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mardi 5 juillet 2011

Expérimentations Infra-rouge


Les infra-rouges en électronique sont couramment utilisés dans différentes applications, telles que la commande à distance, la détection d'obstacle ou encore la transmission de données.
Voilà pourquoi, il est plus qu'utile de mener à bien ces petites expérimentations destinées à comprendre et maitriser les différents processus.

Notons que les IR sont invisibles pour l’œil humain et que l'on peut néanmoins les visualiser au travers d'un appareil photo numérique ou d'une webcam. 





Il existe différentes manières de manipuler un faisceau de lumière infra-rouge, mais afin d'éviter de long discours, résumons simplement, qu'il est courant d'utiliser des détecteurs IR possédants leur propre "intelligence", consistant à détecter un faisceau pulsé. Différentes fréquences de pulsations standardisées existent sur le marché.

En effet pour s'affranchir des perturbations issues d'un éclairage ambiant, il est nécessaire d’émettre ce faisceau lumineux de manière discontinue et ce à une fréquence rapide, se chiffrant en quelques dizaines de KHz.
Ainsi le récepteur calé à la même fréquence différenciera notre signal d'une perturbation ambiante.



 SANS µCONTROLEUR

 
Le premier montage sera réalisé à l'aide de composants classiques sans µcontroleur. Pour une application robotique, une simple détection d'obstacle se contentera d'un basique NE555 qui génèrera ce train de pulsations.

Pour mes différentes expériences, je travaillerais avec avec le récepteur IR suivant : TSOP4838, qui comme l'indique sa référence, détectera un faisceau IR pulsé à 38Khz.

Le NE555, sera donc paramétré pour générer un signal carré de 38Khz alimentant la LED IR d'émission.





Le schéma mis en place sur platine d'essais ne demande comme réglage que l'affinage de la fréquence générée par le timer 555, à l'aide de la résistance ajustable.
L’œil humain étant insensible à la longueur d'onde infra-rouge, un moyen bien pratique de constater que la LED IR fonctionne, est de visualiser au travers d'une caméra ou appareil photo numérique qui sont eux sensibles aux IR.







En plaçant cote à cote la LED IR d’émission et le module de réception, un obstacle placé devant la LED d’émission, réfléchira le signal lumineux  vers le récepteur, déclenchant ainsi une réaction. 
Ici la LED bleue.

Un oscilloscope permettra un réglage précis et rapide, également l'oscilloscope du pauvre, mais sans oscillo. il suffira d'effectuer le réglage jusqu'à obtenir l'allumage/extinction de la LED de visualisation avec/sans obstacle.





Deux LED montées en série, permettent d'augmenter la puissance du faisceau, et par la même la portée.

Le boitier noir, quasi-similaire à un transistor est le récepteur d'infra-rouge TSOP4838.











AVEC µCONTRÔLEUR


Pour la présente expérience, un PIC16F876 sera utilisé, mais n'importe lequel fera l'affaire.
Le fonctionnement sera identique au montage précédent, le PIC génèrera le train d’impulsion adéquat en utilisant les fonctions PWM du PIC.



Le schéma montre la simplicité de mise en œuvre, tout en permettant des possibilités d'utilisations  fort complexes et intelligentes par le biais de la programmation du µcontrôleur.









Le circuit mis en pratique sur platine d'essais, sur lequel on constate l'allumage de la LED IR via l'APN.












Platine d'essais et µcontroleur programmé via ICSP par le PicKit II fait-maison.












La présence d'obstacle changera l'état d'une sortie, allumant ou éteignant une LED de visualisation.

















Le code développé sous MikroC Pro, est on ne peut plus simple à ce stade.

Allumage de la LED IR à la fréquence de 38Khz par la fonction PWM du PIC. Lorsque le récepteur captera ce faisceau, il enverra un signal sur le port RC4 configuré en entrée, lequel changera l'état du port RB0 qui pilote la LED bleue servant de témoin lumineux. 

Voilà qui clos ce premier chapitre sur l'utilisation des infra-rouges, et l'on pourra désormais inclure la détection d'obstacle sur un petit robot par exemple.

Suite aux demandes récurrentes, voici un fichier .DSN  dans lequel vous puiserez un module IR permettant la simulation.
Voir les commentaires pour l'origine de ce fichier. Il est désormais hébergé sur mon serveur afin d'en faciliter l'accès.



39 commentaires :

Anonyme a dit…

merci

HeartyGFX a dit…

Bonsoir,

De rien

;)


Anonyme a dit…

Bonjour
d'abord merci bien pour un tel montage.
ma question, est ce qu'on peut avoir des distances bien précis
par exemple si j'ai un objet à 10cm il donne l'état "0" et "1" à l'inverse.
2ième question:
si possible d'utiliser pic16f628?

