Capteurs de Lumière Révélés : Fonctionnement, Types et Utilisations Pratiques

Généralement, les capteurs de lumière convertissent l'énergie lumineuse en énergie électrique, applicables dans de nombreux secteurs : appareils intelligents, agriculture, sécurité.

Aujourd'hui, nous discutons des types de capteurs de lumière et de leurs principes de fonctionnement.

Que Sont les Capteurs de Lumière ?

Les capteurs de lumière sont des dispositifs photoélectriques passifs convertissant les photons (énergie lumineuse : infrarouge ou visible) en signaux électriques (électrons).

La sortie électrique indique souvent l'intensité lumineuse après mesure de l'énergie radiante dans une gamme spectrale.

Comment Fonctionnent les Capteurs de Lumière ?

Le principe de base pour tous les types est la génération de tension/courant en réponse à une énergie lumineuse d'entrée. Cependant, ils ont des modes de fonctionnement distincts.

Voyons les principes de fonctionnement spécifiques dans la section suivante.

Types de Capteurs de Lumière

Ils incluent :

Photorésistances (LDR)

(photorésistances)

Les résistances dépendantes de la lumière (LDR) ou photorésistances sont les principaux capteurs utilisés dans les circuits de détection de lumière.

Les composants des photorésistances sont des cellules de sulfure de cadmium, matériaux photoconducteurs à haute résistance. Ces cellules sont très sensibles au proche infrarouge et à la lumière visible.

Principe de Fonctionnement

Une photorésistance fonctionne comme une résistance classique. Cependant, sa résistance électrique varie selon la quantité de lumière reçue.

Donc :

• Résistance élevée des cellules CdS si faible intensité lumineuse. Inversement pour forte intensité.

On observe ce principe dans les lampadaires : résistance plus faible en journée (forte lumière) donc pas d'allumage.

Photodiodes

(photodiode)

Les photodiodes ou photosenseurs sont notre deuxième type. Contrairement aux photorésistances (basées sur variation de résistance), les photodiodes convertissent les niveaux de lumière en courant électrique.

Fabriquées en germanium et silicium. Elles ont des surfaces, lentilles intégrées et filtres optiques.

Principe de Fonctionnement

Quand un faisceau lumineux frappe une photodiode, des électrons se libèrent. Des trous d'électrons se forment, permettant le passage du courant électrique.

Note : Le courant électrique est directement proportionnel à la luminosité. Lumière plus forte = courant plus fort.

Applications

Idéales pour applications à réponse rapide aux changements de lumière :

• Médical : équipements d'analyse et de mesure.
• Électronique grand public : détecteurs de fumée, lecteurs CD.
• Énergie solaire : panneaux solaires à cellules polycristallines pour alimenter maisons et panneaux routiers.

Phototransistors

(phototransistor de tension)

Un phototransistor est un amplificateur et une photodiode avec gain de courant. L'amplificateur est un transistor bipolaire NPN avec une grande région de base électriquement non connectée. Certains ont une connexion électrique pour régler la sensibilité. Le boîtier est souvent transparent ou à lentille claire pour concentrer la lumière sur la jonction de base.

L'amplification supplémentaire donne une sensibilité lumineuse supérieure (50 à 100 fois) aux phototransistors. Cependant, leur sensibilité à faible lumière est inférieure aux photodiodes.

Principe similaire à la photodiode.

Applications : télécommandes TV, capteurs de faisceau lumineux, opto-isolateurs.

Schéma de circuit d'un opto-isolateur

Comment Utiliser un Capteur de Lumière avec Arduino ?

Voici comment intégrer un capteur de lumière à un Arduino.

(capteur photo CMOS et écran LCD)

Composants Nécessaires

• Carte Arduino
• Grove Base Shield
• Grove-LED Bar
• Grove-Light Sensor

Étapes Matérielles pour le Circuit du Capteur de Lumière

• Connectez le Grove-Light Sensor au port AO du Grove Base Shield.
• Connectez le Grove-LED Bar au port D2 du Grove Base Shield. Vous pouvez aussi connecter directement le capteur à l'Arduino.

(Carte Arduino)

• Branchez le Grove Base Shield sur l'Arduino.
• Connectez l'Arduino au PC via câble USB.

Conclusion

Les capteurs de lumière sont des dispositifs passifs qui ont amélioré les standards de vie grâce à leurs nombreuses applications. C'est tout pour la détection de lumière aujourd'hui. Pour toute clarification, contactez-nous.