schema barriere infrarouge

Ce montage est destiné au contrôle efficace et invisible d'un passage ou d'une entrée en dehors de certaines heures. Il détecte en effet tout franchissement, même très bref, d'une barrière immatérielle, par une intense émission sonore. Une protection non dépourvue d'intérêt.
Le principe
Emetteur et récepteur sont disposés de part et d'autre du passage à surveiller. Lorsqu'il y a rupture du faisceau infrarouge, le récepteur réagit aussitôt. Il déclenche une sirène piézo-électrique pendant une durée réglable. La portée peut atteindre plusieurs mètres.
L'émetteur
Alimentation

S'agissant d'un besoin de fonctionnement quasi permanent, l'émetteur est alimenté directement par le secteur 220V, par un couplage capacitif. Lors des alternances que nous appellerons positives par convention, une capacité importante, référencée C1 sur le schéma de l'émetteur, se charge à travers C6, C7, la résistance R1 et la diode D2. Pendant les alternances négatives, les capacités C6 et C7 se déchargent via R1 et D1, cette dernière shuntant la partie aval de cette alimentation très simple. La diode zéner D2 écrête le potentiel de l'armature positive de C1 à une valeur de l'ordre de 10V; ce potentiel continu constitue l'alimentation de l'émetteur. La capacité C2 découple l'alimentation du montage proprement dit. Quant à la résistance R2, son rôle est de décharger les capacités C6 et C7 une fois le montage débranché du secteur. Cette précaution évitera à l'amateur imprudent de ressentir de bien désagréables secousses s'il venait à toucher par inadvertance les armatures de ces capacités...
le schéma de l'émetteur,
Base de temps impulsionnelle
Les portes NAND III et IV forment un oscillateur astable. Sans la dérivation R6/D3, ce montage délivrerait des créneaux de forme carrée. Mais à cause du déséquilibre intentionnellement introduit par D3 lors des charges/décharges de C3, on relève sur la sortie de la porte NAND IV de brefs états hauts d'une durée de 100 µs environ et à une période de l'ordre de 1,3 ms. Les portes NAND I et II constituent également un oscillateur astable mais du type commandé. Tant que l'entrée 6 de la porte II est soumise à un état bas, la sortie de l'oscillateur présente un état bas de repos. En revanche, si l'entrée de contrôle 6 est soumise à un état haut, l'oscillateur entre en action. Il délivre des créneaux de forme carrée d'une période de l'ordre de 25 µs, ce qui correspond à une fréquence d'environ 40 kHz.
Emission infrarouge
Les transistors T1 et T2 forment un Darlington. Un tel montage réalise surtout une importante amplification du courant. Dans le circuit collecteur, se trouvent insérées trois diodes infrarouges. Ces dernières sont parcourues par un courant très intense, surtout au début du train d'états hauts issus de la base de temps impulsionnelle. La capacité C5 se décharge d'ailleurs assez rapidement à cette occasion. Elle se recharge, lors des états bas séparant deux trains consécutifs, à travers la résistance R9.
Ce procédé d'émission impulsionnelle présente plusieurs avantages. Il permet de fortes puissances d'émission pour une consommation minimale grâce à la régularisation apportée par la charge différée et étalée dans le temps de C5. D'autre part, les durées de ces émissions étant très réduites, les diodes infrarouges "encaissant" sans dommage ces fortes intensités pouvant dépasser l'ampère. Une alimentation continue sous de telles conditions serait en effet impossible quant à leur survie...
Le récepteur
Alimentation


Le récepteur également doit être alimenté en permanence. De ce fait, il est relié au secteur 220V par le même type de couplage capacitif que l'émetteur, comme on le voit sur le schéma du récepteur. Sur l'armature positive de C1 on relève un potentiel légèrement ondulé d'une valeur de 12V. Sur la sortie d'un premier régulateur (REG1) on peut observer la présence d'une tension continue de 9V qui sera directement mise à contribution pour l'alimentation de la sirène. Enfin, sur la sortie d'un second régulateur (REG2) on dispose d'un potentiel continu de 6V prévu pour l'alimentation du système de détection et d'amplification du rayonnement infrarouge, ainsi que pour le traitement ultérieur des signaux.
le schéma du récepteur.
Détection et amplification des signaux infrarouges
Les signaux sont reçus par la photodiode PHD, qui forme avec R4 un pont diviseur. Par l'intermédiaire de C5 et de R8, ils sont ensuite dirigés vers l'entrée inverseuse d'un "741", référencé IC1. L'ajustable A1 permet de régler le gain de cet étage amplificateur à sa valeur optimale. L'entrée directe est soumise au demi potentiel d'alimentation grâce au pont diviseur R5/R6. C'est d'ailleurs cette valeur que l'on recueille sur la sortie de IC1, en l'absence de signaux. Le transistor PNP T1, monté en émetteur commun, a sa base polarisée de façon telle qu'en situation de repos, on relève au niveau du collecteur un potentiel nul. En revanche, dès que la photodiode reçoit les signaux infrarouges en provenance de l'émetteur on observe sur le collecteur de brèves impulsions positives de 6V d'amplitude et à une période de 1,3 ms. Le 40 kHz du rayonnement est filtré par la capacité C6.


Publie sue Magazine Electronique Pratique N°211 - 02 - 1997

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