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Capteur de proximité



  1. #1
    houly_75

    Capteur de proximité

    Bonjour à tous !
    voilà j'aimerais me réaliser un capteur de proximité (un peu à la manière d'un SHARP GP2D02, D12 pour ceux qui connaissent) à l'aide d'une led infrarouge et d'une photodiode IR.

    Mes connaissances en optique sont très limités et j'aurais aimé pouvoir avoir un coup de pouce pour la réalisation (voire la modélisation) du capteur.
    Je souhaterais pouvoir faire varier une tension en fonction de la distance qui séparerait l'objet (ce serait ma main dans mon cas) et le capteur en lui même. Pour celà, je pensais m'inspirer du GP2D02 en plaçant une led IR séparée d'une cloison et une photodiode IR pour la détection.

    Voici l'objectif fonctionnel de mon capteur:
    - détecter la présence d'une main pour une distance allant de 5cm à 60cm.

    J'aimerais modéliser / calculer (grossièrement) quelle devra être l'angle d'ouverture de la led (et son intensité lumineuse) et de la photodiode (et sa sensibilité). D'autre part, comment calculer l'espacement idéal pour la séparation des deux diodes.
    Comment se propage le flux lumineux et comment la peau de la main va elle réfléchir le flux incident ?

    Bref, beaucoup de questions et pas l'ombre d'une piste... j'espère vivement que l'un de vous pourra m'aider !

    -----


  2. Publicité
  3. #2
    LPFR

    Re : Capteur de proximité

    Bonjour.
    Pour des courtes distances, n'importe quelle diode et photodiode ou phototransistor feront l'affaire.
    Par contre à 60 cm, la lumière réfléchie par votre main risque d'être très faible et comparable avec le bruit ambiant.
    De plus, le signal va varier comme la puissance 4 de la distance. Dans votre cas cela fait un rapport 20 000.
    La puissance diminue avec le carré de la distance, aussi bien pour la lumière émisse par la diode que pour la lumière réfléchie par la main.
    Peut-être que si vous nous expliquiez l'utilité de ce que vous voulez faire on pourrait vous aider d'avantage.
    Au revoir.

  4. #3
    houly_75

    Re : Capteur de proximité

    Bonjour et merci de m'aider
    Je ne peux vous en dire davanatge sur l'application, mais ça ne me semble pas être primordial pour répondre à mes interrogations. Le capteur doit pouvoir délivrer une tension proportionnelle à la distance mesurée entre ce dernier et la main.

    Auriez vous des références biblio ou encore mieux, sites qui pourraient m'aider à comprendre le rapport 4 dont vous parlez ?
    D'autre part je ne comprends pas pourquoi vous dites que n'importe quel diode et phototransistor pourraient faire l'affaire puisque vous expliquez que l'attenuation de l'onde serait à 60cm très importante. Si la source présente une luminance faible, je risque effectivement d'être proche du bruit coté récepteur... si ma source est plus "puissante", j'aurais un meilleur rapport signal bruit en réception et par conséquent plus de chance d'avoir une mesure exploitable.

    Comment déterminer la meilleure directivité pour mon application ? comment déterminer la distance séparant l'émetteur du récepteur ? et existe t-il un moyen de connaitre ou de déterminer la distance maximale de détection ?

    Merci à vous

  5. #4
    LPFR

    Re : Capteur de proximité

    Re.
    Ce n'est pas un rapport 4. C'est le signal qui diminue avec la distance comme la puissance 4 de celle-ci.
    La raison je vous l'ai déjà donnée: le signal émis diminue avec le carré de la distance et ceci est valable et pour la lumière de la diode et pour la lumière réfléchie.
    Pour vos distances cela fait, comme je vous ai dit, un rapport 20 000 entre le signal à 5 cm et le signal à 60 cm. Et ceci indépendamment de la puissance ou de la directivité ou de la sensibilité.
    La proportionnalité, il ne faut pas rêver. C'est absolument impossible à partir des intensités, il faut utiliser d'autres méthodes un peu plus élaborées.

    Je comprends que ma réponse ne vous plaise pas. Mais ne pensez pas qu'en insistant je vais changer d'avis.
    A+

  6. #5
    Chip

    Re : Capteur de proximité

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    De plus, le signal va varier comme la puissance 4 de la distance. Dans votre cas cela fait un rapport 20 000. La puissance diminue avec le carré de la distance, aussi bien pour la lumière émisse par la diode que pour la lumière réfléchie par la main.
    La puissance émise par la diode est constante (l'éclairement lui va bien entendu diminuer au carré dès qu'on est suffisamment loin de la diode émettrice). En tout cas, même en imaginant un montage tordu, il est très peu probable que le signal varie comme la puissance quatrième de la distance...

