Photodiode à sorties analogiques 08049

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1 Présentation Photodiode à sorties analogiques NOTICE Retrouvez l ensemble de nos gammes sur : ÉQUIPEMENT PÉDAGOGIQUE SCIENTIFIQUE DIDACTIK CS SARREGUEMINES Cedex France Tél. : Fax : education-france@pierron.fr 1

2 Présentation 1 - Introduction Ce dispositif vous permettra d obtenir des figures de diffraction et d interférences sur votre ordinateur. Une photodiode est disposée à l intérieur d un boîtier, derrière une fente étroite pour limiter l influence de la lumière ambiante. Elle peut être déplacée sur toute la longueur de la fente, au moyen d un curseur. L appareil devra être placé à la sortie d un dispositif optique permettant d obtenir une figure de diffraction ou d interférences. Les 2 sorties analogiques permettent de transmettre au PC, via une interface d acquisition, la position de la photodiode par rapport à une position référence d une part, et l intensité lumineuse qu elle a reçue, d autre part. L appareil peut être utilisé sur un support plan ou être positionné sur un statif. 2 - Contenu de l emballage une photodiode sur support un transformateur secteur une notice Caractéristiques Alimentation : 8 à 12 V (transformateur secteur livré) Sorties analogiques : 0-5 V Facteurs de conversion : Position : 1 V correspond à 1 cm Intensité lumineuse : 1 V correspond à 437 lux (précision : ±10%) Fenêtre d ouverture exploitable : 50 mm Sélecteur de gain Sélecteur de mode linéaire ou logarithmique Raccordement sur douilles double puits Ø 4 mm Dimensions (Lxlxe) : 130 x 80 x 36 mm

3 Descriptif Sélecteur de modes linéaire / logarithmique Orifice de fixation sur un statif Curseur de déplacement de la photodiode Sélecteur de gain Fenêtre d ouverture Sortie analogique (Intensité lumineuse captée par la photodiode) Sortie analogique (position de la photodiode) Vis de serrage sur le statif Connecteur pour le branchement de l adaptateur secteur Utilisation Au préalable, réaliser un montage permettant d obtenir une figure d interférences ou une figure de diffraction. Positionner la photodiode à hauteur de la figure obtenue. Veillez à ce que cette figure soit bien «emprisonnée» dans la fenêtre d ouverture de l appareil ; pour cela il faudra ajuster la distance entre le montage et la photodiode. Connecter les 2 sorties analogiques de la photodiode sur 2 entrées en tension (0-5 V) d une interface. Vérifier que le curseur est placé à l une ou l autre des extrémités de la rainure sur laquelle il se déplace. Sélectionner le mode «Linéaire» ou «Logarithmique». Sélectionner un niveau de gain. Mettre en marche l appareil. Déplacer le curseur lentement et observer la courbe obtenue sur l écran du PC, relié à l interface. 3

4 Utilisation En fonction de la courbe obtenue, il se pourrait qu il faille modifier des réglages au niveau du mode et du gain pour obtenir la courbe la plus explicite possible : le gain permet d accentuer la force du signal reçu ; le mode linéaire est le mode où la tension émise par la diode est directement proportionnelle à l intensité lumineuse reçue ; le mode logarithmique permet d accentuer de façon mathématique la tension correspondant aux signaux de faible intensité lumineuse sans pour autant saturer les signaux d intensité lumineuse moyenne. À noter que la dynamique du capteur, à savoir l entendue des tonalités perceptibles par le capteur (des tonalités les plus sombres au tonalités les plus claires), est bien inférieure à celle de l oeil. Ainsi, si l oeil peut déceler à la fois des intensités lumineuses faibles et d autres fortes, le capteur sera quant à lui limité à une certaine plage d intensités lumineuses. En dehors de cette plage ou il y a saturation ou il y a non détection. Pour ce dispositif, la photodiode (le capteur) a été choisie pour pouvoir percevoir des signaux faibles. S agissant des signaux d intensité lumineuse élevée, le capteur saturera. Exemples : Obtention d une figure de diffraction Objectif : Calcul de l épaisseur d un fil fin par l étude de la figure de diffraction associée. Matériel utilisé : Photodiode à sortie analogique ref TP Diffraction ref Laser mixte ref Centrale d acquisition SYSAM-SP5 ref Logiciel d acquisition Latis-Pro ref Supports élévateur ref Statif SYSDIDAC ref Des cordons de raccordement double puits

