Quel capteur optique est sensible à l'ensemble du spectre ?

[invite87be5ae9]

Bonjour à tous !

Comme l'indique le titre, je recherche un peu le graal des capteurs optiques, mais plus sérieusement, voici mon application, cela pourrait vous guider :
Je ne cherche pas à faire de l'imagerie de précision, je cherche à mettre en évidence une différence de couleur entre deux teintes colorées. Les applications ne manquent pas (par exemple : évaluer un traitement de carrosserie après une nouvelle peinture, rénovation ancienne peinture).

Voici, un peu en vrac, les contraintes :
- Composants usuels bas prix, sans difficulté d'approvisionnement
- Pas besoin d'une précision extrêmes des indices (RVB) relevés
- Pas besoin d'une quantification absolue des indices, une différence entre deux mesures suffit
- Les mesures sont rapprochées, dérive dans le temps tolérable
- Les relevés doivent êtres rapides (de l'ordre de quelques secondes)

Le design actuel répondant à ces contraintes est le suivant :
- 3 LEDs haute luminosité Rouge Vert Bleu
- Un capteur type photodiode BPW34
- Un cylindre noir
- Microcontrôleur et afficheur digital

Chaque LED s'allume à tour de rôle, à mi-puissance, puis à pleine puissance, et le microcontrôleur mesure à chaque fois plusieurs échantillons (éventuellement, contrôle s'il y a saturation), fait la moyenne, puis affiche et mémorise les valeurs RVB. Une seconde mesure fait de même et les valeurs sont comparées, puis affichées.

Donc la difficulté est de trouver un capteur qui puisse avoir une sensibilité "acceptable" sur une bonne partie du spectre visible.
Je suis sûr que ma BPW34 est pas adaptée, du fait de sa sensibilité dans le rouge ~5 fois plus importante que dans le bleu (sur consultation de la courbe sur la datasheet) !

Si vous avez une meilleure proposition, je suis preneur

L'avantage du microcontrôleur ici est évident : en plus de la simple mémorisation ou affichage, il permet de faire des calculs, compensations ou mises à l'échelle.
Pour aider, il peut être envisageable d'implémenter une phase de calibration avant chaque utilisation sur une surface blanche, afin de mettre à l'échelle les futures mesures.

Merci si vous avez lu jusqu'ici
-----

[jiherve]

Bonsoir
as tu regardé chez Hamamatsu, la Mecque du capteur opto ?
A ma connaissance il n'existe pas de capteur ayant une réponse constante sur la totalité du spectre visible, tous les appareils compensent et compte tenu de ton application il sera sans doute nécessaire de compenser également les recouvrement spectraux de tes sources , ce ne sont pas des sources monochromatiques.
Bon courage ce domaine est plein de surprises.
http://www.hamamatsu.com/
JR

[invite87be5ae9]

Bonsoir
as tu regardé chez Hamamatsu, la Mecque du capteur opto ?
A ma connaissance il n'existe pas de capteur ayant une réponse constante sur la totalité du spectre visible, tous les appareils compensent et compte tenu de ton application il sera sans doute nécessaire de compenser également les recouvrement spectraux de tes sources , ce ne sont pas des sources monochromatiques.
Bon courage ce domaine est plein de surprises.
http://www.hamamatsu.com/
JR

Bonsoir, et merci pour ta réponse très rapide !
Merci beaucoup pour ton lien, je vais immédiatement me plonger dans leur base de données de composants.
Mon application est loin de nécessiter de l'instrumentation précise, c'est une raison qui devrait me permettre d'avoir recours à des composants, je l'espère, très classiques.

Selon la complexité à laquelle je serai confronté, j'envisage même de "dégrader" mes exigences, à savoir :
- Meilleurs cas, toujours sans aller vers de l'instrumentation précise :
indiquer la différence en pourcentage entre les deux relevés, pour chaque canal R, V, et B.
- Solution de repli : indiquer juste dans quelle mesure a-t'on une différence (exemple R(-) V(+) B(=) pour moins, plus ou aucune différence)
- Solution ultime : résultat simplement binaire (pareil ou pas)

J'espère juste que les surprises que me réserve ce domaine ne seront pas toutes désagréables !

