Présentation
Le capteur de luminosité, permet de mesurer l’intensité lumineuse.
Nous avons décidé de savoir si on pouvait avec un capteur à caractére résistif mettre en évidence des différences de rayonnement lumineux dans l'atmosphère. Un de nos capteurs sera équipé d'un filtre bleu l'autre non.
Remarque : le capteur de température (n°3 ext bas) est placé entre les 2 capteurs de luminosité
(qu'on ne voit pas car il est caché par le filtre bleu)
L’unité utilisée ici pour caractériser la luminosité est le lux.
Pour obtenir une idée de cette grandeur, dans un bureau, en moyenne, l’intensité lumineuse est de 300 lux.
Nous avons décidé d’intégrer ce capteur dans le ballon sonde Kirby, nous permettant ainsi de voir l’évolution de l’intensité lumineuse suivant l’altitude.
Le capteur fourni est un capteur résistif, ce qui implique l’utilisation d’un montage potentiométrique :
L’émetteur Kiwi ne peut par les ondes radio qu’envoyer une valeur de tension, qui sera directement gérée au sol grâce à un ordinateur. Dans ce montage, par convention , les fils rouges désigneront le générateur 5V et le fil noir la masse de celui-ci.
Entre le fil vert et le fil noir, on mesure la tension (ou la résistance du capteur pour déterminer la valeur de la résistance fixe à utiliser dans notre montage potentiomètrique).
Etalonnage
Tout d’abord il nous faut connaître la valeur de la résistance que nous allons ajouter au capteur, afin d’obtenir une bonne plage de mesure de tension comprise entre 0 et 5 V (valeur de la tension fournies par le générateur Kiwi).
Cette valeur se détermine avec la moyenne des valeurs minimale et maximale.
Nous trouvons respectivement pour ces valeurs 120 ohms et 1200 ohms??
La moyenne sera donc ½*(120+1200), soit de l’ordre de grandeur de 665 ohms.
Néanmoins, une erreur d’apréciation nous à fait prendre une valeur de résistance de 100 ohms.
Nous assemblons ensuite en série la résistance au capteur. Aux bornes du capteur, nous plaçons un voltmètre (qui sera lors du lancement du ballon dans l’émetteur Kiwi, ce dernier étant constitué d’un générateur de 5 V et d’un multimètre).
Nous avons ensuite réalisé plusieurs mesures d’étalonnage. Pour cela, nous avons utilisé un luxmètre de référence, le LX – 02 , de la marque Lutron. Il s’agit d’un capteur non résistif, qui affiche une précision de 0.1 lux pour 100 mV.
Nous avons dans un premier temps étalonné nos capteurs avec un rétroprojecteur, source lumineuse se montrant trop limitée en puissance car sur Internet nous nous sommes rendu compte que l'intensité lumineuse pouvait atteindre 100000 lux !
Nous avons alors décidé d'utiliser un projecteur diapo.
Nous avons ensuite effectuer des mesures avec deux capteurs identiques, si ce n’est que l’un est muni d’un filtre bleu.
On obtient ainsi la correspondance entre la tension et la luminosité (grâce à la relation 0.1 mV = 100 lux portée sur le luxmètre)
Nous avons pris soin d'étalonner directement en tension avec le projecteur diapo.
Nous pouvons désormais prévoir en les valeurs de la luminosité en fonction de la tension délivrée grâce à l”équation de la courbe. Pour des calculs et prévisions plus rapides, nous avons de plus calculé les valeurs de la luminosité tout les dixièmes de tension, sur l’intervalle [ 0 ; 5 ].
|
Capteur avec filtre |
Capteur sans filtre |
|
U (V) |
L (Lux) |
U (V) |
L (Lux) |
|
1,48 |
58905 |
2,94 |
59795 |
|
1,5 |
56958 |
3 |
54109 |
|
1,6 |
48148 |
3,1 |
45808 |
|
1,7 |
40700 |
3,2 |
38780 |
|
1,8 |
34405 |
3,3 |
32831 |
|
1,9 |
29083 |
3,4 |
27794 |
|
2 |
24584 |
3,5 |
23530 |
|
2,1 |
20782 |
3,6 |
19921 |
|
2,2 |
17567 |
3,7 |
16865 |
|
2,3 |
14850 |
3,8 |
14277 |
|
2,4 |
12553 |
3,9 |
12087 |
|
2,5 |
10611 |
4 |
10233 |
|
2,6 |
8970 |
4,1 |
8663 |
|
2,7 |
7582 |
4,2 |
7334 |
|
2,8 |
6410 |
4,3 |
6209 |
|
2,86 |
5795 |
4,4 |
5256 |
Remarque : On peut aussi faire correspondre la valeur d'une tension à celle d'une résistance, à l'aide de la relation du montage potentiomètrique, grâce à la relation
Ucapt = ( Rcapt *Ubornes ) / Rtotale
La valeur de Ubornes est de 5 V. La valeur de Rtotale se calcule par Rrésistance + Rcapt
Soit : Ucapt = ( Rcapt * 5 ) /( Rcapt + 100 )
