Capteur infra-rouge : optocoupleur en fourche type Liton LTH 307-01

Les capteurs infra-rouge sont des dispositifs qui détectent les rayonnements infrarouges et les convertissent en signaux électriques. Le capteur infra-rouge Liton LTH 307-01 est un optocoupleur en fourche qui offre une excellente sensibilité et une grande précision. Il est conçu pour détecter les rayonnements infrarouges dans une plage de longueurs d’onde spécifique et peut être utilisé dans une variété d’applications. Dans cet article, nous examinerons en détail les caractéristiques et les avantages du capteur infra-rouge Liton LTH 307-01 et discuterons de ses applications possibles.

Capteur infra-rouge : optocoupleur en fourche type Liton LTH 307-01

Dispo ici ( Prix indicatif : 1,10 Euros TTC ) :

Fiche technique (datasheet) : Datasheet de l’optocoupleur en fourche LTH301-07

Présentation

Cet opto-coupleur (ou photocoupleur) en fourche basique associe dans un même boitier plastique une LED qui émet de la lumière infra-rouge et un photo-transistor qui détecte la lumière émise par la LED.
Les deux composants sont face à face et séparés par une fente dans laquelle il est possible de faire passer une roue encodeuse ou un objet rotatif quelconque. L’ensemble forme une barrière photo-électrique miniature.
Ce composant est facilement utilisable avec une carte Arduino.

Brochage

Ce composant dispose de 4 broches :

Les deux premières broches notées A et K correspondent aux broches de la LED
Les deux autres broches notées C et E correspondant respectivement au collecteur et à l’émetteur du phototransistor. La base du transistor est ici une « photobase » qui au lieu de recevoir un courant reçoit les photons en provenance de la LED. Pour plus d’info sur le transistor, voir : http://fr.wikipedia.org/wiki/Transistor

Caractéristiques électriques

La LED est une LED classique

Fonctionnement

Lorsque le photoTransistor n’est pas éclairé, il n’est traversé par aucun courant.
Lorsque le photoTransistor est éclairé, il est traversé par un courant.

Voici la correspondance entre l’intensité de la LED ( et donc l’éclairage du photoTransitor) et l’intensité dans le transistor (entre le collecteur (+) et l’émetteur (-) ) :

En fixant astucieusement la valeur des résistances utilisées, on obtiendra avec une tension de 5V :

OV (ou niveau BAS) en sortie du phototransistor lorsqu’il ne sera pas éclairé
5V (ou niveau HAUT) en sortie du phototransistor lorsqu’il sera pas éclairé.

Il sera ainsi possible de détecter le passage d’un objet dans la fente.

Montage type :

Avec une carte Arduino :

On prendra : RD= 270 Ohms et RL=4.7Ko (voir ci-dessous pour les détails)

Pour la résistance de la LED :
- la chute de tension aux borne de la LED est de l’ordre de 1,1 V d’après la doc
- pour avoir une I_LED= 15mA, la résistance vaudra (en 5V) : R=U/I = (5-1,1)/0.015 = 260 Ohms
- => Pour la résistance de la LED, on pourra prendre une valeur de 270 Ohms en valeur standardisée) pour obtenir une intensité lumineuse de l’ordre 15 mA
Pour la résistance du photo-transistor :
- l’objectif est d’obtenir une tension de 0V sur la résistance lorsque le photo-transistor n’est pas éclairée et de 5V lorsqu’il sera éclairé.
- La valeur de la résistance n’a pas trop d’importance lorsque le photo-transistor n’est pas éclairé car I_photoT= 0mA et donc U_R= R x I = R x 0 = 0 V
- Lorsque le photo-transistor est éclairé, il faut que la tension aux bornes de la résistance passe à 5V environ. L’intensité du photo-transistor pour un courant de LED de 15 mA vaut 1mA (j’ai pas fait exprès, promis… mais çà tombe bien…). De plus, la tension entre le collecteur et l’émetteur vaut 1V environ (c’est la chute de tension type apparemment sur une jonction NP).
- Dès lors, la résistance à utiliser pour avoir 5V sur la résistance avec une I_R=1mA vaut : R = (5V-1V)/0.001= 4000 Ohms soit 4Ko environ.
- Pour la résistance du photo-transistor, on pourra utiliser une résistance 4,7 KOhms en valeur standardisée.
Pour mémoire, on rappelle ici la tension des niveaux logiques d’entrée pour la carte ARduino (ATmega 328) :

Ce qui donne en 5V :
- Niveau Logique BAS (LOW) en entrée : VIL = 0.3 x Vcc = 0.3 x 5V = 1,5 Volts. Une tension inférieure à 1.5V est considérée comme un niveau BAS.
- Niveau Logique HAUT (HIGNH) en entrée : VIH = 0.6 x Vcc = 0.6 x 5V = 3.0 Volts. Une tension supérieure à 3V est considérée comme un niveau HAUT.
- La zone intermédiaire 1,5V – 3V est indéterminée et doit être évitée… Les niveaux HAUT / BAS acceptés ont des valeurs assez tolérantes.