tirages photographiques 3 4 Dur e de vie du dispositif Le projet dans sa version actuellement pr vue est destin fonctionner avec un entretien mineur pendant 5 ans 9 9
5. ED t moin de mode prise de vue doit tre clignotante pour limiter la consommation lectrique ordre de prise de vue En T moin de barri re lumineuse En mode test barri re doit s allumer lorsque le signal lumineux de la barri re n est pas coup Dispositif de r glage du temps de retard En mode prise de vue Touches pression en une l utilisation du dispositif doit provoquer l affichage du temps de nombre suffisant ou retard pendant 10 secondes vernier pour r gler 0 00 9 99s par pas de 0 01s 10 Afficheur a 3 rang es de LED Afficheur a segments ou e En mode prise de vue il doit rester normalement teint et cristaux liquides afficher une valeur que lors de l utilisation du dispositif de Robustesse et forte r glage luminosit requises En mode test vitesse bo tier Il doit rester allum 0 00s et commencer incr menter le temps d s que le signal de barri re lumineuse est coup Dans ce mode le bo tier sera orient pour prendre une photo de l afficheur La valeur photographi e sera celle de la somme des retards la prise du vue imputable au bo tier la cha ne de traitement du signal de barri re et la fermeture de contact pour prise de vue secteur permet aussi de recharger la batterie e e Prise de vue Bouton de test du pupitre lorsque la barri re lumineuse n est pas Bouton poussoir disponible Un appui sur ce bouton doit avoir la m me fonction qu une coupure de
6. e vues alimentation signal de d collage o Entre les deux tages du poste de prises de vues Alimentation signal de prise de vue Le plan m canique ci dessous donne les dimensions maximales et le mode de c blage sur l aire de lancement boitier appareil 2 2 Conditions de fonctionnement Etage haut Ext rieur plein soleil vent pluie Indice de protection IP 45 Temp rature de stockage de 30 60 C Temp rature d utilisation de 10 45 C Humidit relative lt 90 Synoptique des liaisons 2 3 D tail des l ments 2 3 1 Barri re lumineuse Trepied La barri re lumineuse est l organe de d tection du d collage de la fus e Elle doit en un temps tr s court lt 10ms informer le poste de prises de vues que le fus e a boug dans la rampe La d tection du mouvement se fait par Y ZZZZZZZZA coupure par d un signal lumineux entre un metteur et un r cepteur mont s sur la rampe de lancement Emetteur lumineux R cepteur lumineux En l absence de mouvement le signal mis par l metteur est normalement re u par le r cepteur En mouvement le passage d un aileron de fus e coupe de signal lumineux C est le retour du signal lumineux front montant en lectronique qui doit tre pris en compte pour d tecter le passage d un alleron Zone de passage de l aileron Connecteur La figure ci contre montre le principe de lectrique montage pour assurer une bonne d
7. entation externe La possibilit de d sactiver la mise en veille La possibilit de diminuer le temps de pose jusqu 1 4000eme de seconde Le temps de pose minimum a t calcul de la mani re suivante A la r solution maximale une image une image de ce bo tier fait 3456 pixels de haut Le r sultat doit tre une image sans boug c est dire que sur une photo de H pixels de hauteur un point de la fus e ne doit pas s taler sur plus de N pixels pendant la pose d une sc ne de Y m tres de haut o vole une fus e quasi verticalement V m s Le temps de pose doit tre inf rieur T NxY VxH Les valeurs retenues sont Y 14m 1m de sol 4m de rampe 3m de vide 2m de fus e 4m de vide V 30 m s Vitesse d une fus e a 7m de hauteur H 3456 N 4 pixels Si la plus grande impression qui sera faite des photos sera du A2 soit 594mm de haut alors la fus e s tendra sur 4x 594 3456 0 06mm On est en dessous de la limite perceptible du flou Ces valeurs donnent comme temps de pose 5 40e 4 s soit 1 1851eme de seconde dans la gamme du bo tier N peut sans doute tre augment jusqu 10 Il n y a priori pas de craintes a avoir en ce qui concerne l ouverture ou la sous exposition car les lancements se font l t en plein soleil Et si la profondeur de champ est petite une fus e nette sur un fond d arbres flou sera du plus bel effet 2 8 4 Coffret pour bo tier appareil photographique Ce co
