Capteurs de Distance Expliqués : Types, Utilisations et Comment Choisir le Bon

Il existe de nombreux capteurs de distance : IR, laser, ultrasons, LED temps de vol (TOF), etc. Choisir le bon pour votre projet peut être un défi.

Cet article examine les différents capteurs de distance, leurs applications, avantages et inconvénients. C'est parti.

Qu'est-ce qu'un Capteur de Distance ?

Fig 1 : Capteur Infrarouge Monté

Un capteur de distance est un dispositif électronique qui mesure la distance entre deux objets sans contact physique.

Il offre une mesure rapide et précise, un positionnement et une détection de portée des objets.

Comment Fonctionnent les Capteurs de Distance ?

Fig 2 : Fonctionnement d'un Capteur Ultrasonique

Tous les capteurs de distance partagent le même principe de fonctionnement, quelle que soit la technologie.

Pour mesurer la distance entre deux points, voici comment fonctionne votre capteur :

• Un émetteur du capteur envoie un signal vers l'objet.
• Le signal se réfléchit/rebondit en heurtant l'objet.
• Le récepteur du capteur capte le signal réfléchi.
• Il calcule le délai entre l'émission et la réception.
• Enfin, il utilise ce délai pour calculer la distance entre lui et l'objet.

Le délai mesuré peut prendre les formes suivantes :

• Changement de phase du signal de retour
• Intensité du signal de retour
• Délai temporel entre émission et réception du signal

Quels Sont les Types de Capteurs de Distance ?

Capteur de Distance Ultrasonique

Fig 3 : Gros Plan d'un Hélicoptère Drone

Le capteur ultrasonique utilise des ondes sonores haute fréquence (sonar) pour mesurer la distance à un objet.

Fonctionnement :

• L'émetteur envoie des ondes sonores haute fréquence vers un objet/obstacle.
• Un chronomètre démarre ; comme un écho, les ondes reviennent au récepteur.
• Le chronomètre s'arrête à la réception du signal réfléchi.
• La distance est calculée en comparant le temps de propagation à la vitesse du son.

Capteurs de Distance Infrarouges

Ce module utilise le principe de triangulation ou la mesure de distance entre deux objets via l'angle de réflexion.

Fonctionnement :

• Émission d'un signal lumineux infrarouge via une LED émettrice et réception du signal réfléchi sur un détecteur photosensible sensible à la position (PSD).
• Le capteur PSD détermine la distance de l'objet réfléchissant via l'angle de réflexion.

Capteurs de Distance Laser (LiDAR)

Fig 4 : Voiture Électrique Autonome Montrant l'Utilisation du LiDAR et des Capteurs de Sécurité

La détection et télémétrie par lumière (LiDAR) est un capteur laser fonctionnant ainsi :

L'émetteur envoie une lumière laser vers l'objet/obstacle. L'objet réfléchit le signal/impulsion vers le récepteur LiDAR. Le capteur calcule la distance en utilisant la relation entre la vitesse de la lumière et le temps.

Capteurs de Distance LED Temps de Vol (TOF)

Les capteurs temps de vol (TOF) mesurent les distances en déterminant le temps mis par une onde pour aller de l'émetteur et revenir.

Ils utilisent la relation entre la vitesse de la lumière dans l'air et le temps de vol du signal pour obtenir la distance.

Ils peuvent produire des images 3D X, Y et Z à partir d'un seul instantané.

Avantages : Haute précision, identification de grands objets, prise en charge imagerie 3D

Inconvénients : Coûteux, faible résolution en profondeur Z

Applications : Robotique et drones, vision par ordinateur, applications industrielles, comptage

Capteur de Distance Sonar

Même principe que les capteurs ultrasoniques, mais excellent sous l'eau. Il existe deux types : passif et actif.

• Le sonar actif émet un signal et détermine la distance à la réception du signal réfléchi.
• Le sonar passif n'a pas d'émetteur et ne reçoit qu'un signal d'un autre objet.

Applications : Contrôle de boucle, détection de personnes et sous-marins, contrôle de hauteur de pile

Capteur de Distance à Courte Portée

Fig 5 : L'Aspirateur Robot Nettoie le Sol de l'Appartement

Les capteurs courte portée mesurent les distances entre objets proches. Ce sont des capteurs haute résolution avec une portée minimale de 1 mm à 2000 mm ou plus.

Avantages : Faible consommation de tension, faible coût, précision

Applications : Détection de personnes et télémétrie de précision, contrôle d'éclairage, aspirateurs robots

Capteur de Distance à Longue Portée

Les capteurs longue portée utilisent le principe du temps de vol pulsé pour mesurer jusqu'à 300 mètres.

Avantages : Portée étendue, grande polyvalence, taux d'échantillonnage

Inconvénients : Coûteux

Applications : Confirmation de charge et positionnement de bois, surveillance de grues, mesure de niveaux de remplissage, vitesse, altitudes

Comparaison des Capteurs de Distance

Adaptabilité à la Détection Longue Portée

LiDAR et TOF conviennent à la longue portée ; Ultrasonique et IR non.

Fréquence de Lecture Élevée

LiDAR et TOF ont une fréquence de lecture élevée. Ultrasonique et IR non.

Coût

Ultrasonique et IR sont bon marché comparés à LiDAR et TOF. LiDAR est le plus cher des quatre.

Adaptabilité aux Objets Complexes

LiDAR, IR et TOF excellent pour les objets complexes. Ultrasonique seulement pour objets simples.

Sensibilité aux Conditions Externes

LiDAR, IR et TOF sont sensibles aux conditions externes, contrairement aux ultrasons.

Compatible Imagerie 3D

LiDAR et TOF sont compatibles imagerie 3D ; Ultrasonique et IR non.

Conclusion

Généralement, les capteurs de distance ont de nombreuses applications quotidiennes. Pour votre projet, considérez coût, taille, adéquation et durabilité.

Si des zones d'ombre persistent, contactez-nous. Nous répondrons au plus vite.