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Photographie haute vitesse de gouttes d’eau

Sylvain Millier| 23 Jan 2012| 3 comments | Blog

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Synchronisation

Pour la synchronisation des prises de vue de goutte d’eau, il n’y a pas de miracles, il faut réserver ça à l’électronique.

Le système de commande des électovannes et  des flash est le GlimpseCatcher :

Il s’agit en fait d’une simple interface USB, basée sur un système programmable (Arduino). Cette interface peut commander jusqu’à 12 sorties. Ainsi on va pouvoir commander un boitier, des flashs et une ou plusieurs électrovannes.

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Electrovanne 12V

Une électrovanne, c’est un composant commandé par une ou plusieurs impulsions électriques qui permet de laisser couler un fluide dans la quantité et le temps défini.


L’ensemble se commande avec un logiciel:

Le logiciel se décompose en trois parties: Rouge, bleue et verte. Le rouge va permettre de commander les électrovannes, le bleu le boitier (et les flashs s’ils n’étaient pas commandés par le boitier lui même) et le vert permet de définir le nombre de répétitions de la séquence, les commentaires associés à cette séquence et de sauvegarder / recharger une séquence. Nous allons nous intéresser, dans un premier temps, à la partie rouge (les électrovannes) et pour faire au plus simple, on considérera qu’on n’utilise qu’une électrovanne. Honnêtement à 6 électrovannes, je ne vois pas ce qui peut être produit comme photo compréhensible, mais ce système a l’avantage de ne pas imposer de limites. 3 ou 4 électrovannes me paraissent  être une maximum. Donc, intéressons-nous à la partie “rouge” numérotée “1”.

Cette zone, comme on peut le voir sur la capture d’écran, comporte 10 phases. Chaque phase se divise en deux, la phase “Off” et la phase “On”. Il y a donc 5 lignes de paramètre pour chaque phase.

La phase 1/2 (phases 1 et 2).

Dans la partie “Off” (phase 1) nous allons définir le temps pendant lequel il ne se passe rien, ou plutôt pendant lequel l’électrovanne est fermée et aucun liquide ne coule. La phase “On” (phase 2) défini le temps pendant lequel l’électrovanne est ouverte et donc laisse passer du liquide. Immédiatement après cette phase, la vanne se referme. L’idée est de trouver le temps  “On” nécessaire en fonction du diamètre de la sortie de la vanne pour produire une belle goutte d’eau bien propre. Vous verrez que ceci est loin d’être simple si vous débutez dans ce domaine. Ce qui complique encore la chose, et c’est là que ça commence à vraiment se compliquer, c’est que la pression d’entrée du liquide dans la vanne affecte la forme et la vitesse à laquelle la goutte d’eau tombe, ainsi que son poids.

Avec ces phases 1 et 2 nous devrions réussir à faire une belle goutte de liquide et rien qu’avec ces phases, de belles “couronnes” devraient se former dans le liquide de réception.

Liquide: Pourquoi est-ce je parle de liquide et non plus d’eau ici ? La raison est très simple, avec uniquement de l’eau, les mouvements sont beaucoup trop rapides pour obtenir de belles photos. Il faut donc utiliser des additifs tels que la glycérine ou du sucre liquide,  pour ralentir ces mouvements et avoir une certaine viscosité du liquide. La viscosité va aussi permettre d’avoir des éclaboussures qui se prolongent et pas seulement des gouttes d’eau.

Collisions

La collision de gouttes de liquide consiste à reproduire se qu’il se passe dans la vidéo d’introduction. Pour résumer, il faut deux gouttes. La première tombe dans le liquide de réception et forme une couronne. Après ça, la tension de surface provoque quelques phénomènes physiques qui font remonter la goutte d’eau et lui font former une colonne. Suivant les produits utilisés, cette colonne peut monter à 5cm sans trop de recherche. Etant encore en période d’apprentissage, j’arrive à faire des colonnes de 10 voire 20cm mais la maîtrise n’y est pas encore. Il semble que la notion des matériaux hydrophobes ou même superhydrophobes (surface avec des nanotubes de carbone) puisse vraiment aider à gagner de la hauteur, mais elle change aussi la forme de la colonne. Sans aller jusque là, je sais que l’on peut simplement utiliser du liquide de rinçage de lave-vaisselle dans le liquide récipient pour gagner de la hauteur.

L’idée est donc de déclencher la deuxième goutte de façon à ce qu’elle percute la colonne  juste avant que celle-ci atteigne son sommet. En fait, mon avis est encore partagé  sur le fait de faire percuter la colonne et la goutte avant que la colonne soit à son sommet. En effet si la colonne est encore en phase d’ascension, elle a encore suffisamment de vitesse pour faire éclater la goutte descendante. Mais la goutte descendante aura beaucoup plus de vitesse et environ le même poids que la goutte montante donc elle a tendance a l’écraser, et du coup à réduire la hauteur de la colonne. Il faudrait vraiment privilégier la collision au sommet de la colonne mais cela reste à démontrer. Un phénomène physique ne doit pas être oublié ici: la colonne est très ralentie par la tension de surface de l’eau.

Revenons à notre système… on utilise les phase 3 et 4 du soft. La phase 3 (temps “Off”) va permettre de définir le temps d’attente avant de lancer la deuxième goutte. La phase 4 (temps “On”) définira la taille de la seconde goutte.

L’ensemble de ces paramètres permettra de faire des photos de collisions avec des formes différentes, et toujours plus surprenantes.

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ccomments

  1. macquart franck | 15 Jul 2013 at 19:51 | Reply

    Bonjour et bravo pour le mini tuto en francais sur le glimpsecatcher.
    Je suis le point d’en commander un a son créateur.

    Si vous avez des infos a partager je suis preneur.
    Merci

  2. Alex | 02 Oct 2013 at 10:47 | Reply

    Bonjour,

    Superbes photos !! Très bel article!
    Une question: quel est le modèle (marque ?) d’electrovanne que vous utilisez ?
    Merci,
    Cordialement,
    Alex

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