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Dernière mise à jour : 02/05/2010Présentation
Comme son nom l'indique, un détecteur d'approche est un système qui réagit d'une certaine manière quand un objet, une personne ou un animal se trouve à une certaine distance de lui. Il existe plusieurs approches possibles pour réaliser un tel appareil, on peut en effet utiliser un système :- à ultrasons
- à infrarouge passif (détecteur pyroélectrique)
- à infrarouges actifs (émetteur + récepteur)
- à oscillateur HF
- capacitif
- à hyperfréquences
Et il en existe peut-être d'autres auquels je ne pense pas ou que je ne connais pas.
Avertissements
Je me rends bien compte que le sujet abordé ici n'est pas très développé. J'espère toutefois que ces quelques lignes vous apporteront quelque chose d'utile.Détecteur à Ultrasons
Un détecteur à ultrasons repose toujours sur deux modules, un module d'émission et un module de réception. La fréquence de fonctionnement est généralement de 36 KHz ou de 40 KHz et est principalement dictée par le choix des transducteurs disponibles sur le marché. Ces transducteurs peuvent être assimilés à des petits haut-parleurs, qui possèdent les particularités suivantes :- forte directivité : les ultrasons sont bien plus directifs que les sons graves / médium;
- forte sélectivité : la puissance émise est maximale pour une fréquence bien précise, un tout petit décalage de cette dernière se traduit par une forte baisse de rendement;
Plusieurs méthodes peuvent être utilisées, mais dans tous les cas le transducteur du module d'émission fonctionne à fréquence et amplitude fixes, et est placé physiquement à quelques centimètres du transducteur utilisé pour la réception, les axes des deux transducteurs étant quasiment parallèles :
Méthode 1 - Surveillance niveau signal reçu
On surveille le niveau de réception de l'onde ultrasonore reçue sur le module récepteur, en tenant compte du fait qu'une augmentation de niveau correspond à l'approche d'un objet. Le récepteur peut simplement être composé d'un amplificateur suivi d'un redresseur (cellule de détection à diodes) qui permet de disposer d'une tension continue proportionnelle au niveau de signal reçu. Cette tension continue peut ensuite être tout bêtement comparée à une tension de référence utilisée comme seuil de détection. Il s'agit d'une méthode facile à mettre en oeuvre et qui fonctionne assez bien, mais dont la mise au point est parfois scabreuse car dépendant fortement de l'environnement.Méthode 2 - Comparaison des phases des signaux émis et reçus
En "mélangeant" les signaux émis et reçu et en les intégrant (en les moyennant), on obtient une tension continue qui varie si la phase entre les deux signaux varie. Cette méthode est bien adaptée pour détecter le mouvement de quelque chose dans une pièce, qui modifie le trajet des ondes sonores émises ou réfléchies sur les murs, qui arrivent donc "perturbées" au récepteur. Méthode souvent employée dans des systèmes d'alarme à ultrasons.Méthode 3 - Mesure du temps de propagation de l'onde émise
Cette méthode est utilisée pour la mesure de distance entre deux points, le premier point étant celui où se trouve le système d'émission / réception à ultrason, et le second point étant l'objet dont on doit déterminer la distance par rapport au premier point. Contrairement aux deux méthodes précédentes, l'émetteur ne fonctionne pas en permanence mais par salves. Les ultrasons sont émis pendant un temps assez bref, et on mesure le temps qui s'écoule entre le moment où le début de l'émission à lieu et le moment où la réception de l'onde sonore est perçue. Le niveau de réception n'a pas d'importance et il n'est pas pris en compte, mis il faut tout de même qu'il soit suffisant pour un fonctionnement correct. Ce genre de système demande plus de composants mais est plus "stable".Détecteur à infrarouges passifs
