Qu’est-ce qu’un capteur infrarouge ?
Les capteurs infrarouges détectent les rayons lumineux dans le domaine de l’infrarouge. La couleur et les caractéristiques de la lumière varient en fonction de sa longueur d’onde. L’on considère que la longueur d’onde de la lumière visible se situe entre 400 et 800 nm, et que toute autre longueur d’onde n’est pas visible à l’œil. Pour l’œil humain, les rayons lumineux d’une longueur d’onde d’environ 400 nm apparaissent violets et les rayons lumineux d’une longueur d’onde d’environ 800 nm apparaissent rouges.
Les rayons lumineux invisibles d’une longueur d’onde inférieure ou égale à 400 nm sont appelés rayons ultraviolets, tandis que les rayons lumineux d’une longueur d’onde supérieure ou égale à 800 nm sont appelés rayons infrarouges. Les capteurs infrarouges sont des capteurs qui détectent les rayons infrarouges susmentionnés. Outre la détection des rayons infrarouges, il existe également des méthodes qui émettent des rayons infrarouges et détectent les ondes réfléchies.
Utilisations des capteurs infrarouges
Les capteurs infrarouges sont utilisés de diverses manières dans les produits de consommation. Une utilisation typique est celle des télécommandes de téléviseurs. Le capteur infrarouge du téléviseur reçoit les signaux de fonctionnement de la télécommande. Cette utilisation met à profit les propriétés invisibles de la lumière infrarouge.
Les capteurs infrarouges sont également utilisés dans les thermomètres. La température est détectée grâce à la propriété suivante : plus la substance est chaude, plus elle émet de lumière infrarouge. Comme les températures peuvent être détectées rapidement et sans contact, ces capteurs ont été utiles lors de l’apparition de maladies infectieuses. Dans les domaines industriels, les capteurs infrarouges ont un large éventail d’utilisations, y compris dans l’exploration spatiale et dans le domaine militaire.
Types de capteurs infrarouges
Les capteurs infrarouges font l’objet de recherches actives et sont disponibles dans divers matériaux. Le principe est principalement divisé en types thermiques et quantiques. Les longueurs d’onde infrarouges sont classées en infrarouge proche, infrarouge moyen et infrarouge lointain, et chaque capteur a son propre domaine d’expertise.
1. Capteurs infrarouges de type thermique
Un exemple typique de capteur infrarouge de type thermique est le type pyroélectrique. Les capteurs infrarouges pyroélectriques sont fabriqués à partir de céramiques pyroélectriques ferroélectriques et utilisent l’effet pyroélectrique. Lorsque le capteur est chauffé par un rayonnement infrarouge, la quantité de charge sur la céramique change en raison de l’effet pyroélectrique. Le courant qui traverse le capteur est détecté en fonction de la quantité de charge modifiée.
Même le plus petit rayonnement infrarouge émis par le corps humain peut être détecté. Les capteurs à thermopile sont un autre type de capteur thermique. Les thermopiles sont des capteurs thermoélectromoteurs qui se composent de plusieurs thermocouples et convertissent l’énergie thermique du rayonnement infrarouge en force électromotrice.
2. Capteurs infrarouges de type quantique
Les capteurs infrarouges quantiques sont des capteurs qui détectent l’énergie de la bande interdite sous forme de courant électrique. Le mécanisme est le même que celui des panneaux solaires, qui sont fabriqués à partir de matériaux comportant des éléments qui génèrent de l’électricité aux longueurs d’onde infrarouges. Si la sensibilité de détection est 100 à 1 000 fois supérieure à celle des capteurs thermiques, le capteur lui-même génère de la chaleur et doit donc être suffisamment refroidi.
Autres informations sur les capteurs infrarouges
1. Inconvénients des capteurs infrarouges
Les capteurs infrarouges peuvent présenter des dysfonctionnements ou des défaillances. Les cas de dysfonctionnement sont les suivants : lorsque le capteur est bloqué par un objet qui ne transmet pas le rayonnement infrarouge lointain, comme le verre ou l’acrylique, ou lorsque l’objet détecté est à peine en mouvement.
Les portes automatiques en sont un exemple. Les portes automatiques détectent les objets en fonction du taux de changement de la quantité de réflexion infrarouge. En raison de son principe, elles fonctionnent mal si vous portez des vêtements de la même couleur que le tapis ou si vous vous approchez doucement de la porte automatique.
Elles peuvent également dysfonctionner en raison de sources de chaleur autres que le corps humain, par exemple, la lumière du soleil ou à une lumière incandescente. Il arrive par ailleurs qu’elles dysfonctionnent en cas de changement soudain de température à proximité d’équipements de climatisation ou de chauffage.
2. Capteurs infrarouges et véhicules
La conduite de nuit augmente la probabilité d’accidents en raison de la mauvaise visibilité. Les capteurs infrarouges sont de plus en plus considérés comme les “nouveaux yeux” : ils permettent de résoudre les problèmes liés à la conduite de nuit et d’accroître la sécurité.
Systèmes de vision nocturne
Les capteurs infrarouges visualisent les piétons et autres objets et les affichent sur un écran. Avec les capteurs passifs, le rayonnement infrarouge lointain est détecté directement, de sorte qu’un éclairage lumineux n’est pas nécessaire. Les types actifs utilisent des lumières à infrarouge proche pour éclairer la route et une caméra infrarouge pour capturer la lumière réfléchie. GM et Honda utilisent la méthode de l’infrarouge lointain, tandis que Toyota a mis en pratique la méthode de l’infrarouge proche.
Surveillance du périmètre du véhicule
Des caméras infrarouges sont installées sur les quatre côtés du véhicule pour détecter les piétons dans les angles morts. Un système a été mis au point pour alerter le conducteur au démarrage du véhicule en cas de présence de piétons et le dissuader de démarrer le véhicule.
Systèmes de climatisation
Un système de contrôle de la climatisation a été mis au point. Il utilise le rayonnement infrarouge lointain émis par les occupants pour mesurer la température de la surface et commuter les sorties d’air.