8. ffret doit tre plac au sommet du tr pied avec e Embase pour la connexion du c ble lectrique de commande et alimentation 6 9 Cahier des charges PHOTORAMPE Plan te Sciences e Eventuellement avec filtre neutre pour la protection de l objectif Si le filtre peut aussi se monter sur le bo tier on pr f rera cette solution avec en plus un pare soleil e Un trou lat ral pour fixation du bo tier via une vis au pas photographique Il est conseill de r aliser un coffret solide tanche et l int rieur enti rement capitonn avec charni re pour la facilit d introduction de l appareil 2 3 5 Batterie et consommation La batterie utilis e pour l alimentation de tout le dispositif est une YUASA Plomb Acide 12V rechargeable de 17Ah Le dispositif doit tre pr vu pour fonctionner sans recharge durant 12h En cons quence sa consommation moyenne ne doit pas exc der 1 25A La batterie doit faire partie du pupitre Son poids servira de lest au tr pied 2 3 6 Pupitre de r glage Le pupitre de r glage doit tre plac au premier tage du tr pied qui constitue le pose de prise de vues Ses fonctions sont e G n rer le signal de l metteur de la barri re lumineuse et d tecter l information de d collage en provenance du r cepteur lumineux e Apr s un temps pr d termin par r glage manuel fermer un contact lectrique pour provoquer une prise de vue du bo tier photo e Alimenter le bo tier photo e Disposer d un
9. mode de test de vitesse du bo tier appareil photo Le sch ma suivant recense les interfaces lectriques ou utilisateur que le pupitre doit avoir Connecteur de charge batterie 13 8V 1 5A max Pourra aussi Connecteur v rrouillable servir de connecteur d alimentation externe durant les tests 2 broches Connecteur pour barri re lumineuse Connecteur pour ordre de prise de vue 10 Afficheur as A Fi 3 rang es de LED 62 a T moin de mode de sec OOOOO Eb fonctionnement 1 10e see OOOOOOOO0OOD iii D A Bouton d activation T T moin d ordre de prise __A de l afficheur de vue 9 Molettes de r glage de la valeur num rique T moin de barri re lumineuse Interrupteur de mode de fonctionnement Prise de vue Test vitesse boitier Interrupteur de Marche Arret Ge T moin de fonctionnement du pupitre Interrupteur de mode d alimentation Batterie Secteur Bouton de test du pupitre Bouton de test de la batterie Connecteur de recharge batterie h m Itr Sc ma du pupitre Cahier des charges PHOTORAMPE Plan te Sciences 4 broches minimum Do n p 4 broches Interrupteur de Marche Arr t Il est important que la position Interrupteur 2 positions Arr t coupe compl tement le circuit de la batterie pour viter la d charge de cette derni re segments et les t moins de fonctionnement 6a 6b T moin de mode de fonctionnement Prise de vue Test vitesse LEDs forte luminosit La L
10. nanciers et de leurs futurs membres L exp rience PHOTORAMPE consiste en la prise automatique de photos de fus es en sortie de rampe de lancement 3 9 Cahier des charges PHOTORAMPE Plan te Sciences Un dispositif PHOTORAMPE a d j fonctionn lors des campagnes de lancement de 1998 1999 et 2000 puis abandonn pour cause de lourdeur de mise en oeuvre L essor de la photographie num rique notamment parce qu elle donne des r sultats imm diats et permet beaucoup d essais peu de frais redonne beaucoup d int r t ce projet Notre objectif est d utiliser un nouveau dispositif des la prochaine campagne nationale de lancements pour pallier au manque de photographies de qualit photod tecte 1 2 Principe du Dispositif PHOTORAMPE est un dispositif lectronique destin d clencher des appareil photographiques avec une grande pr cision temporelle afin d obtenir des clich s de vecteurs a rospatiaux amateurs Fus es ballons Sa conception lui permet de r pondre l ensemble des exigences li es aux vitesses des fus es et distances de s curit respecter lors des lancements Le principe du dispositif repose sur l utilisation d une barri re lumineuse constitu e de diodes mettrices et r ceptrices qui est coup e lors du passage d un aileron de fus e au d collage L information de coupure est transmise un pupitre central qui se charge apr s un temps de retard suffisant pour laisser la fus e s
11. ortir de la rampe de lancement d envoyer une impulsion de d clenchement de prise de vue vers un appareil photographique proche de la rampe de lancement Pour chaque lancement on r gle le retard en fonction du poids de la fus e du type de propulseur et de la rapidit de l appareil photo L appareil est ensuite cadr sur la bonne rampe et la zone de lancement vacu e PHOTORAMPE sera fourni par PLAN TE SCIENCES lors de chaque campagne de lancement De ce fait il doit imp rativement tre simple d utilisation et robuste D autre part il sera utilis dans un contexte de campagne o sont g n ralement pr vus plusieurs lancements successifs 2 Description technique 2 1 El ments et r partition du dispositif Le dispositif PHOTORAMPE est constitu de e Une barri re lumineuse int grant o Un metteur lumineux o Un r cepteur lumineux o Un syst me de montage sur rampe de lancement permettant la protection de l metteur r cepteur et la d tection du passage d un aileron de fus e e Un poste de prises de vues int grant o Un tr pied double tage o Un bo tier d appareil photographique num rique dans un coffret de protection au sommet du tr pied o Un pupitre de r glage et une batterie au premier tage du tr pied 4 9 IO Rampe et barri re lumineuse Cahier des charges PHOTORAMPE Plan te Sciences e Des c bles reliant les l ments o Entre barri re lumineuse et poste de prises d
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