mercredi 4 mars 2015

Construction d'un détecteur de fumée optique rudimentaire

Aujourd'hui, je vous explique comment j'ai fabriqué un appareil très simple qui est capable de détecter la présence de fumée.  Je précise immédiatement qu'il s'agit uniquement d'une petite expérience scientifique visant a mieux comprendre comment ça fonctionne:  pour vous sauver la vie en cas d'incendie, vous devez utiliser un véritable détecteur de fumée certifié et non le bidule que je vous propose de bricoler ici!


Il existe principalement deux types de détecteurs de fumée:  les détecteurs par ionisation et les détecteurs optiques.  Puisque les détecteurs par ionisation nécessitent l'utilisation d'une substance radioactive qu'on trouve difficilement à la quincaillerie de votre quartier, mon détecteur de fumée sera bien sûr de type optique.

Principe de fonctionnement

La fumée diffuse la lumière; ce que ça signifie, c'est qu'elle réémet dans toutes les directions la lumière qu'elles reçoit.  C'est pour cette raison qu'un rayon laser qui aurait été invisible dans de l'air pur devient visible en traversant de la fumée:  lorsque la lumière du laser rencontre une particule présente dans la fumée, elle est réémise dans une direction aléatoire, et une partie de cette lumière atteint vos yeux.

Le détecteur de fumée optique est constitué d'une source de lumière et d'un détecteur.  En situation normale, peu ou pas de lumière n'atteint le détecteur, puisque ce dernier n'est pas directement placé dans le faisceau lumineux.  Mais si de la fumée entre dans le détecteur, une partie de la lumière sera diffusée vers le capteur.

Comme source de lumière, j'ai utilisé une LED bleue, car le bleu est plus diffusé que le vert ou le rouge (c'est d'ailleurs pour cette raison que le ciel est bleu!).  Puisque je l'alimentais avec une tension de 5 V, j'ai protégé la LED avec une résistance de 120 ohms.

Comme détecteur, j'ai utilisé une photorésistance (un phototransistor aurait été parfaitement approprié aussi).  C'est le modèle KE-10720 fabriqué par Waitrony, mais je ne crois pas que ça ait une grande importance.

J'ai placé la LED à l'extrémité d'un tube de plastique transparent afin qu'elle éclaire l'intérieur de ce tube.  J'ai installé la photorésistance à l'extrémité d'un deuxième tube de plastique, et j'ai placé les deux tubes à angle droit l'un par rapport à l'autre.


J'ai recouvert le tout de ruban gommé noir pour éviter des interférences causées par l'éclairage ambiant.




En absence de fumée, la photorésistance avait une valeur d'environ 800 kΩ.  En faisant pénétrer un peu de fumée à l'intérieur du tube (au moyen d'une simple allumette que je venais d'éteindre) la résistance passait en-dessous des 200 kΩ, pour graduellement remonter à sa valeur initiale pendant que la fumée se dissipait. 


Maintenant qu'on a constaté que le concept fonctionne, on peut toujours, si on le désire, utiliser un Arduino ou un autre microcontrôleur pour actionner une alarme visuelle et/ou sonore lorsque de la fumée est détectée.

Voici ci-contre le circuit que j'ai utilisé; un haut-parleur (ou un piézo) est branché à la pin 10 et sera actionné par la fonction "Tone".  J'ai placé ma photorésistance en série avec une résistance fixe de 330 kΩ (cette valeur n'a pas à être précise:  choisissez une résistance qui se situe quelque part entre les deux valeurs extrêmes de votre photorésistance).  Et la LED est alimentée par la sortie 5 V de l'Arduino, avec une résistance de protection de 120 Ω.

Le sketch est présenté ci-dessous.  Si le seuil est correctement réglé,  une simple allumette qu'on vient d'éteindre et qu'on place sous l'ouverture du tube déclenche l'alarme presque instantanément.  Cette alarme retentit pendant plusieurs dizaines de secondes, le temps que la fumée à l'intérieur du dispositif se soit dissipée.





Yves Pelletier (Twitter: @ElectroAmateur)

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