HeartyGFX a dit…

Bonjour,

On peut très bien mesurer des distances
avec une précision relativement bonne.

Le principe est de mesurer le temps que le signal
met à aller et revenir.
La vitesse de la lumière étant une constante,
on peut alors déterminer la distance.

Mais ce n'était pas là le but de cette expérience.

Concernant le PIC, n'importe quel PIC peut être utilisé, bien entendu.

Merci de l'intérêt porté.

A bientôt,

;)


mehdi a dit…

Merci !
STP pour le 16f628 ! est ce qu'on peut utiliser la fonction pwm1 et sur quelle broche ?

HeartyGFX a dit…

Bonsoir,

Oui, bien sur le 16F628 comporte un module PWM
matériel, Broche 9 (RB3)

A bientôt,

;)


mehdi a dit…

merci beaucoup :)

coolgone a dit…

Bonjour, merci pour ce montage !

Pour le Ne 555, il suffit d'arriver à 38 khz et la led pilotée par le recepteur infra-rouge reste allumée ? ou clignote-t-elle ?
Merci

HeartyGFX a dit…

Bonjour,

Le principe de ce type de récepteur est de changer d'état
lors de la détection d'un train d'impulsion pour lequel il est calibré.
Dans le cas présent, la sortie de ce détecteur passe à 1 lorsqu'il détecte un signal de fréquence 38Khz.

Donc, pour répondre clairement à la question, oui la LED bleue de sortie reste allumée.

A bientôt,

;)


Anonyme a dit…

svp
quelle logiciel tu as utilisé pour design ce circuit??

HeartyGFX a dit…


Bonjour,

Pour réaliser mes circuits imprimés j'utilise Eagle.
Mais lorsque je désire faire des essais de simulation, j'utilise Proteus ISIS ce qui est le cas sur cette page.

;)


Anonyme a dit…

Bonjour,
Je désire utiliser une diode IR, un ne555 et un TSOP1830 (30 KHz) pour faire une barrière infrarouge, utilisée avec un Picaxe (5V). Puis-je utiliser le même montage ? Quelles sont les valeurs des résistances à utiliser ?
Merci d'avance

HeartyGFX a dit…


Bonjour,

Oui, le schéma de montage sera similaire, y compris les valeurs de résistance.

Lorsque je dis similaire, il vous faudra certainement adapter selon le brochage (I/O/PWM) de votre µcontroleur.

A bientôt,

;)


Anonyme a dit…

Merci de votre réponse, je vais essayer...

biomédical a dit…

bonjour, je travaille sur isis et je veux simuler une diode infrarouge et une photodiode , malheureusement ces composants n'existent pas sur isis , svp si quelqu'un peut me trouver les bibliothèques de ces composants , ça m'aidera bcp :)

HeartyGFX a dit…




Bonjour,

J'ai découvert après mon expérimentation qu'il existait un modèle de simulation qui pouvait être utilisé sous ISIS.

Le module IRlink.

Voir ce lien pour télécharger un exemple d'utilisation incluant le module.

http://www.elab.ph/forum/index.php?topic=26040.0

il y a le fichier DSN et le fichier Hex du PIC.
Je pense que cela répondra à vos besoins.

;)


Marc P. a dit…

La led bleue sur le canal PWM1 du PIC??

je ne comprends pas et ca ne fonctionne pas.. pourrais-tu m'aider svp?

A+!
marC:)

HeartyGFX a dit…


Bonsoir,

Ce n'est pas la LED bleue qui est en PWM, c'est la LED à infra-rouge.

La LED bleue est sur RB0 (dans mon exemple), en sortie normale, elle s'allume ou s'éteint en fonction de la détection ou non entre la LED IR et le récepteur IR.

La LED IR nécessite d'être pulsée via le PWM pour avoir une trame de 38Khz détectée par le récepteur IR.

LE PWM se fait sur la broche 13 du PIC, et la LED bleue sur la broche 21 en simple sortie, comme indiqué sur le schéma.

;)


Marc P. a dit…

Salut la led clignote constamment sauf si je mets mon doigt entre la led IR et le IR receiver?
C'est normal?

A+!
marC:)

HeartyGFX a dit…


Bonjour,
De quel montage s'agit-il le NE555 ou le PIC?

La LED bleue doit s'allumer en continue, lorsqu'un obstacle est détecté.

;)


Marc P. a dit…

Salut! :-)
Je croyais que le TSOP3848 était un "receiver" de télécommande seulement? non?

Merci!
A+!
marC:)

HeartyGFX a dit…


Bonsoir,

C'est un composant ayant des caractéristiques qui le rendent très utilisé dans le monde des télécommandes, mais cela n'en fait pas un composant exclusif aux télécommandes.

