Mesure différentielle de lumière

Présentation au sujet: "Mesure différentielle de lumière"— Transcription de la présentation:

1 Mesure différentielle de lumière
Groupes Scientifiques d'Arras Lemaire p octobre 2002

2 Introduction Pour acquérir la rotation axiale d ’une (mini)fusée expérimentale lors de la phase ascendante, il y a plusieurs moyens Le moyen optique consiste à deux (ou trois) capteurs de lumière répartis sur les 360° de la circonférence & la lumière du jour non diffuse (couchant ou levant de préférence) Ici les deux montages présentés utilisent deux capteurs et donnent en sortie une tension qui est fonction de l’angle

3 Sommaire Rappels Photo résistance Pont diviseur Montage no 1
30/03/2017 Sommaire Rappels Photo résistance Pont diviseur Montage no 1 Inconvénient Transistor Amplificateur Montage no 2 Pratique Conclusions

4 tension Une Force Electro Motrice (ou Tension) crée un courant dans un circuit

5 résistance La résistance est la propriété de s’opposer au passage du courant Loi d ’Ohm Intensité (ou courant) = Tension / Résistance Tension en Volt (V), Intensité en Ampères (A), Résistance en Ohm

6 parallèle Le branchement de deux résistances en // donne :
i1=u/R1 i2=u/R2 i = i1+i2 i=u/R 1/R = 1/R1 + 1/R2 R = R1//R2 = R1 R2 / (R1+R2)

7 série Le branchement de deux résistances en série donne :
u1=R1 i u2=R2 i u=u1+u2 u=R i u=(R1+R2) i R=R1+R2 u2/u = R2 / (R1+R2) = 1 / (1 + (R1/R2))

8 Photo résistance ou L D R (Light Decrease Résistor)
Composant muni d’une fenêtre dont la résistance diminue avec l’intensité lumineuse captée l ’intensité du courant augmente donc

9 Valeur mesurée avec un multimètre en mode ohmètre
Face au soleil de 50 à 100 ohms Opposé au soleil de 200 à 300 ohms A l ’intérieur de quelques kiloohms Recouverte de quelques centaines de kiloohms OHMETRE

10 Pont diviseur Construit avec deux résistances
La tension de sortie augmente avec la résistance du bas qui augmente La tension de sortie diminue avec la résistance du haut qui augmente

11 Montage de mesure Construit avec deux photorésistances
Cela donne un montage de mesure de la différence de lumière reçue par les deux éléments

12 Cas différentiel 1 La lumière reçue augmente sur la photorésistance du haut La tension de sortie augmente La constatation est la même pour la lumière qui diminue sur celle du bas

13 Cas différentiel 2 La lumière reçue augmente sur la photorésistance du bas La tension de sortie diminue La constatation est la même pour la lumière qui diminue sur celle du haut

14 Consommation C ’est l ’inconvénient de ce montage très simple
En plein jour l ’intensité traversant les deux éléments peut atteindre quelques dizaines de mA C ’est l ’inconvénient de ce montage très simple

15 Transistor Composant actif à trois pattes (ici version NPN)
Les noms sont Collecteur, Base, Emetteur (C, B, E) L ’intensité de C à E vaut Gain fois l ’intensité de B à E Ce composant a la particularité d ’amplifier le courant Cette particularité fait que ce composant est utilisé dans tout circuit d ’amplification ou de commande C B E

16 Collecteur commun Ce montage reporte (à Vbe près) sur la sortie, la tension d ’entrée Avec un courant d ’entrée plus faible

17 Collecteur chargé Ce montage reporte (au rapport A près) sur la sortie, la tension d ’entrée A vaut - résistance Collecteur / résistance Emetteur

18 Montage amplificateur
L ’intensité du pont diviseur doit être au moins 10 fois plus grand que l ’intensité de Base

19 Montage de mesure Avec deux photo résistances remplaçant deux résistances

20 Cas différentiel 1 La tension de sortie augmente
La lumière reçue augmente sur la photorésistance de Base La tension de sortie augmente

21 Cas différentiel 2 La tension de sortie diminue
La lumière reçue augmente sur la photorésistance d ’Emetteur La tension de sortie diminue

22 Pratique Le transistor NPN est du type 2N2222
Les résistances, chacune de 470 ohms Le montage est alimenté sous 4 à 12v

23 schéma final

24 exemple Alimentation de 5v LDR 100 ohms en plein soleil
LDR 200 ohms à l ’opposé Gain en courant B du transistor = 100

25 équations Tension Emetteur = Tension Base - 0.65v
Tension Base = Alim / (1 + (470 / LDR1//(B*LDR2) ) ) Tension Emetteur = Tension Base v Courant Emetteur = Tension Emetteur / LDR2 Courant Collecteur = Courant Emetteur*B / (B+1) Tension Collecteur = Alim - (470*Courant Collecteur)

26 cas différentiel 1 LDR1 en plein soleil Tension Collecteur = 4.49v
Tension Base = 5 / (1 + (470 / 100//(100*200) ) ) = 0.87v Tension Emetteur = 0.22v Courant Emetteur = A Courant Collecteur = A Tension Collecteur = 4.49v

27 cas différentiel 2 LDR2 en plein soleil Tension Collecteur = 1.2v
Tension Base = 5 / (1 + (470 / 200//(100*100) ) ) = 1.47v Tension Emetteur = 0.82v Courant Emetteur = A Courant Collecteur = A Tension Collecteur = 1.2v

28 références Radiospares 2002 Beauvais (60)
470 ohms 1/4w € p 470 ohms 1/3w € p 470 ohms 2/3w € p 2N2222a € 1--24p BC € 1--24p LDR phi € 1--9p LDR phi € 1--9p LDR phi € 1--9p LDR phi € 1--9p

29 Conclusions La simplicité fait le dernier schéma
Un amplificateur opérationnel peut également être utilisé Ou aussi relier chaque pont 470ohms--LDR à une entrée analogique d’un microcontrôleur (PIC par exemple)