Utilisation de capteurs optiques
la photorésistance et le phototransistor

I - OBJECTIF

Une LDR, ou photorésistance, est un résistor dont la résistance varie en fonction de l'éclairement qu'elle reçoit.
L'objectif de cette expérimentation est de montrer que ce composant à un temps de réaction, et donc, qu'il ne pourra être utilisé dans le cas où l'on souhaite mesurer des variations rapides de la lumière. On montrera alors qu'un phototransistor est mieux adapté à la mesure de changements brusques de la lumière.

II - DESCRIPTION DU DISPOSITIF EXPERIMENTAL

La tension UG est issue d'un générateur basse fréquence. C'est une tension rectangulaire qui prendra alternativement la valeur de 0 puis de 5 volts. Celle-ci aura pour effet de faire clignoter plus ou moins rapidement la LED suivant la fréquence que l'on aura réglée. La LED est placée en face d'une LDR. Pour s'affranchir des lumières parasites de la salle, on pourra placer ces deux éléments dans un petit tube opaque. La LDR est montée dans un pont diviseur de tension. La tension UC sera donc une image de l'éclairement quelle reçoit.

On prendra R1=220ohms et R2=4,7kohms

III - PREMIER TRAVAIL EXPERIMENTAL

  1. Réaliser le montage expérimental.
  2. Placer les interfaces d'acquisitions pour mesurer UG et UC.
  3. Régler le générateur de fonctions pour que sa tension de sortie évolue entre 0 et 5V. On pourra s'aider d'un oscilloscope.
  4. Régler la tension UP à 10V. Pour visualiser le temps de réponse de la LDR, on fait clignoter la LED de plus en plus rapidement en faisant varier la fréquence de UG.
  5. Pour quelques fréquences comprises entre 0,1Hz et 100Hz, faire l'acquisition des tensions UG(t) et UC(t).
  6. Tracer, à l'aide d'un logiciel de votre choix, ces deux tensions en concordance de temps

IV - EXPLOITATION DES PREMIERES MESURES

  1. Montrer qu'à partir d'une certaine fréquence la tension aux bornes de la LDR n'est plus une image satisfaisante de l'éclairement qu'elle reçoit.
  2. Donner alors les limites d'utilisation de la LDR.

V - DEUXIEME TRAVAIL EXPERIMENTAL

  1. Remplacer la photorésistance par un phototransistor
  2. Pour une fréquence de UG de 1Hz, faire l'acquisition des tensions UG et UC
  3. On remarque que le chonogramme de UG a une faible amplitude. Le phototransistor fait donc circuler un courant moins important que la LDR. On remplace alors le résistor R2 par un de 100kohms.
  4. Pour quelques fréquences comprises entre 1Hz et 100Hz, faire de nouvelles acquisitions des tensions UG(t) et UC(t).
  5. Tracer, à l'aide d'un logiciel de votre choix, ces deux tensions en concordance de temps

VI - EXPLOITATION DE LA DEUXIEME SERIE DE MESURES

  1. Que peut-on dire de la vitesse de réaction du phototransitor?
  2. Dans quel cas, doit-on utiliser un phototransistor, et dans quel cas, doit-on utiliser une LDR?