Un capteur de lumière : la photodiode

Utilisés dans des domaines aussi divers que la photographie, l'imagerie spatiale, la reconnaissance de forme, la mesure de déplacement et de déformation, les capteurs optiques sont des capteurs qui convertissent le signal des ondes lumineuses et de longueurs d'ondes voisines (ultraviolet et infrarouge) en signal électrique.

La photodiode est un capteur optique qui va transformer un rayonnement lumineux en un signal électrique.

Les photons issus du rayonnement lumineux , lorsqu'ils arrivent sur le matériau qui compose la photodiode, vont exciter le matériau. On va alors avoir une libération d'électrons. La libération et la circulation de ces électrons constitue un courant électrique.

La photodiode est donc un capteur de lumière.

La grandeur physique d'entrée de la photodiode est l'éclairement lumineux reçu.
La grandeur physique de sortie de la photodiode est une intensité électrique.

Un capteur de lumière peut également être réalisé en plaçant en série une résistance avec la photodiode.

Dans ce cas,
La grandeur physique d'entrée du capteur de lumière est toujours l'éclairement lumineux reçu.

La grandeur physique de sortie est la tension électrique aux bornes de la résistance.

De la science pendant les vacances

Ce soir, c'est le début des vacances de Pâques.
Des vacances qui doivent être un vrai temps de repos pour les étudiants, tout comme pour les enseignants.
Nous allons donc nous déconnecter pendant 15 jours.
Nous nous retrouverons à partir du lundi 27 avril dans le cadre de la continuité pédagogique.
Pour ceux qui craignent d'être en "manque de sciences" pendant cette période, je vous propose ma playlist de vidéos scientifiques à voir pendant la durée du confinement.

Bonnes vacances!

Prenez soin de vous.

Chez Jamy, un savoir par jour

L'animateur et journaliste Jamy Gourmaud vient de créer sa chaîne Youtube !
Chaque jour du confinement, il nous propose une "capsule de déconfiné" : une minute de savoir pour s'aérer les neurones.

Cliquer sur l'image pour ouvrir le lien vers 

la chaine YouTube de Jamy

Spécial confinement | Évadez-vous avec la science et le CNRS!

Pour échapper intelligemment au confinement dû à la pandémie de #COVID19, le CNRS propose une playlist de reportages qui vous emmènera virtuellement aux quatre coins du monde en compagnie de ses équipes scientifiques. Êtes-vous prêts pour ce voyage ? 

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les vidéos du CNRS

Vulgarisation et conférences confinées

Julien BOBROFF, Professeur à l’Université Paris Sud (Laboratoire de Physique des Solides d'Orsay), propose des "Conférences confinées" mais aussi des vidéos de vulgarisation scientifique.

Cliquer sur l'image pour ouvrir le lien vers 

les vidéos

Représentation structurelle des algorithmes

Les algorithmes programmés dans les automates satisfont des équations de récurrence et peuvent être représentés à l’aide de schémas blocs.

Exemples :

yn = 10·xn + 90·xn-1 + yn-1

Le schéma bloc ci-dessus est celui d'un système est récursif car le signal de sortie yn dépend des signaux d'entrée (xn et xn-1) et de la valeur précédente de la sortie (yn-1).

yn = 0,5·(xn + xn-1)

Le schéma bloc ci-dessus est celui d'un système est non-récursif car le signal de sortie yn ne dépend que des signaux d'entrée (xn et xn-1).

Comment tracer une caractéristique à l'aide d'un tableur et modéliser le nuage de point par une droite?

Avec EXCEL:

Avec LIBRE OFFICE CALC:
Comment tracer le graphique ?

Comment insérer une courbe de tendance linéaire et afficher son équation?

Avec une calculatrice, vous pouvez tracer une caractéristique et retrouvez l'équation de droite correspondant à cette caractéristque en pratiquant un ajustement linéaire.

Avec une calculatrice CASIO  :

Avec une calculatrice TEXAS-INSTRUMENT  :

Différents types de transformateur

Le transformateur d’isolement (ou transformateur de séparation)

A droite, le primaire dont une des bornes est reliée au neutre lui-même relié à la terre. L'autre borne est reliée à la phase. En cas de contact de la main avec la phase : le courant peut se reboucler via la terre.
A gauche, le circuit secondaire est électriquement indépendant du circuit primaire. Il n’y a aucun danger en cas de contact avec une phase du secondaire.

On parle d'isolation galvanique entre deux circuits électriques car il n'y a aucune liaison conductrice (fil électrique, châssis métallique, etc. ) entre le primaire et le secondaire.

Remarque : 
Les deux bobines constituant le circuit primaire et secondaire ont le même nombre de spires, la tension de sortie à la même valeur efficace que celle de l'entrée. 

