Lumière Noir

Gilles Bessens
Capteurs et traitements de signaux
Laboratoire 1
Introduction: Ce laboratoire va vous initier à trois types de capteurs de lumières, notamment les
capteurs de type photorésistance, qui est une résistance qui varie en fonction de l’intensité
lumineuse présente à sa surface. Nous allons aussi utiliser des phototransistor et un émetteur de
lumière infrarouge.
Matériel nécessaire :
Partie I : a) Photorésistance, multimètre.
b) Photorésistance, résistances, condensateurs, NE555
Partie II : Phototransistor OP804SL, Infrared Emitting Diode (IED) OP133
Partie I : Photorésistance et transmission de fréquence
a) Mesure de la photorésistance
Pour mesurer la valeur de la photorésistance, il faut utiliser le multimètre en mode Ohmmètre.
Nous ne pouvons pas faire le graphique de la photorésistance car nous ne pouvons pas contrôler
l’intensité de la source de lumière, nous allons donc nous limiter à la mesurer aux deux extrêmes,
soit sans excitation lumineuse (le noir), et avec source lumineuse. Prenez le temps d’observer les
effets de baisser l’intensité lumineuse sur la résistance.
Nous allons mesurer ces deux valeurs pour faire un calcul pour la prochaine partie :
(Mesurer ces valeurs avec la photorésistance débranchée du circuit)
Valeur de la photorésistance :
1. Dans le noir : _______ 
2. Avec Lumière : _______ 
(Note : N’oubliez pas de convertir la valeur lue en , car dépendant de l’échelle, vous pourriez être en k)
Essayez d’avoir la photorésistance dans la même position que dans le circuit.
b) Utilisation dans un circuit
Ce type de montage nous donne une fréquence de sortie à la place d’une tension analogue. Ce
type de circuit est fréquemment utilisé dans des situations où le bruit (électromagnétique) est
considérable et pourrait affecter nos mesures. Cette section est faite pour montrer comment on
s’y prend pour mesurer une fréquence.
1. Montage
Voici le montage qu’il faut faire. Le condensateur de 1uF (u = micro) est un condensateur
électrolytique, qui veut dire qu’il a une polarité, donc un + et un -, il ne faut pas inverser la
polarité, le condensateur de 0.01uF n’a pas de polarité, donc il importe peu quelle patte est
branchée à la pin 5 de la puce.
Pour la source de tension (Vcc), vous pouvez la régler entre 5V et 7V, mais mettez la limite de
courant (bouton I) assez bas, en cas d’erreur de branchement, il n’y aura pas trop de destruction
des composantes.
2. Calcul théorique
Vous devez d’abord faire le calcul théorique pour déterminer les deux fréquences d’oscillation
du circuit.
La formule pour la fréquence pour ce type de circuit est (Vous devriez avoir 2 réponses):
f 
1.44
( Ra  2  Rb )  C
Où :
Ra = 1.2k
Rb sont les deux valeurs de la photorésistance (Noir/lumière)
C = 1uF
Utilisez cette formule pour calculer les DEUX valeurs de fréquence possible du circuit :
Valeur théorique de la fréquence avec la valeur de la photorésistance dans le noir :_______Hz
Valeur théorique de la fréquence avec la valeur de la photorésistance illuminée
:_______Hz
Ces calculs vont servir à voir si le circuit opère comme il est supposé, donc calculez ces valeurs,
et ensuite passez aux mesures de fréquences, comparez les résultats pour voir s’ils sont
semblables.
3. Mesure de la fréquence de sortie
La sortie doit être observée avec un oscilloscope et vous devez mesurer la fréquence. Voici
comment on procède :
1. Branchez une sonde à la sortie, et l’autre patte de la sonde à la masse (ground) du circuit.
2. Réglez le bouton de voltage par division pour être capable de voir l’onde correctement. Le
bouton de voltage par division règle l’affichage du signal pour modifier la grandeur verticale de
l’affichage du signal observé, donc réglez la pour que la représentation du signal couvre la moitié
de l’écran.
3. Ensuite réglez les boutons de temps par division pour être capable de voir l’onde
correctement. Ceci modifie la grandeur horizontale du signal, réglez ce bouton pour que le
signal soit visible pour voir 2 périodes du signal.
4. Une période est définie comme étant le temps par oscillation, vous allez voir que le signal se
répète, mesurez ce temps. La fréquence est définie comme étant f = 1/T, où T est le temps de la
période.
Mesure de la fréquence avec la valeur de la photorésistance dans le noir :
_______Hz
Mesure théorique de la fréquence avec la valeur de la photorésistance illuminée : _______Hz
Dessins des formes d’onde (indiquez la position des boutons en bas):
Lumière
Temps par division : ______
Voltage par division :______
Noir
______
______
Notez et expliquez les effets d’avoir des intensités différentes dans votre rapport, ainsi que les
bénéfices et les désavantages d’envoyer une fréquence au lieu d’un niveau de tension.
Partie II
Diode émettrice de lumière infrarouge et phototransistor.
Dans ce montage, nous allons vérifier qu’il y a bien une émission et réception de lumière entre
les deux composantes. Nous allons utiliser des composantes très directrice, donc où la lumière
n’est pas diffusée, et où la proximité doit être respectée. Nous utiliserons un phototransistor
OP804 et une IED (comme un LED mais infrarouge) OP133, dont nous avons les spécifications
techniques.
Commencez par faire le montage comme indiqué, ne branchez pas la source d’alimentation avant
d’avoir complété le circuit. Le 2N2222 est le transistor le plus commun, ici il sert à amplifier le
courant qui sort du OP804SL. Ce courant est relativement petit, trop faible pour allumer une
LED, mais encore détectable à l’oscilloscope, par contre, nous voulons vraiment voir une
réaction, donc en amplifiant, ça va nous permettre d’allumer une LED pour nous indiquer si la
lumière passe ou non.
Voici le montage à faire :
Nous branchons aussi ce circuit à l’oscilloscope pour pouvoir noter la tension de sortie, ceci nous
permet de beaucoup mieux voir ce qu’il se passe car la LED peut être difficile à voir.
Marche à suivre
1. Commencez avec la IED collée au phototransistor et notez le fonctionnement du circuit.
2. Reculez le circuit émetteur jusqu’à ce que le circuit ne détecte plus de changements (LED),
notez cette distance. (Il faut s’assurer que l’émetteur soit bien aligné avec le récepteur)
3. Changez l’orientation et la distance de l’émetteur et notez les changements et les réactions du
circuit avec l’oscilloscope et à la diode. Notez et expliquez ces effets dans votre rapport.
Rapport : (UN rapport par PERSONNE)
-Page Titre
-Description de ce que l’on essai de déterminer
-Description du fonctionnement des circuits
-Données et graphiques
-Réponses aux questions dans le lab + Analyse complète
-Conclusion