Capteurs de lumière – Principes de fonctionnement, types et application

Généralement, les capteurs de lumière convertissent l'énergie lumineuse en énergie électrique et sont applicables dans plusieurs secteurs comme les appareils intelligents, l'agriculture et la sécurité.

Aujourd'hui, nous allons discuter des différents 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 comme la lumière infrarouge ou visible) en signaux électriques (électrons).

La sortie du signal électrique indique souvent l'intensité lumineuse après avoir mesuré l'énergie rayonnante dans une plage spectrale lumineuse.

Comment fonctionnent les capteurs de lumière ?

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

Voyons maintenant la variété des principes de fonctionnement de capteurs de lumière spécifiques dans la section suivante.

Types de capteurs de lumière

Ils comprennent les éléments suivants.

Photorésistances (LDR)

(photorésistances)

Les résistances dépendant de la lumière (LDR) (photorésistances) sont les principaux capteurs de lumière applicables dans les circuits de capteurs de lumière.

Les composants qui composent les photorésistances sont des cellules au sulfure de cadmium qui sont des matériaux photoconducteurs à haute résistance. De plus, les cellules ont une sensibilité élevée à la lumière proche infrarouge et visible.

Principe de fonctionnement

Souvent, une photorésistance fonctionne de la même manière qu'une résistance ordinaire. Cependant, le changement de résistance électrique dans les photorésistances dépend de la quantité de lumière qui leur est exposée.

Par conséquent;

• Il y a une résistance plus élevée parmi les cellules de sulfure de cadmium s'il y a une faible intensité lumineuse provenant d'une source lumineuse. Et vice versa.

La plupart du temps, vous remarquerez le principe de fonctionnement ci-dessus dans des applications telles que les lampadaires. Dans de tels cas, il y a une résistance plus faible en raison d'une intensité lumineuse plus élevée, donc pas de production de lumière pendant la journée.

Photodiodes

(photodiode)

Les photodiodes ou photocapteurs sont notre deuxième type de capteur de lumière.

Contrairement aux photorésistances qui fonctionnent en fonction du changement de résistance, les photodiodes ont une adaptation complexe à la lumière. Au lieu de cela, ils changent les niveaux de lumière en un flux de courant électrique.

Les fabricants fabriquent des photodiodes à partir de matériaux de germanium et de silicium. Les capteurs ont également des surfaces, des lentilles intégrées et des filtres optiques.

Principe de fonctionnement

Après qu'un faisceau de lumière frappe une photodiode, les électrons se relâchent. Par conséquent, il y a formation de trous d'électrons permettant la circulation du courant électrique.

Remarque ; Le courant électrique est directement proportionnel à la luminosité de la lumière. Ainsi, une lumière plus brillante aboutit à un courant électrique plus fort.

Applications

En raison de son principe de fonctionnement, il convient principalement aux applications avec des changements rapides de réponse lumineuse.

Les exemples incluent ;

• Dans les applications médicales telles que les équipements d'analyse et de mesure.
• Dans l'électronique grand public, comme les détecteurs de fumée et les lecteurs de disques compacts.
• Les systèmes d'énergie solaire comme les panneaux solaires avec des cellules solaires en silicium polycristallin pour alimenter les maisons et les panneaux de signalisation.

Phototransistors

(phototransistor de tension)

Idéalement, un phototransistor est un amplificateur et une photodiode avec un gain en courant. L'amplificateur est un transistor NPN bipolaire ayant une grande région de base non connectée électriquement. Mais, certains peuvent avoir la connexion électrique pour réguler la sensibilité à la lumière. De plus, le boîtier extérieur de la plupart des phototransistors a une lentille claire ou est transparent pour concentrer la lumière sur la jonction de base.

L'amplification supplémentaire se traduit par une plus grande sensibilité à la lumière (jusqu'à 50 ou 100 fois) dans les phototransistors. Cependant, par rapport aux photodiodes, sa sensibilité à un faible niveau de lumière fait défaut.

Son principe de fonctionnement est similaire à celui d'une photodiode.

Applications sont dans la télécommande de type TV, les capteurs de faisceau lumineux et les optoisolateurs.

Schéma de circuit d'un optoisolateur  

Comment utiliser un capteur de lumière avec Arduino ?

Nous allons vous montrer comment incorporer un capteur de lumière avec un Arduino.

(capteur photo CMOS et écran LCD)

Composants nécessaires

• Carte Arduino
• Bouclier de base du bosquet
• Barre à LED Grove
• Capteur de lumière Grove

Étapes matérielles à suivre pour le circuit du capteur de lumière

• Commencez par connecter le capteur de lumière de bosquet au port AO du bouclier de base de bosquet.
• Ensuite, connectez la barre grove-LED au port D2 grove base-shield. Vous pouvez également connecter votre capteur de lumière bosquet directement à la carte Arduino.

(Carte Arduino)

• Troisièmement, branchez votre blindage à base de bosquet dans l'Arduino.
• Enfin, utilisez un câble USB pour connecter l'Arduino à un PC.

Conclusion

Les capteurs de lumière sont des dispositifs passifs qui ont amélioré le niveau de vie car ils ont de nombreuses applications. C'est tout ce que nous avons aujourd'hui pour la détection de la lumière. Si vous avez besoin de précisions, vous pouvez toujours nous contacter.