E18-D80NK 3-80cm capteur de distance infrarouge

Le E18-D80NK est un capteur de proximité infrarouge à sortie numérique. Il détecte la présence d’un objet dans une zone allant de 3 à 80 cm, réglable, et la signale par un simple niveau logique que n’importe quelle carte Arduino peut lire sur une entrée numérique. C’est un détecteur de présence, pas un télémètre : il ne renvoie pas une distance en centimètres, mais un état, « objet détecté » ou « rien devant le capteur ».

Son corps cylindrique est fileté sur toute sa longueur : il se visse dans une paroi percée ou dans un support, et les deux écrous fournis le bloquent en position. La détection se fait dans l’infrarouge à 940 nm, ce qui la rend peu sensible à l’éclairage ambiant ordinaire. Le câble se termine par trois fils dénudés, prêts à être raccordés à une carte.

Caractéristiques techniques

Brochage et câblage

Le capteur n’a pas de connecteur : le câble se termine par trois fils dénudés, et l’étiquette fixée sur le câble rappelle l’affectation des couleurs. Celle-ci peut varier d’un fabricant à l’autre ; sur la plupart des modèles, dont celui de la photo :

• marron : alimentation, à relier au 5 V de la carte ;
• bleu : masse, à relier au GND de la carte ;
• noir : sortie numérique, à relier à une entrée de la carte.

Vérifier la couleur sur l’étiquette avant de mettre sous tension : une inversion entre l’alimentation et la masse détruit le capteur en quelques secondes.

Raccorder trois fils dénudés à une plaque d’essai

Un fil dénudé ne tient pas dans les trous d’une plaque d’essai. Le plus simple est de souder chaque fil sur une queue de câble de prototypage mâle, puis d’enficher ces cavaliers dans la plaque. Une soudure rapide et propre, avec un peu d’étain et de flux, suffit ; il vaut mieux étamer les brins avant de les souder pour éviter les brins volants qui créeraient un court-circuit entre deux fils voisins.

Sur un montage définitif, le capteur se raccorde aussi directement à un bornier à vis, ce qui évite la soudure et facilite le remplacement.

Le niveau de sortie selon la carte utilisée

La sortie est référencée à l’alimentation du capteur, donc au 5 V. Sur une carte en logique 3,3 V, il est prudent de mesurer au multimètre le niveau haut réellement présent sur le fil noir avant de le relier à une entrée : certains exemplaires délivrent une tension plus basse que leur alimentation, d’autres non. Le capteur lui-même se contente de son alimentation en 5 V.

Comment se règle la portée de détection

Le potentiomètre multitour situé à l’arrière du boîtier fixe le seuil de déclenchement entre 3 et 80 cm. La méthode la plus sûre consiste à placer un obstacle représentatif à la distance voulue devant la tête du capteur, puis à tourner le potentiomètre lentement jusqu’à ce que la sortie bascule. On vérifie la bascule en affichant l’état lu par la carte dans le moniteur série, ou plus simplement grâce au voyant présent à l’arrière de la plupart des exemplaires.

Deux éléments influencent fortement la portée réelle : la surface de l’objet et son inclinaison. Une surface claire et mate renvoie beaucoup d’infrarouge et se détecte de loin ; une surface noire, velours, mousse ou très inclinée en renvoie très peu et réduit la portée, parfois de moitié. Une vitre ou un film plastique transparent se comporte de la même manière. C’est la raison pour laquelle la portée annoncée est donnée « selon la surface de l’obstacle ».

Applications

• détection d’obstacle sur un petit robot roulant, avec réaction en moins de deux millisecondes ;
• comptage de pièces, de colis ou de passages sur un convoyeur ou un plan incliné ;
• détection de fin de course sur un portail, un tiroir, un rideau ou un volet motorisé ;
• déclenchement automatique d’un éclairage, d’une alarme ou d’un compteur à l’approche ;
• barrière de sécurité logique autour d’une machine, en secours d’un contact mécanique ;
• détection de niveau dans une trémie ou un réservoir, au-dessus d’une zone d’accès.

Mini-projet : détecter un obstacle et déclencher une alerte

Le programme ci-dessous lit la sortie du capteur et fait sonner un buzzer dès qu’un objet entre dans la zone réglée, tout en affichant l’état dans le moniteur série de l’IDE Arduino. C’est la brique de base d’un robot éviteur d’obstacles : il suffira ensuite de remplacer le buzzer par la commande des moteurs.

Matériel nécessaire

• une carte Arduino Uno R3 et son câble USB ;
• une plaque d’essai de 830 points ;
• trois cavaliers de prototypage mâle pour raccorder les fils du capteur ;
• un buzzer actif de 5 V ;
• le capteur E18-D80NK et ses deux écrous.

Câblage

• fil marron du capteur vers la sortie 5 V de la carte ;
• fil bleu du capteur vers une masse de la carte ;
• fil noir du capteur vers l’entrée numérique D2 ;
• broche positive du buzzer vers la sortie numérique D8, broche négative vers la masse.