    Ceci dit le plus efficace (et le plus simple) est sans doute d'utiliser une photodiode à deux zones (PSD, position sensitive detector), ce qui est sans doute le cas du module sharp cité au-dessus.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    LPFR

    Re : Capteur de proximité

    Citation Envoyé par Chip Voir le message
    En tout cas, même en imaginant un montage tordu, il est très peu probable que le signal varie comme la puissance quatrième de la distance...
    Re.
    Vous devriez aller expliquer ça aux radaristes.
    A+

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  10. #7
    Chip

    Re : Capteur de proximité

    Effectivement je suis allé trop vite : je pensais à un object large, par exemple un mur dont on s'approche. Effectivement si l'objet est plus petit que le faisceau délivré par la diode, on va bien avoir une variation en d^4 (sauf très près du dispositif).

  11. #8
    Chip

    Re : Capteur de proximité

    Citation Envoyé par houly_75 Voir le message
    voilà j'aimerais me réaliser un capteur de proximité (un peu à la manière d'un SHARP GP2D02, D12 pour ceux qui connaissent) à l'aide d'une led infrarouge et d'une photodiode IR.
    Il y a pas mal d'infos sur ce détecteur à traver le web, notamment quelques indications ici http://maslab.csail.mit.edu/2002/wiki/sharp.html . Apparemment il utilise un CCD linéaire pour faire de la triangulation, donc c'est assez évolué (sans parler du codage de la distance)... Je pense que le plus simple serait d'utiliser une diode émettant un faisceau assez bien collimaté et une photodiode à deux zones, le tout faisant de la triangulation. Il faudra que la main soit en face du détecteur.

  12. #9
    houly_75

    Re : Capteur de proximité

    LPFR, désolé pour la faute, je voulais bien sûr dire ^4... (je cherche à savoir d'où il vient, une relation mathématique, une loi...)
    et je ne vois pas en quoi je suis insistant... par contre je n'aime pas votre arrogance. Je suis ici pour expliquer mon problème et tenter d'avoir des informations auprès de personnes plus compétentes que moi dans le domaine rien de plus. Si j'ai quelque peu paraphrasé mon premier post c'est juste pour tenter d'expliquer autrement non seulement à vous mais surtout aux autres.
    Quant à la proportionnalité, à la limite peu importe la loi à laquelle obéit mon capteur, du moment que j'arrive à avoir un SNR suffisant dans la position extrème... le soft se chargera de linéariser tout ça.

  13. #10
    LPFR

    Re : Capteur de proximité

    Citation Envoyé par houly_75 Voir le message
    ... par contre je n'aime pas votre arrogance.
    Bonjour.
    Je vous souhaite de trouver quelqu'un de moins arrogant que moi pour vous aider.
    Adieu.

  14. #11
    predigny

    Re : Capteur de proximité

    Oui, il faut rester gentil avec les gens qui essaient de vous aider.
    Le problème n'est pas simple parce qu'il est mal défini. On manque de chiffres, en particulier l'ouverture de la zone de détection. Si le "cone" de détection n'est pas trop ouvert et est limitée à 60 cm, on peut espérer mieux qu'une loi en 1/d^4, mais pour améliorer le rapport signal/bruit il y aura intérêt à moduler l'IR en amplitude et faire une amplification sélective comme cela les variations parasites d'IR ne déclancheront pas le système. Mais la distance sera difficile à obtenir avec précision car selon la couleur de la peau ou des vêtements la quantité d'IR renvoyée ne sera pas la même. La solution lourde serait de mesurer le temps aller-retour des impulsions IR mais il faudra sans doute des composants nettement plus performants en vitesse qu'une simple LED de telecommande IR, mais c'est faisable. Les ultrasons pourraient aussi convenir et le temps aller-retour serait plus facile à mesurer.

  15. #12
    houly_75

    Re : Capteur de proximité

    Bonjour à tous, merci à toi predigny
    l'ouverture de la zone est indirectement définie par la main en elle même et la distance qui la sépare du capteur. j'ai revu ma distance de mesure max à la baisse, je table sur 30cm.
    J'ai choisi une led avec un angle d'ouverture très faible +/-4° de façon à concentrer le maximum d'énergie lumneuse sur la main... je me demdandais comment l'onde incidente est-elle réfléchie ?
    si j'ai bien compris avec la loi du 1/d^4, je perds à l'aller 1/d^2 entre la led et la main, et à nouveau au retour main-photodiode 1/d^2 ? (sans compter que la main ne renvoit pas l'intégralité de la puissance du faisceau !).
    Comment puis-je calculer de manière géométrique la puissance résultante sur la photodiode ainsi que les distances (je pense notamment à la distance entre émetteur et récepteur)
    J'ai pris une led OSRAM SFH4511 ayant 63mW/sr (pourquoi précise t-il l'angle solide avec omega=0,001 sr ? cf datasheet)
    et une photodiode de type OSRAM SFH213FA, angle à mi puissance de +/-10° ... (cf datasheet)

    merci aux courageux qui prendront un moment pour me répondre

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