Quoiqu'il en soit, même s'il l'était, cela n'empêche en rien de l'utiliser pour d'autres fonctions, il est sensible, utilise une trame de contrôle évitant les perturbations de signaux parasites, parfait donc pour l'application présentée, la détection d'obstacle.

A bientôt,

;)


Marc P. a dit…

Cela serait interessant de faire un tuto pour utiliser la manette avec la manette de tv avec les touches correpondantes, tel que la trame RC5, etc.

Merci bien!
A+!
marC:)

HeartyGFX a dit…


Bonjour,

Oui à l'occasion je présenterais un article sur le sujet, cela présente de l'intérêt sur beaucoup d'applications.
Pas de suite bien évidemment, d'autres projets me prennent du temps.

A bientôt,

;)


Marc P. a dit…

Bonsoir HeartyGFX!
Merci encore pour vos extraordinaires expériences, j'avoue j'en reste bouche-bé :-)
Alors quand je bloque avec mon doigt entre l'infrarouge et le TSOP la led s'éteint, sinon elle clignote rapidement!!.. Est-ce que c'est normal??

Merci bien!
A+!
marC:)

HeartyGFX a dit…


Bonjour,

Le but de cet exercice est de détecter un obstacle.
Donc le placement de la LED IR et le TSOP sont cote à cote et les deux regardent dans la même direction.

LED_IR >>
TSOP >>

Si un obstacle se présente en face, la LED bleue s'éclaire.

LED_IR >> | Obst
TSOP >> | acle

Le faisceau de la LED IR rebondit sur l'obstacle et renvoyé sur le TSOP, et donc déclenche la LED bleue.

Donc placez vos éléments comme il convient.
Concernant le clignotement rapide vous ne dites pas de quel schéma il s'agit, le NE555 ou le PIC, encore une fois il faut être plus précis dans vos demandes.

Je présume qu'il s'agit du NE555, auquel cas il faut affiner le réglage de la fréquence comme indiqué dans l'article.
Avec le PIC vous ne devriez pas avoir de problème de fréquence.

;)


Marc P. a dit…

C'est avec le pic que la led bleue clignote rapidement quand il n'y a pas d'obstacle.
Merci
Marc.

HeartyGFX a dit…


Bonjour,

Et vous utilisez bien un TSOP4838?

;)


Anonyme a dit…

Bon travail .. Je veux essayer ce montage mais je ne trouve pas sur Isis Proteus un TSOP4838 !! comment je peux le trouver Svp

HeartyGFX a dit…


Bonjour,

Vous avez un module IR-link qui existe sous Proteus,
voyez le commentaire du 21 Février.
Ce n'est pas un TSOP4838 qui, a ma connaissance, n’existe pas.
Cela permettra néanmoins d'effectuer des tests de simulation.

A bientôt,

;)


Anonyme a dit…

Oui j'ai déjà vu le commentaire, alors pour le module IR link la sortie du demodulator est le Vout ?ou bien le contraire? je n'ai pas compris comment le brancher avec le pic :/

HeartyGFX a dit…


Bonsoir,

L'entrée correspond à la LED IR, donc en sortie 13 du schéma de cette page.
La sortie du module IR de Proteus correspond quant à lui au Vout du TSOP, donc à relier à RC4, broche 15.

;)


Anonyme a dit…

D'accord je comprend ;) mercii

elkosovi a dit…

Bonjour, je trouve pas le recepteur infra (TSOP4838) sur isis, svp tu peux m'envoyer la bibliotheque ??
Merci
heddaji_imed@yahoo.fr

HeartyGFX a dit…


Bonjour,

Dans les commentaires précédents, j'ai indiqué un lien ou trouver un fichier ISIS comportant le composant TSOP.

Le lien posté est un forum, avec google translate vous pourrez comprendre le sujet.

le lien issue de ce forum :


A bientôt,

;)


Anonyme a dit…

S'il vous plait,j'ai besoin d'un programme sur mikroC d'un emetteur et recepteur infrarouge sur PIC 18f452.l'emission est faite par une diode IR et la reception par un TSOP.c'est un projet que je doit y reussir

HeartyGFX a dit…


Bonsoir,

Vous avez ce qu'il vous faut sur l'article.
Le schéma et le code, vous n'avez plus qu'à le compiler pour un 18F452.

;)


Anonyme a dit…

Salut, s'il vous plait j'ai besoin de la bibliothèque led-IR et de la bibliothèque TSOP pour isis. Et merci :)

HeartyGFX a dit…


Bonjour,
veuillez consulter les commentaires des:
21 février 2013 et 30 avril 2015.
Le lien a déjà été indiqué.

Cependant pour éviter de perdre du temps, j'ai ajouté en fin d'article un lien de téléchargement sur mon serveur (j'aurais du le faire dès le début finalement).
Il s'agit du fichier .DSN dans lequel vous pourrez récupérer le module IR.

Merci de votre intérêt.

A bientôt,

;)