capteur de lumieure
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Capteurs de lumière
Groupe:Pierre CONRAUD
Sovandy TANPhilippe RENAUX
Thomas GAI
Sommaire
• 1° Photorésistance
• 2° Photodiode
• 3° Phototransistor
• 4° Photographique
• 5° Barrière photoélectrique
Principe Une photorésistance est composée d'un
semi-conducteur à haute résistivité. Si la lumière incidente est de fréquence suffisamment élevée (donc d'une longueur d'onde inférieure à la longueur d'onde seuil), elle transporte une énergie importante. Au-delà d'un certain niveau propre au matériau, les photons absorbés par le semi-conducteur donneront de l’énergie aux électrons.
AVANTAGESCapteur sensible.
Larges gammes spectrales
Faible coût.
Facilité de mise en œuvre.
Rapport de transfert statique.
Sensibilité élevée.
INCONVENIENTSNon linéarité de la réponse en fonction du flux.
Sensibilité thermique.
Refroidissement nécessaire dans certains cas (capteurs thermiques).
Temps de réponse élevé (0,1 us à 100 ms).
Bande passante limitée.
Instabilité dans le temps (vieillissement dû aux échauffements).
APPLICATIONSDétecteur de flamme
Détecteur de présence
Récepteur infrarouge
Détecteur UV
Allumage de lumière
Mesure de luminosité
Exemple de photorésistance
Caractéristique:
R 01 25 kΩType M 9960Pmax 250 mWUmax 100 VR10 23 kΩR 05 75 kΩBoîtier 5,2 x 5,2 mmPrix : 1,90 €
PhotodiodeCapteur de lumière qui convertit un signal optique en un signal électrique (courant).
Une photodiode réagit comme un générateur de courant (proportionnel à la lumière reçue) dont le courantse déplace de la cathode vers l'anode (contrairement à une diode)
Une photodiode est constituée par une jonction PN qui peut être éclairée extérieurement.Elle travaille en polarisation inverse : figure ci-contre. mais la tension de claquage ne doit pas être atteinte.
Dans l'obscurité elle laisse passer, comme toute diode, un faible courant inverse. Ce courant s'appelle le courant d'obscurité. Lorsqu'on éclaire la jonction il y a formation d'un courant Iph dit courant photoélectrique vient s'ajouter au courant d'obscurité.
Avantages et inconvénients
Avantages des photodiodes
- linéarité
- temps de réponse court (nanosecondes)
- grande bande passante
- petites et robustes
Inconvénient
- sensibilité à la température
APPLICATIONSApplication (nombreuses) :
- commande
- photométrie (luxmètres...)
- mesure d'impulsions rapides (lasers déclenchés)
EXEMPLE : Fibre optique La photodiode est le composant qui est capable de reproduire le signal électrique à partir du signal
lumineux détecté en sortie de fibre optique.Elle est en effet en mesure de détecter le signal optique et le transformer en signal exploitable.
Voici un schéma explicatif de son fonctionnement :
1. Le détecteur absorbe les photons de la lumière
2. Les photons absorbés libèrent des e- (électrons libres) dans le circuit
3. Le mouvement d'électrons vers la couche chargée positivement crée un courant : on a donc une tension
Phototransistorlorsque la base est éclairée le phototransistor est équivalent à un interrupteur fermé entre l'émetteur et le collecteur et lorsque la base n'est pas éclairée, c'est équivalent à un interrupteur ouvert.
PhototransistorsCaractéristiques techniquesType BPW 40 = BPW 96 CAngle d'ouv. 40 °Conforme à la norme RoHS ouiUCEO 70 VBoîtier 5 mmI P /Ev 3 - 6Longueur d'onde 850 nm
Photographique Le capteur photographique est un composant électronique
essentiel dans un appareil photo numérique, qui sont l'équivalent de la pellicule photo en photographie argentique.
3 grande famille:
Les capteurs CDD ( pour Charge-Coupled device « détecteur à couplage de charge )
Les capteurs CMOS: Complementary metal oxide semi-conductor)
Les capteurs Foveon:
Photographique
3 grande famille: équipe plutôt les compacts
Les capteurs CDD ( pour Charge-Coupled device « détecteur à couplage de charge ) Le CCD pleine trame: est le plus sensible car toute la
surface du capteur contribue à la détection Le CCD à transfert de trame: est composé de deux
matrices CCD de même dimension, dont l'une est exposée à la lumière et l'autre est masquée.
Les données sont rapidement transférées de la matrice d'exposition vers la matrice de stockage, ce qui permet de prendre une deuxième photo tout en numérisant la première image.
Le CCD interligne: associe une photodiode à chaque cellule photosensible.
Photographique Les capteur CMOS: le plus répondue sur les appareille réflexe.
Ils permettent notamment une conversion de la charge directement sur la photosite de génération par la présence d'un amplificateur sur le pixel. Cette particularité permet également de supprimer de nombreux transferts et d'accroitre la vitesse de lecture. Leur principaux avantages sont issus de leur fabrication.
Conversion directe de la charge sans transfert
Chaque pixel a son propre ampli
Chaque pixel est adressable individuellement
Faible consommation électrique (100 x moins que CCD)
Cadence de lecture élevée
La Grille de bayer
Comparatif entre CCD et CMOS
Capteur Foveon
Barriere photoélectrique
5 types de barrière photoélectrique:
Barriere photoélectrique à réflexion
Barriere photoélectrique a réflexion avec filtre de polarisation
Barriere électrique unidirectionnelle
Détecteur actif à infrarouge à détection
Détecteur actif à infrarouge à réflexion avec suppression de l’arrière-plan
Barriere électrique unidirectionnelle
Barriere photoélectrique à réflexion
Barriere photoélectrique a réflexion avec filtre de
polarisation
Détecteur actif à infrarouge à détection
Détecteur actif à infrarouge à réflexion avec suppression de
l’arrière-plan
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