5 Utilisation Mise en oeuvre Positionner le laser sur un support élévateur, et le mettre en marche.! Veillez à ce qu aucun élève ne se situe sur la trajectoire du faisceau laser et/ou qu aucune réflexion parasite ne puisse être dirigée dans la direction des élèves. Positionner le TP-Diffraction sur le second support élévateur à l avant du laser. Régler la hauteur du support élévateur pour que le faisceau laser vienne frapper l un des 6 fils à mi-hauteur. Fixer la photodiode sur le statif et positionnez-la de sorte que le faisceau laser vienne s introduire dans la fenêtre d ouverture. Aligner le dispositif pour que la tâche centrale de la figure de diffraction se situe au milieu de la fenêtre d ouverture de la photodiode. Ajuster la distance entre le fil et la photodiode pour qu un maximum de la figure de diffraction soit emprisonnée sur toute la largeur de la fenêtre d ouverture. Mesurer la distance entre le fil et la photodiode. Placer le curseur de déplacement de la photodiode sur la graduation 0. Connecter la sortie analogique Position de la photodiode sur une des entrées analogiques de la SYSAM-SP5 (entrée EA0 par exemple). Connecter la sortie analogique Intensité lumineuse captée par la photodiode sur une autre entrée analogique de la SYSAM-SP5 (entrée EA1 par exemple). Lancer le logiciel Latis-Pro. Dans Latis-Pro : Sélectionnez les entrées analogiques EA0 et EA1 Sélectionner le mode d acquisition «XY» Choisir l entrée EA0 en abscisse Au niveau des paramètres de variation, choisir EO comme référence et renseigner une variation de 400 µv Sélectionner un gain et un mode (linéaire ou logarithmique) arbitrairement. Cliquer sur le bouton Acquisition dans Latis-Pro. Déplacer lentement et régulièrement le curseur sur toute sa course. Contrôler l écran du PC pour vous assurer que la courbe est bien tracée au fur et à mesure que le curseur est déplacé. Lorsque le curseur est arrivé en fin de course, appuyez sur la touche ECHAP du clavier pour mettre fin à l acquisition, au sein de Latis-Pro. En fonction de la courbe ajuster le gain ou le mode pour obtenir le tracé souhaité. 5

6 Utilisation Exemples de tracés obtenus Données : rr Longueur d onde : 650 nm rr Distance Fil-Photodiode : 0,85 m Gain : 0 - Mode linéaire Gain : 0 - Mode logarithmique Gain : 25% - Mode linéaire Gain : 25% - Mode logarithmique Gain : 50% - Mode linéaire Gain : 50% - Mode logarithmique On constate que, comme indiqué précédemment, le mode logarithmique permet d accentuer les signaux de faible intensité, et le gain augmente, quant à lui, la force du signal reçu

7 Utilisation Interprétation des tracés : À partir de ces courbes, il va pouvoir être possible de déterminer l épaisseur du fil. Pour cela on utilisera la formule : e = 2.λ.D d où e : épaisseur du fil λ : longueur d onde D : distance fente - écran d : largeur du pic central Puisque la longueur d onde du laser λ est une des données de l expérience, et que la distance D a été mesurée, il ne reste plus qu à retrouver graphiquement la largeur du pic central à partir des tracés précédents. Il faudra donc déterminer les abscisses correspondant aux extrémités du pic central et les convertir en mètres (à l aide du facteur de conversion) pour obtenir la valeur de d. Ci-dessous les résultats obtenus à partir des courbes de la page précédentes : Gain et mode d mesurée e calculée (en mm) (en µm) Gain 0 - Mode linéaire 11,9 93 Gain 0 - Mode logarithmique 12,7 87 Gain 25% - Mode linéaire 12,8 86 Gain 25% - Mode logarithmique 13,4 83 Gain 50% - Mode linéaire 13,2 84 Gain 50% - Mode logarithmique 13,7 81 e théorique (en µm) 80 7

8 Entretien et Garantie Entretien Aucun entretien particulier n est nécessaire au fonctionnement de votre appareil. Toutes les opérations de maintenance ou de réparation doivent être réalisées par PIERRON ÉDUCATION. En cas de problème, n hésitez pas à contacter le Service Clients. Garantie Les matériels livrés par PIERRON ÉDUCATION sont garantis, à compter de leur livraison, contre tous défauts ou vices cachés du matériel vendu. Cette garantie est valable pour une durée de 2 ans après livraison et se limite à la réparation ou au remplacement du matériel défectueux. La garantie ne pourra être accordée en cas d avarie résultant d une utilisation incorrecte du matériel. Sont exclus de cette garantie : la verrerie de laboratoire, les lampes, fusibles, tubes à vide, produits, pièces d usure, matériel informatique et multimédia. Certains matériels peuvent avoir une garantie inférieure à 2 ans, dans ce cas, la garantie spécifique est indiquée sur le catalogue ou document publicitaire. Le retour de matériel sous garantie doit avoir notre accord écrit. Vices apparents : nous ne pourrons admettre de réclamation qui ne nous serait pas parvenue dans un délai de quinze jours après livraison au maximum. À l export, ce délai est porté à un mois. La garantie ne s appliquera pas lorsqu une réparation ou intervention par une personne extérieure à notre Société aura été constatée. ÉQUIPEMENT PÉDAGOGIQUE SCIENTIFIQUE DIDACTIK CS SARREGUEMINES Cedex France Tél. : Fax : education-france@pierron.fr