Détecteurs photos électriques
Principe
Un détecteur photoélectrique réalise la détection d'une cible, qui peut être un objet ou une personne, au moyen d'un faisceau lumineux. Les détecteurs photoélectriques se composent essentiellement d'un émetteur de lumière associé à un récepteur photosensible. La détection est effective quand l'objet pénètre dans le faisceau lumineux et modifie suffisamment la quantité de lumière reçue par le récepteur pour provoquer un changement d'état de la sortie.
Une diode électroluminescente (LED) émet des impulsions lumineuses, généralement dans l'infrarouge proche (850 à 950 nm). Cette lumière est reçue ou non par une photodiode ou un phototransistor en fonction de la présence ou de l'absence d'un objet à détecter. Le courant photoélectrique créé est amplifié et comparé à un seuil de référence pour donner une information tout ou rien.
Différents types de cellule
Type barrage :
Émetteur et récepteur sont placés dans deux boîtiers séparés.
L'émetteur : une LED placée au foyer d'une lentille convergente, crée un faisceau lumineux parallèle.
Le récepteur : une photodiode (ou phototransistor) placée au foyer d'une lentille convergente, fournit un courant proportionnel à l'énergie reçue.
Le système délivre une information tout ou rien en fonction de la présence ou de l'absence de l'objet dans le faisceau.
Type Reflex
Il y a deux systèmes dits « Réflex » : simple et à lumière polarisée.
Reflex simple : Le faisceau lumineux est généralement dans la gamme de l'Infra Rouge proche (850 à 950 nm).
Points forts : l'émetteur et le récepteur sont dans un même boîtier (un seul câble d'alimentation).
La distance de détection (portée) est aussi longue, bien qu'inférieure au barrage (jusqu'à 20 m).
Point faible : un objet réfléchissant (vitre, carrosserie de voiture...) peut être vu comme un réflecteur et ne pas être détecté.
Reflex à lumière polarisée : Le faisceau lumineux utilisé est généralement dans la gamme du rouge (660 nm).
Le rayonnement émis est polarisé verticalement par un filtre polarisant linéaire. Le réflecteur a la propriété de changer l'état de polarisation de la lumière. Une partie du rayonnement renvoyé a donc une composante horizontale. Le filtre polarisant linéaire en réception laisse passer cette composante et la lumière atteint le composant de réception.
Un objet réfléchissant (miroir, tôle, vitre) contrairement au réflecteur ne change pas l'état de polarisation. La lumière renvoyée par l'objet ne pourra donc franchir le polariseur en réception.
Point fort : ce type de détecteur résout le point faible du Réflex simple.
Points faibles : en contrepartie ce détecteur est d'un coût supérieur et ses distances de détection sont plus faibles : Réflex IR —>15 m Réflex polarisé —> 8 m
Type Proximité
On utilise la réflexion directe (diffuse) de l'objet à détecter.
Point fort : le réflecteur n'est plus nécessaire.
Points faibles : la distance de détection de ce système est faible (jusqu'à 2 m). De plus elle varie avec la couleur de l'objet à « voir » et du fond devant lequel il se trouve (pour un réglage donné, la distance de détection est plus grande pour un objet blanc que pour un objet gris ou noir) et un arrière plan plus clair que l'objet à détecter peut rendre le système inopérant.
Les fibres optiques sont placées devant la DEL d'émission et devant la photodiode ou le phototransistor de réception.
Ce principe permet :
d'éloigner l'électronique du point de contrôle,
d'atteindre des endroits exigus ou de température élevée,
de détecter de très petits objets (ordre du mm),
et, suivant la disposition de l'extrémité des fibres, de fonctionner en mode barrage ou proximité.
A noter que les jonctions entre la DEL d'émission ou le phototransistor de réception et la fibre optique doivent être réalisées avec beaucoup de soin afin de minimiser les pertes de signal lumineux.
