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CAPTEURS de LUMIERE 2

platine réalisée en essai :

typon platine 4 BPW34 : ce typon est représenté vue côté composants. il est prévu pour installer 4 photodiodes BPW34. L'alimentation est faite avec les tensions + 5 volts, + 10 et - 10 volts. Il y a possibilité d'avoir 4 gammes de mesure d'éclairement.

Capteur réglé pour les faibles ou les forts éclairements :

Il faut recalculer la résistance en série Rm avec la photodiode, suivant l'éclairement E et le courant Ir.

Urm = Vcc - Ud = Rm . Ir (1)

Cette tension Urm sera transmise vers un ampli opérationnel ( gain de 1 ) pour donner la tension de sortie Us.

Le graphe ci-dessus à gauche nous donne la fonction Ir = f ( E ) ou ( Ip ).

Le graphe ci-dessus à droite nous donne la fonction Ir = f ( Ud ) pour différentes valeurs de E.

Par exemple : avec un éclairement de 900 lux, Ir le courant dans la photodiode est égal à 75 uA.

En regardant le graphe de gauche, on observe une droite de la forme : Ir = A .E + B

soit : Ir = 0,0851 . E - 1,6019 en microampère et Ir = 85,1. 10^-9 . E - 1,6019. 10^-6 en ampère.

(1) Vcc - Ud = Rm . Ir

Rm . ( A . E + B ) = Vcc - Ud

Rm . A . E + Rm . B = Vcc - Ud

d'où :

La feuille Excel peut servir à déterminer la gamme de mesure de l'éclairement E suivant le choix de la résistance Rm.

Choisir la valeur de Rm : faible valeur pour la gamme des forts éclairements ( par exemple 140 000 à 100 000 pour le plein soleil ) et forte valeur pour la gamme des faibles éclairements. Dans le cas de mesures sur un ballon, l'éclairement vers le sol n'est pas vraiment faible car il n'y a pas l'obscurité dans la journée ).

Il faut donc estimer quel est l'albédo de la terre vue du ciel ?

télécharger la feuille Excel :

Exemple :

pour Rm = 61333 ohms on trouve Emaxi pour Ud = 0 de 938,8 lux

pour Rm = 61333 ohms on trouve Emini pour Ud = 0,8 V de 785,5 lux

Définir 4 gammes de mesure avec 4 valeurs de la résistance Rm.

Remarques :

La linéarité n'est pas garantie au delà de 10 000 lux car saturation. La solution dans ce cas est de placer un filtre entre la photodiode et l'extérieur pour corriger la valeur. Par exemple : au lieu d'avoir 10 000 lux, un filtre à 50% donnera à la place sur la photodiode 5 000 lux.

Faire des essais d'enregistrement de l'évolution de l'éclairement en fonction du temps, par exemple en observant l'allumage d'une lampe à faible consommation.

L'équation de la fonction Ir = f ( Ud ) est complexe. On peut l'obtenir avec le logiciel WINPLOT. ( WPLOTFR.exe )

--- cliquez sur le raccourci wplotefr.exe

--- une fenêtre apparaît : winplot ---> fenêtre ---> 2-dm

--- écran apparaît : sansnom1.wp2 apparaît

--- faire affichage vue et affichage grille ---> entrez intervalles en x et y

--- faire equa ---> point ---> ( x , y ) ---> une fenêtre apparaît

--- entrez x = ... et y = ... pour tous les points connus

--- faire equa polynôme

par exemple : Ir = f ( Ud ) pour 900 lux

x8 ---> -188790,101363

x7 ---> 509774,4308728

x6 --> -548302,28995

x5 --> 299187,7696949

x4 --> -87671,27531

x3 --> 13474,107459

x2 --> -1148,0271

x --> 29,608196

95,8684159

Ir = ( A . Ud8 + B . Ud7 + C . Ud6 + D . Ud5 + E . Ud4 + F . Ud3 + G . Ud2 + H . Ud + I )

Capteurs avec filtres de couleur RVB : rouge, vert, bleu ( films plastiques pour projecteur )

capteur avec une optique par lentille :

la photodiode est placée exactement à la distance focale de la lentille pour concentrer les rayons lumineux.

à suivre,