ANALYSE D'UNE PHOTORESISTANCE

Mise en situation

La photorésistance est un composant électronique dont la résistance varie selon la lumière reçue. Pour en connaître les caractéristiques, il suffit d'étudier la documentation qui lui est associée. Une autre solution consiste à tester son comportement.

Pour cela, on la place à proximité immédiate d'une diode électroluminescente blanche. Une carte Arduino est programmée pour allumer et éteindre la diode, générant ainsi des impulsions lumineuses. Le signal lié à la photorésistance est envoyé à l'ordinateur via la liaison USB. L'ordinateur équipé d'un programme, trace, à partir des données reçues, la courbe à analyser.

Hypothèses et données

• Tension délivrée par la carte Arduino : 5 V
• Courant maximal par connecteur : 20 mA
• Tension de seuil d'une diode électroluminescente blanche : 3,5 V
• Résistance associée à la diode électroluminescente : 100 Ω
• Résistance associée à la photorésistance : 10 kΩ
• Courant passant par le connecteur A0 : Nul (négligeable)
• Câblage :

• Tension mesurée aux bornes de la résistance de 10 kΩ, en fonction du temps :

• Symboles électroniques :

Travail demandé

1. Compléter le schéma de câblage ci-dessous.
2. Lire sur le graphique :
   • Combien de temps dure l'impulsion lumineuse fournie par la diode électroluminescente?
   • Quelles sont les valeurs extrêmes de la tension aux bornes de la résistance de 10 kΩ?
   • En Combien de temps la résistance de la photorésistance atteint sa valeur minimale lorsque la diode électroluminescente se met à éclairer?
   • En combien de temps la résistance de la photorésistance atteint sa valeur maximale lorsque la diode électroluminescente cesse d'éclairer?
3. En déduire par le calcul les valeurs extrêmes :
   • Des courants qui traversent la résistance de 10 kΩ.
   • Des tensions aux bornes de la photorésistance.
   • Des résistances de la photorésistance.

Annexe

Exemple de programme pour la carte Arduino UNO :

void lire(unsigned long duree) {
  unsigned long debut=millis();
  while (millis()-debut<duree) {
    Serial.println(analogRead(0));
    delay(50);
  }
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  pinMode(6, OUTPUT);
}

void loop() {
  digitalWrite(6, LOW);
  lire(500);
  digitalWrite(6, HIGH);
  lire(500);
  digitalWrite(6, LOW);
  lire(10000);
}

Exemple de programme, en Python, pour obtenir la courbe :

#!/usr/bin/python3 # Pour un système GNU/Linux
import time
import serial
import matplotlib.pyplot as plt
liaison='/dev/ttyUSB0' # Adapter à la liaison USB
portUSB=serial.Serial(liaison, 115200) 

temps=[]
tension=[]
duree=8
t=0
dt=0.05

while (t<duree) :
  temps.append(t)
  tension.append(4.887*float(portUSB.readline()))
  t=t+dt
  time.sleep(dt)
  
plt.xlabel("Temps en s")
plt.ylabel("Tension en mV")
plt.grid(True)
plt.plot(temps,tension)
plt.show()