Electronique
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> Barrière lumineuse 001
Dernière mise à jour : 19/12/2010Présentation
Le circuit décrit ici permet de détecter la coupure d'un faisceau lumineux de type laser faible puissance (issu par exemple d'un pointeur laser).
Bien que conçu à l'origine pour déclancher mon chronomètre 001c, il peut être associé à tout autre type de montage tel que alarme ou comptage de personnes. Il est très simple à construire et ne nécessite aucun réglage. Son alimentation se fait sous 9 V ou 12 V.
Avertissements
Un laser est dangeureux ! Voir page Lasers - Avertissements avant de continuer.Schéma
Le schéma suivant montre la partie émission lumineuse (à gauche) et la partie détection lumière (à droite).
Emission du faisceau lumineux
Le faisceau lumineux est issu d'un pointeur laser "décortiqué".
Pas question ici d'utiliser l'alimentation originale par piles bouton, on fait appel à un générateur de courant constant pour alimenter la diode laser du pointeur. Ce générateur est décrit en détail à la page Alim laser 001, je vous renvoie donc à cette page pour tout complément d'info. Résumons simplement en disant que la résistance R1 détermine la valeur du courant constant, qui est ici légèrement inférieur à 40 mA (1,25 / 33 = 37 mA pour être plus précis). Le LM317 est un régulateur de tension très connu et facile à se procurer. Je vous conseille ici la version LM317L qui est en boitier plastique TO92 et peut délivrer jusqu'à 100 mA. Pour l'alimentation du pointeur laser, deux solutions possibles pour vous :
- soit vous vous sentez assez courageux pour enlever la résistance CMS qui est en série avec la diode laser pour la remplacer par un strap, et dans ce cas vous avez un contrôle total sur le courant qui circulera dans la diode laser;
- soit vous vous contentez de brancher la sortie du générateur de courant directement sur les bornes d'alimentation du pointeur, en laissant la résistance CMS d'origine en place. Dans ce cas le générateur de courant ne produira pas forcement le courant nominal mais la diode laser fonctionnera tout de même, peut-être à une puissance lumineuse moindre mais toutefois suffisante.
Dans un premier temps je vous invite à faire le test selon deuxième solution, il y a de grandes chances que ça fonctionne bien ainsi.
Détection faisceau lumineux
La détection du faisceau lumineux se fait très simplement par un composant appelé LDR.
Une LDR est un composant dont la valeur résistive dépend de la quantité de lumière qu'il reçoit. Ici avec un faisceau laser, la résistance est très basse, de l'ordre de 100 ohms. Quand le faisceau est coupé, la résistance grimpe à 1 MO environ. Pour limiter l'influence de la lumière ambiante, il convient de placer la LDR au fond d'un tube en plastique noir de longueur minimale 5 cm. Il pourra être utile de placer un petit morceau de papier diffusant (papier calque opaque) devant la LDR, de façon à "répartir" un peu le faisceau laser sur toute la surface du composant. C'est d'autant plus conseillé que la source laser est proche de la LDR et que le faisceau est encore un point très serré (peu divergeant). Ce ne sera pas utile si la source laser est très éloignée et que le spot fait un diamètre de plusieurs bons millimètres. Quand la LDR est frappée par le faisceau laser, sa résistance très faible empêche le transistor Q1 d'entrer en conduction. La tension présente entre collecteur de Q1 et la masse est donc proche de la tension d'alimentation, soit environ +12 V. Quand le faisceau lumineux est coupé et que la LDR se trouve dans l'ombre, sa résistance très élevée ne représente plus un frein à la conduction du transistor Q1, qui reçoit sur sa base une tension suffisante au travers de R2. La tension présente entre collecteur de Q1 et la masse est à ce moment proche de la masse, soit environ 0 V. Nous disposons donc sur la sortie Out1 (collecteur de Q1) d'un état logique haut au repos et d'un front descendant quand le faisceau est coupé. Si cela correspond exactement à vos besoins, vous pouvez supprimer le transistor Q2, qui n'a été ajouté que pour inverser la logique de fonctionnement. La sortie Q2 produit en effet un état logique inverse de ce qui a été décrit ci-avant, avec un état logique bas au repos et un front montant lors de la coupure du faisceau.
Important :
- si vous souhaitez utiliser uniquement la sortie Out1, le strap JP1 ne doit pas être mis en place et Q2 peut être supprimé.
- si vous souhaitez utiliser uniquement la sortie Out2, le strap JP1 doit être mis en place (Q1 doit rester en place).
- si vous souhaitez utiliser les deux sorties en même temps, il y a un petit problème car la sortie Q1 n'est plus utilisable dès l'instant où le strap (cavalier) JP1 est posé. Dans ce cas précis vous devez trouver une solution vous-même (je vous rassure, c'est très simple).
Adaptation pour niveaux logiques TTL
L'étage de sortie de ce montage étant alimenté en +12 V, on peut utiliser les sorties Out1 et Out2 pour alimenter des circuits logiques de type CMOS alimentés eux aussi en +12 V. Mais on ne peut pas câbler tels quelles les sorties sur des circuits logiques de type TTL qui réclament une tension de fonctionnement de +5 V. Deux solutions sont possibles pour disposer d'une compatibilité TTL +5 V sur les sorties en questions :- au lieu de raccorder la borne "supérieure" des résistances R3 et R4 au +12 V, reliez-les au +5 V du circuit TTL à commander.
- ou placez une diode zener de 4,7 V ou 5,1 V (500 mW) entre chaque sortie Out1 et Out2 et la masse. Le courant dans ces diodes sera alors limité par les résistances R3 et R4 et ne grilleront pas. Quand les sorties seront à 0 V les diodes ne joueront aucun rôle, et quand les sorties seront à l'état logique haut, la tension sera limitée à la tension des diodes zener.
Aller-retour faisceau ?
Bien souvent et pour simplifier l'installation des circuits électroniques, les deux parties émission lumière et réception lumière sont casées dans un même coffret et on fait faire au faisceau lumineux un aller-retour avec un miroir ou panneau réfléchissant quelconque, posé sur un piquet lui-même enfoncé dans la terre, par exemple.
A vous de voir s'il est plus simple de procéder ainsi, sachant qu'il faudra se méfier très fortement de la rigidité mécanique du support miroir. Il est en effet hors de question qu'un malheureux coup de vent déplace le miroir et n'aille envoyer le faisceau laser vers un public bien intentionné !