Rapport de Capteur de Luminosité [PDF]

Zitiervorschau

Licence professionnelle Filière Instrumentation et Systèmes

Mini projet de métrologie et capteurs

CAPTEUR DE LUMINOSITE

Réalisé par : IMANE DOUCH SALMA EL MOUSSAOUI FADOUA LOIRDIGHI

Encadré par Monsieur : BAMAAROUF

© Année académique 2020-2021

Table des matières Introduction……………………………………………………………………………………………………………………………………....3 I.

Définition :......................................................................................................................................3

II.

Symbole :........................................................................................................................................3

III.

Unité de mesure :.......................................................................................................................4

IV.

Composant du capteur :.............................................................................................................4

V.

Principe de fonctionnement :.........................................................................................................4 2.

Fonctionnement dans l’obscurité  :.............................................................................................5

3.

Fonctionnement à la lumière  :....................................................................................................5

Conclusion…………………………………………………………………………………………………………………………………….…...6

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Introduction : Un capteur est un circuit électronique ou un simple composant électronique (éventuellement une simple résistance). Il permet de faire le lien entre une grandeur physique que l'on souhaite mesurer (température, lumière, humidité, intensité…) et une grandeur électrique. Chaque capteur possède ses spécificités, ses propres caractéristiques : la courbe d'étalonnage d'un capteur sert à établir une relation mathématique entre la tension mesurée à ses bornes et la grandeur physique que l’on souhaite étudier de manière à modéliser l'évolution de la tension en fonction des valeurs prises par le capteur.

Parmi les des capteurs nous allons traiter le capteur de luminosité.

I.

différents types

Définition :

Le capteur de luminosité est un composant électronique dont la résistance dépend du flux lumineux auquel il est exposé. Elles se nomment aussi LDR (Light-Dependent Resistor) ou cellules photoconductrices. Elles permettent de détecter la lumière.

II.

Symbole :

Les flèches placées au-dessus de la résistance représentent le flux de photon et R dépend de ce flux.

III.

Unité de mesure :

On utilise principalement la photorésistance pour mesurer l’intensité lumineuse, qui s’exprime en lux (éclairement lumineux). Il existe également d’autres unités pour mesurer ce 3

type de données, telles que le Candela (cd) qui est utilisé pour calculer la luminance, exprimée en cd/m² ou encore le lumen noté lm, qui mesure le flux lumineux. Ces capteurs répondent à des lumières de longueur d'onde variant entre 400nm (violet) et 600nm (orange), avec un pic à environ 520nm (vert). On peut donc les utiliser pour capter la lumière visible (dont la longueur d’onde λ se situe entre 400 et 600 nm).

IV.

Composant du capteur :

Une photorésistance est composée d’un semi-conducteur à haute résistivité. Deux électrodes sont séparées par ce matériau photoconducteur (en général du CdS sulfure de cadmium). La piste de CdS prend la forme d’un ruban présentant de nombreux virages, pour allonger la zone réagissant à la lumière. Ceci améliore la réponse de la photorésistance LDR. Au-delà d’un certain niveau propre au matériau, les photons absorbés par le semiconducteur communiquent aux électrons assez d’énergie, abaissant la résistance du matériau. Lorsque le photon incident est suffisamment énergétique, la production des paires électron-trou est d’autant plus importante que le flux lumineux est intense. La résistance évolue donc comme l’inverse de l’éclairement.

V.

Principe de fonctionnement :

La surface sensible du capteur réagit à la lumière visible (longueur d’onde environ 400 à 700 nm) et fournit une tension proportionnelle à l’intensité lumineuse. Il se connecte sur une entrée analogique du boîtier de commande AutoProg®. On exploite la valeur de la tension provenant de ce module en la convertissant en une valeur numérique sur une échelle de 0 à 255. Cette valeur numérique est stockée dans une variable. Une instruction de test ou de calcul permet d’exploiter la valeur stockée dans la variable.

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1. Schéma du module détecteur de lumière à LDR

2. Fonctionneme nt dans l’obscurité : La photorésistance LDR est montée dans un pont diviseur. Dans l’obscurité, sa résistance est très élevée. Pratiquement toute la tension Vcc (3,3v) se retrouve à ses bornes. Le potentiomètre sert à régler la tension envoyée sur l’entrée inverseurs du comparateur LM393. Lorsque la LDR est dans l’obscurité, la tension sur l’entrée + est supérieure à celle présente sur l’entrée –. La tension de sortie du comparateur vaut alors +3,3v. C’est cette tension qui est présente sur D0. La LED D2 reçoit sur son anode une tension de 3,3v et sur sa cathode la même tension de 3,3v. Il n’y a aucune différence de tension à ses bornes, elle est donc éteinte.

3. Fonctionnement à la lumière : A la lumière, la résistance de la LRD est très faible. L’entrée + est pratiquement à la masse. La tension sur l’entrée + est inférieure à celle présente sur l’entrée –. La tension de sortie du comparateur vaut alors 0v. C’est cette tension qui est présente sur D0. La LED D2 reçoit sur son anode une tension de 3,3v (via une résistance de limitation) et sur sa cathode une tension de 0v, C’est comme si la cathode était reliée à la masse du montage. Un courant circule dans la LED, limité par la résistance en série avec la LED. La LED D2 s’allume. 5

Conclusion Le capteur de luminosité est un capteur résistif, donc passif, de la famille des capteurs optiques dont le principe physique est la photoconductivité. Associée à un conditionneur, la photorésistance est parmi l'un des plus sensibles. Avantages :     

Faible coût Larges gammes spectrales Facilité de mise en œuvre Rapport de transfert statique Sensibilité élevée

Inconvénients :       

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Non linéarité de la réponse en fonction du flux. La vitesse de variation de R avec l'éclairement est faible et non symétrique Sensibilité thermique Refroidissement nécessaire dans certains cas (capteurs thermiques) Temps de réponse élevé2 (0,1 us à 100 ms) Bande passante limitée Instabilité dans le temps (vieillissement dû aux échauffements)