[invite01caa1a5]

Bonsoir,

Pourquoi ne filtres-tu pas à la réception en interposant un filtre de couleur bleue devant le récepteur optique afin de ne comparer que les composantes bleues de la lumière ?

Cela te permettra de t'affranchir dui rouge de la lumière ambiante qui pourrait
fausser tes mesures .

A plus

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite2de7076a]

Ici peut être la solution.
Il faut cliquer sur "Convertisseur de lumière" à gauche.
Et ici la spec.

Ça a l'air simple d'utilisation: sélection de la couleur grâce a deux pin puis la fréquence en sortie est proportionnelle a l'intensité lumineuse.

[invite87be5ae9]

Bonsoir et merci pour vos réponses !

Bonsoir,

Pourquoi ne filtres-tu pas à la réception en interposant un filtre de couleur bleue devant le récepteur optique afin de ne comparer que les composantes bleues de la lumière ?

Cela te permettra de t'affranchir dui rouge de la lumière ambiante qui pourrait
fausser tes mesures .

A plus

Filter à la réception implique d'émettre en même temps sur les 3 longueurs d'ondes (jusque là, rien de gênant), et d'avoir des filtres ayant leurs qualités intrinsèques, et qui entraînent un surcoût et une complexité de mise en oeuvre non négligeable !
La lumière ambiante n'arrive pas aux capteurs grâce au cylindre noir où est embarqué le dispositif de mesure.
... J'aurais dû m'attarder sur la mise en oeuvre, et ajouter un petit schéma

Ici peut être la solution.
Il faut cliquer sur "Convertisseur de lumière" à gauche.
Et ici la spec.

Ça a l'air simple d'utilisation: sélection de la couleur grâce a deux pin puis la fréquence en sortie est proportionnelle a l'intensité lumineuse.

Le capteur m'a l'air bien sympa, je vais étudier la spec de près, merci beaucoup

[Tropique]

Un certain nombre de composants photosensibles (et la BPW34 en fait justement partie) existent en version corrigée pour applications en visible. Dans ce cas, la version corrigée s'appelle BPW34B.
Ce n'est pas parfait, et la sensibilité relative est d'environ 30% en bleu "profond", contre 95% pour du rouge (également profond), mais c'est parfaitement utilisable avec une table de calibration. D'autres composants ont une égalisation encore bien meilleure, mais si tu es parti sur la BPW34, c'est plus simple de juste changer la version. La dynamique d'un convertisseur AD standard de 10b ou plus est plus que suffisante pour cet ordre de variation.

[invite01caa1a5]

Est-ce un pb si les niveaux de sortie sont différents pour le bleu et le rouge ?

Je suppose que tu vas comparer les composantes bleues des deux échantillons et pas les rouges avec les bleues , sauf s'il y a eu une réunification comme à Koh-Lanta

Autrement tu peux amplifier différemment avec un AO le signal selon que tu mesures dans le bleu ou le rouge .
Enfin ça ne sera peut-être bien pas utile si tu recherches un composant intégré.
A plus

[invite87be5ae9]

Un certain nombre de composants photosensibles (et la BPW34 en fait justement partie) existent en version corrigée pour applications en visible. Dans ce cas, la version corrigée s'appelle BPW34B.
Ce n'est pas parfait, et la sensibilité relative est d'environ 30% en bleu "profond", contre 95% pour du rouge (également profond), mais c'est parfaitement utilisable avec une table de calibration. D'autres composants ont une égalisation encore bien meilleure, mais si tu es parti sur la BPW34, c'est plus simple de juste changer la version. La dynamique d'un convertisseur AD standard de 10b ou plus est plus que suffisante pour cet ordre de variation.

Merci beaucoup pour cette indication ! C'est typiquement ce que je recherche ! Un capteur comme le BPW34 qui, en plus de certainement se trouver dans tous les fonds de tiroirs, se trouve aux alentours de 1 € dans n'importe quelle boutique d'électronique, en ligne ou réelle ! Espérons que la version modifiée BPW34B puisse se trouver aussi facilement, et de manière aussi abordable (je me pencherai sur les autres capteurs et leurs versions "corrigée").