Le terme "infrarouges passifs" désigne le fait que le système de détection ne produit pas de lui-même un rayonnement infrarouge, mais ne fait qu'en détecter la présence. Pour celà, on met en oeuvre un détecteur pyroélectrique composé de 1, 2 ou 4 cellules de détection, que l'on associe à une lentille de Fresnel chargée de diviser en plusieurs tranches la zone à surveiller, zone qui peut sans problème atteindre plusieurs mètres carrés. Sans la lentille de Fresnel, la "sensibilité" du détecteur est très faible, de l'ordre de un ou deux centimètres. Les signaux issus du détecteur pyroélectrique ne sont pas aptes à être utilisés tels quels, il faut les traiter et notament les filtrer avec un filtre passe-bas dont la fréquence de coupure est très basse, pour ne retenir que les variations lentes.Détecteurs à infrarouges actifs
Là, point de détecteur pyroélectrique, mais un module d'émission avec des leds émettrices infrarouges associé à un module de réception composé d'un élement photosensible sensible aux infrarouges, photodiode ou phototransistor (mêmes composants que ceux utilisés pour les systèmes de télécommande à infrarouge de votre TV ou magnétoscope). On pourrait simplement allumer de manière continue une led émettrice et utiliser un photorécepteur, mais ce procédé simple souffre d'un gros défaut : celui d'être sensible à la lumière naturelle ambiante qui comporte son lot de rayonnements infrarouge, et d'être trop facilement perturbé. Pour bien faire, il convient de "moduler" la lumière infrarouge émise et de la "démoduler" une fois réceptionnée. Ces termes "moduler" et "démoduler" ne doivent pas vous faire peur, puisque le simple fait de faire clignoter rapidement les leds d'émission (les allumer puis les éteindre à un rythme rapide) s'appelle de la modulation d'amplitude en tout ou rien. Au niveau récepteur, l'utilisation d'un filtre passe-bande centré sur la fréquence du signal émis, permet de s'affranchir des signaux autres dont on n'a que faire, et de disposer d'un système fort robuste même s'il ne peut prétendre être infaillible à cent pourcents (aucun système ne l'est).Détecteur à oscillateur HF
Là, le procédé est un peu particulier et diffère complètement des précédents. Il n'y a pas à proprement parler de couple "émetteur + récepteur", mais un oscillateur qui se trouve perturbé quand on s'approche de lui. On raccorde une antenne (fil droit ou plaque métallique) en un point sensible de l'oscillateur, de sorte que l'oscillation s'arrête quand on approche ou touche l'antenne. C'est assez facile à obtenir car un oscillateur HF est en général assez susceptible et il en faut peu pour le perturber, même sans lui coller une antenne aux fesses (pardonnez l'expression). Cet oscillateur n'est pas compliqué à construire et ne réclame qu'un seul transistor, auquel on adjoint ce composant si famillier et apprécié des électroniciens : une self avec un petit condensateur. Le principe de fonctionnement est le suivant : en temps normal, l'oscillateur oscille et le signal périodique issu de cette oscillation est détecté (ou redressé, comme vous préférez) afin d'en obtenir une tension continue proportionnelle à son amplitude. Si l'oscillation s'arrête, la tension continue issue du détecteur (ou du redresseur si vous préférez) chute d'un coup, ce qui une fois encore est facilement détectable avec un simple comparateur de tension (ou AOP monté en tant que tel). Un exemple d'un tel montage est visible en page Détecteur toucher 006.Remarque : il existe tout de même un système dans lequel on trouve un émetteur et un récepteur : émission d'un signal HF grâce à une antenne d'émission, qui peut être un cadre métallique de hauteur d'homme, et on place en face de cette antenne d'émission, une antenne de réception qui peut avoir la même forme (distance entre les deux antennes : 50 cm à 1 m). Quand les antennes sont en vue directe (rien entre les deux), le système de réception reçoit le maximum de signal. Quand quelque chose ou quelqu'un s'aventure entre les deux, le signal émis est en partie absorbé par "l'intrus" et le récepteur voit le signal reçu chuter. Il est limite d'appeler un tel système un détecteur d'approche, car si on passe à côté des antennes et non entre elles, le système ne réagit pas (ou a très peu de chance de réagir). Mais bon, ça m'a fait plaisir d'en parler, je m'ennuyais.