Réalisation et test de détecteurs récents

Détecteurs de Lumière, d’Obscurité et de niveau de Luminosit

 I°) Introduction : Dans ce chapitre, nous allons étudier trois types de détecteurs : Le détecteur de lumière, le détecteur d’obscurité et celui de niveau de luminosité. Ces détecteurs font partie de la catégorie des détecteurs sensibles aux variations des effets lumineux. Autrement dit, s’ils sont placés dans certains lieux, ils nous rendent compte de l’état de luminosité de ces endroits (présence ou absence de lumière). L’utilisation de tel ou tel détecteur sera laissée au choix de l’utilisateur en fonction de ses objectifs.

Le détecteur de lumière 

 Un détecteur de lumière est un circuit électronique qui émet une alarme lorsqu’il se trouve dans un endroit éclairé. Il faut noter que la notion de lumière est relative. Donc, pour ce détecteur, on doit définir grâce à un réglage, un seuil de luminosité à partir duquel on suppose qu’il y a éclairement suffisant, et que notre détecteur doit être actionné à partir de ce seuil. Les interconnexions qui permettent de réaliser l’ensemble de ces taches sont représentées par le schéma ci-dessous. 

Schéma théorique du détecteur de lumière : Figure 1: Détecteur de lumière [13] CHAPITRE I : Détecteurs de Lumière, d’Obscurité et de niveau de Luminosité 

 Principe de fonctionnement 

 Le principe de fonctionnement est basé sur la photorésistance. Cette cellule photovoltaïque en sulfure de cadmium(CdS) repose sur sa propriété de varier de résistance en fonction de la quantité de lumière qu’elle reçoit. Plus la lumière augmente, plus la résistance diminue pour ce cas de détecteur de lumière. La résistance étant la capacité du matériau à s’opposer au passage du courant, le moins de résistance correspond à une augmentation d’intensité. Ce qui se traduit par une augmentation du son au niveau du haut-parleur au fur et à mesure que la lumière augmente et par une diminution de son jusqu’au silence quand on plonge progressivement dans l’obscurité. Les cellules photoélectriques, bien que n’étant pas parfaites, peuvent avoir une large gamme de résistance pouvant aller de moins de 100Ω en lumière intense jusqu’au delà de 10MΩ dans l’obscurité. Beaucoup de cellules disponibles dans le commerce ont une sensibilité maximale dans la région 500nm-600nm. Elles peuvent aussi réagir à une large gamme de fréquence, y compris l’infrarouge(IR), la lumière visible et l’ultra-violet(UV).

Utilisation du détecteur de lumière

 Comme le détecteur de lumière décèle la présence de lumière, nous allons l’utiliser pour des endroits devant toujours être obscurs en temps normale. Dans n’importe quel endroit où la présence de lumière pourrait engendrer quelque chose, nous pourrons y placer notre détecteur. Donc, ses applications peuvent être nombreuses.

Le détecteur d’obscurité 

 Le détecteur d’obscurité est un circuit électronique qui nous rend compte de la présence d’obscurité dans le milieu où il est placé en émettant une alarme. Il a donc une fonctionnalité contraire à celle du détecteur de lumière précédemment étudié. Il est représenté par le circuit électronique ci-dessous qui ne diffère que peu de celui du détecteur de lumière. 

Schéma théorique du détecteur d’obscurité : Figure 2 : Détecteur d’obscurité 

Principe de fonctionnement : Le principe de fonctionnement est toujours basé sur le comportement de la cellule photoélectrique vis-à-vis des effets lumineux. Contrairement à ce qui se passe dans le cas du détecteur de lumière, la résistance photoélectrique ici, diminue quand la lumière diminue. Il suffit simplement d’intervertir la résistance R3 et la CdS (photorésistance) du détecteur de lumière précédent pour réaliser le détecteur d’obscurité. On constatera dans ce cas que le son alarmant du haut-parleur augmente en fonction de la diminution de la lumière et atteint son maximum dans l’obscurité totale. Il disparait progressivement avec l’apparition de la lumière. 

Réalisation pratique du détecteur d’obscurité : Montage 2 : Détecteur d’obscurité 

 Utilisation du détecteur d’obscurité 

 Comme on a imaginé associé le détecteur de lumière précèdent à un endroit dans lequel l’alarme est intéressante, on pourrait de la même manière trouver un endroit dans lequel l’alarme du détecteur d’obscurité serait informative. C’est le cas de lieux dont le fonctionnement se fait ou doit se faire impérativement en présence de lumière. Donc connaissant la fonctionnalité d’un détecteur, il est à la portée de l’ingénieur de l’adapter à une situation bien précise, pour laquelle il sera efficace. L’étude de ces deux détecteurs précédant nous fait penser à un autre détecteur qui alliera leurs fonctionnalités : le détecteur de niveau de luminosité

 Détecteur de niveau de luminosité

Le détecteur de niveau de luminosité joue à la fois le rôle de détecteur de lumière et celui de détecteur d’obscurité. Il change automatiquement ou progressivement de fonctionnalité selon qu’on soit dans la lumière ou dans l’obscurité. L’identification du mode (lumière ou obscurité) dans lequel il fonctionne peut se faire en associant à chaque mode une LED (light emitting diode (en anglais)) ou (diode électroluminescente (DEL) en français) de couleur définie, verte pour lumière par exemple et orange pour obscurité. 

Principe de fonctionnement 

 La LED1 verte signale un endroit lumineux alors que la LED2 orange annonce la présence d’obscurité. La bonne concordance du fonctionnement des LEDs se règle au niveau des deux potentiomètres R1 et R2. Les résistances R4 et R5 servent de protection aux LEDs. La lumière du milieu ambiant suffit pour actionner le mode lumière, mais ne suffit pas pour des fois éteindre totalement la LED2 en mode obscurité, (dans certains cas la LED2 orange s’allume faiblement en mode lumière). Alors qu’un doigt posé sur la résistance photo suffit largement pour actionner le mode obscurité et inhiber totalement le mode lumière. La transition d’un mode à l’autre est donc relative et dépend donc d’un réglage bien précis. 

 Réalisation pratique : Montage 3: Détecteur de niveau de luminosité 

Conclusion

 On a pu constater que les détecteurs de lumière et d’obscurité rendent compte d’une manière générale, de l’état de luminosité des endroits dans lesquels ils sont placés. Ce sont donc d’importants outils de contrôle pour beaucoup de systèmes électrique ou électroniques. Ils peuvent être utiles dans beaucoup de cas de figures en fonction des circonstances qu’on les adapte.