Est-ce un pb si les niveaux de sortie sont différents pour le bleu et le rouge ?

Je suppose que tu vas comparer les composantes bleues des deux échantillons et pas les rouges avec les bleues , sauf s'il y a eu une réunification comme à Koh-Lanta

Autrement tu peux amplifier différemment avec un AO le signal selon que tu mesures dans le bleu ou le rouge .
Enfin ça ne sera peut-être bien pas utile si tu recherches un composant intégré.
A plus

Tout à fait, je ne cherche pas à comparer deux couleurs entre elles ! Pas de risque de réunification, chacun mangera ses chenilles de son côté
Donc, pour répondre à ta question, ce n'est absolument pas un problème si les niveaux de sortie sont différents pour le bleu et le rouge !
Et heureusement d'ailleurs, car je ne cherche pas à obtenir des valeurs absolues, et encore une fois, faire de l'instrumentation de précision ou de l'imagerie !

- MAIS -

Si les niveaux varient trop différemment, selon chaque canal RVB, à cause d'une trop mauvaise sensibilité sur une plage de longueurs d'ondes donnée, mon convertisseur analogique/numérique de mon microcontrôleur risque de ne pas distinguer une différence de niveau sur une différence de teinte !

Par exemple : le capteur classique BPW34, plus sensible sur le rouge, "verra" plus facilement une différence de teinte sur cette couleur que sur du bleu ! Résultat : la différence de tension, pour une même différence de teinte, ne sera pas pareille sur du bleu ou du rouge, et le convertisseur de mon µC risque de passer à côté d'une différence de teinte bleue !

Comme tu l'as souligné, je recherche un design simple, donc idéalement sans AOP

Je n'ai pas fait d'essais en situation réelle, donc je ne sais même pas si le BPW34 peut convenir (je l'ai, par contre, déjà utilisé pour implémenter un capteur d'ensoleillement particulièrement précis), mais la version corrigée, suggérée par Tropique est une bonne piste !

Plus le capteur est convenable, moins le circuit et le logiciel embarqué seront compliqués, en gardant en tête la contrainte d'approvisionnement et de coût !

Merci encore à tous pour vos suggestions très pertinentes et enrichissantes !
(heu... ça veut pas dire qu'il faut plus en faire hein !...)

[Tropique]

Il faut aussi ajouter qu'une LED bleue banale a tendance à cracher nettement plus qu'une rouge ou une verte tout aussi banale.
Il y aura donc déjà une correction supplémentaire implicite si tu travailles à des courants comparables pour les 3 LEDs. A mon avis, ce sera tout à fait gérable, d'autant plus que les valeurs que j'ai données sont pour les extrémités du spectre.
Les LEDs ne seront pas aussi loin, et les différences plus faibles.

[invite01caa1a5]

Bonsoir,

A bien réfléchir si tu veux compenser la différence de sensibilité à moindre coût la bonne solution c'est certainement de jouer sur la puissance d'émission des DEL plutôt que d'ajouter un AO .
Ca coute rien, y a juste à ajuster l'emission .
Bon et puis c'est promis, je ne ramène plus ma fraise sans une référence de composants

A plus

[invite87be5ae9]

Je n'y avais pas pensé, en effet, je peux jouer sur l'efficacité lumineuse des LEDs directement ! Je vais devoir faire confiance aux indications des catalogues, faute de pouvoir mesurer...
Ca s'annonce bien ce montage, ça s'annonce bien

[Tropique]

Dans les options maintenance & service (ce n'est pas nécéssaire de le faire à chaque mesure) tu peux mettre une routine de calibration basée sur un étalon réfléchissant ~100%.
Normalement, c'est fait avec un sel de baryum compacté, mais pour ton application, tu peux te contenter p.ex. d'un papier à dessin de qualité correcte dont les caractéristiques ont été mesurées avec un réflectomètre "sérieux".
Ce sera plus que suffisant pour compenser la dispersion initiale des composants optiques utilisés. Evidemment, il est préférable d'être au moins grossièrement dans le même ordre de valeur pour les trois primaires.