Les transformateurs de sécurité

Ce sont des transformateurs qui fournissent une tension secondaire inférieure à 50V.  
Ils permettent d’alimenter des automates en toute sécurité. On en utilise également dans les zones à risques telles que les zones humides où l’on doit être en très basse tension.

Il n’y a aucun danger en cas de contact avec les deux phases du secondaire, même en milieu humide.

L'autrotransformateur

L'autotransformateur n'utilise qu'une bobine, dont une ponction sert de "secondaire". Ce transfo est aussi réversible. La bobine étant de même section, le rendement est moyen mais on économise 1 enroulement, il était de fait utilisé en France dans les années du passage de 110 V vers 220 V pour que les particuliers ne changent pas certains appareils coûteux (machines à coudre, réfrigérateurs...). Il peut s'avérer dangereux, comme on va le voir ci-dessous! Il permet aussi d'augmenter la tension du réseau facilement.

Si l'on inverse neutre et phase, en sortie il n'y aura plus de neutre mais une phase complète et une phase partielle... Enfin l'autotransformateur n'assure aucune séparation des circuits : pas d'isolation galvanique !

Il existe aussi des autotransformateurs et des transfos dont le secondaire est réglable progressivement.

Ainsi Us Varie de 0 à Ub, tension bobine. Le "pas" de variation est égal à la constante en Volt/tour du transfo ou autotransformateur.

LE TRANSFORMATEUR

Voyage en électricité Ep 06
Des volts pour aller plus loin

Constitution d'un transformateur:

Principe de fonctionnement d'un transformateur:

COURS sur le TRANSFORMATEUR:

Épisode 1 : Le principe de fonctionnement du transformateur

Épisode 2 : Les symboles et le rapport de transformation

Épisode 3 : Les puissances mises en jeu dans un transformateur parfait

Épisode 4 :La plaque signalétique du transformateur

Pour aller plus loin:
ELECTRICITE Quand les branchés disjonctent 
C'est Pas Sorcier
Des centres de production aux lieux de consommation, C’est pas sorcier nous dévoile tous les secrets de l’électricité. Qu’est-ce que l’électricité ? Comment se déplace-t-elle ? Tension, intensité, puissance… qu’est-ce qui fait la différence ? Comment répare-t-on des lignes à haute tension sur lesquelles circule un courant de 400 000 volts ?

Propagation d'une impulsion dans un câble coaxial

Objectifs de la vidéo ci-dessous:

*Apprendre à régler des impulsions suffisamment étroites pour pouvoir les distinguer des impulsions réfléchies à l'extrémité d'un câble coaxial.

*Mettre en évidence le caractère absorbant et faiblement dispersif du câble ainsi que son impédance caractéristique.

*Vérifier que, pour éviter toute réflexion, il faut que l’impédance de charge de la ligne soit égale à l'impédance caractéristique de la ligne.

12min23

Résultats du TP sur la propagation réalisé au lycée: 

Transmission du signal

Les supports de la transmission du signal:

7min34

Différents types de transmission guidée, notion de modulation:

8min17

Étalonnage d'un capteur

Exemple : d'un capteur de température (sonde Pt100)

Sensibilité d’un thermocouple

Le thermocouple:

Le thermocouple est un capteur de température, pour comprendre comment il fonctionne, vous pouvez visionner la vidéo suivante.

La sensibilité d'un capteur :

Un capteur est d’autant plus sensible qu’il permet de détecter des petites variations de la grandeur d’entrée.

Dans l'exemple ci-dessous, deux capteurs ont une sensibilité différente. Pour une même variation de la grandeur d’entrée, le capteur 1 a une variation de la grandeur de sortie plus faible que celle du capteur 2.

Si la variation de la grandeur électrique ΔS est trop faible, elle ne sera pas détectable par l’instrument de mesure.

La sensibilité est définie par la variation de la grandeur de sortie lorsque la grandeur d’entrée a varié de 1×[unité].

Si S = a×E + b alors la sensibilité est :

𝑠𝑒𝑛𝑠𝑖𝑏𝑖𝑙𝑖𝑡é = 𝑎

Remarque : la sensibilité est donc égale coefficient directeur 𝑎 de la droite. Elle a une unité. 

Exemple : un thermocouple a une sensibilité de 40 μV.°C-1.

Cela signifie que la tension (grandeur de sortie) varie de 40 μV lorsque la température (grandeur d’entrée) varie de 1°C.

Exercice : Sensibilité d’un thermocouple de type K 

Aide à la résolution de l'exercice : 

Comment calculer l'incertitude de la mesure obtenue avec un multimètre.