Programme

/*
 * Detection d'obstacle avec un capteur infrarouge E18-D80NK
 * Composants, brochage et fiche complete : www.marocproduits.com
 * Sortie NPN : niveau BAS quand un objet est dans la zone de detection
 */
const int BROCHE_CAPTEUR = 2;
const int BROCHE_BUZZER  = 8;
void setup() {
  pinMode(BROCHE_CAPTEUR, INPUT);
  pinMode(BROCHE_BUZZER, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("Detection d'obstacle prete");
}
void loop() {
  int etat = digitalRead(BROCHE_CAPTEUR);
  if (etat == LOW) {
    digitalWrite(BROCHE_BUZZER, HIGH);
    Serial.println("Obstacle detecte");
  } else {
    digitalWrite(BROCHE_BUZZER, LOW);
  }
  delay(100);
}

Ce que l’on doit observer

Au repos, le moniteur série ne reçoit rien et le buzzer reste muet. En approchant la main devant la tête du capteur, la ligne « Obstacle detecte » apparaît et le buzzer sonne ; en éloignant la main, il se tait. Si le buzzer sonne en permanence, la portée est réglée trop haut ou un objet se trouve déjà dans la zone : tourner le potentiomètre dans l’autre sens. Si rien ne se déclenche, vérifier l’ordre des fils, puis réduire la portée jusqu’à obtenir la bascule en approchant la main à quelques centimètres.

Capteur infrarouge ou capteur à ultrasons ?

Le E18-D80NK répond par un état, pas par une mesure. Il est rapide, insensible à la couleur sauf pour les surfaces très absorbantes, et ne craint pas les parois latérales. En contrepartie, il ne sait pas dire si l’objet est à 10 cm ou à 70 cm, et il ignore les surfaces transparentes.

Un capteur à ultrasons comme le HC-SR04 fait le travail inverse : il mesure une distance en centimètres et détecte aussi le verre, mais il est plus lent, sensible aux parois latérales et gêné par les matériaux mous qui absorbent le son. Pour une mesure chiffrée, c’est l’ultrason qu’il faut ; pour une détection d’obstacle rapide et bon marché, le E18-D80NK suffit.

Questions fréquentes

Le capteur donne-t-il une distance en centimètres ?

Non. Sa sortie est binaire : elle change d’état dès qu’un objet entre dans la zone réglée. Aucun programme ne pourra en extraire une distance, quelle que soit la formule utilisée. Pour obtenir une valeur en centimètres, il faut un capteur à ultrasons ou un télémètre à laser.

Comment régler précisément la portée ?

Placer l’objet à la distance souhaitée devant la tête, puis tourner le potentiomètre multitour à l’arrière avec un petit tournevis, lentement, jusqu’à la bascule. Vérifier ensuite que l’objet éloigné fait bien retomber la sortie au repos. Une zone trop large détecte le sol, le cadre de la porte ou le support lui-même et déclenche sans arrêt.

Le capteur déclenche sans raison, que faire ?

Vérifier dans l’ordre : la portée est réglée trop haut et détecte un élément fixe du décor ; une surface réfléchissante se trouve dans l’axe du capteur ; le capteur reçoit le soleil de face, ce qui sature son récepteur ; l’alimentation est prise sur un fil trop fin, ce qui provoque des microcoupures au moment où le capteur consomme plus de courant. Éloigner le capteur de quelques centimètres de toute paroi, une surface blanche placée juste derrière la tête provoquant un retour direct du faisceau.

Résiste-t-il à la pluie ou à la poussière ?

Le câble sort directement du corps du capteur, sans presse-étoupe ni joint : le modèle n’est pas prévu pour être exposé à l’eau. En extérieur, il doit être monté sous un abri ou dans un boîtier qui le protège des projections, en laissant la face avant dégagée. Un montage à l’extérieur sans protection prend l’eau par la jonction entre le câble et le boîtier et tombe en panne rapidement.

Peut-on alimenter le capteur à distance de la carte ?

La consommation atteint 100 mA, ce qui reste faible : une alimentation de 5 V régulée en bout de ligne convient, et un câble de plusieurs mètres ne pose pas de problème particulier. Le signal, lui, reste un niveau logique à front rapide : sur une longue liaison, un câble blindé ou une paire torsadée limitent les déclenchements parasites.

Le capteur est-il fourni avec son câble ?

Oui : le câble est moulé sur le corps du capteur et ne se démonte pas. Seuls les trois fils dénudés sont à raccorder. Le capteur est livré avec ses deux écrous de fixation et son étiquette de câblage ; la visserie de support et le support lui-même ne sont pas inclus.

À combiner avec

• Arduino Uno R3 avec câble USB — la carte qui lit la sortie du capteur et commande le reste du montage.
• Plaque d’essai 830 points — pour monter le câblage et les essais sans soudure.
• Câbles de prototypage mâle-mâle — à souder au bout des trois fils dénudés du capteur pour les enficher dans la plaque.
• Buzzer actif 5 V — l’alerte sonore du mini-projet, sans résistance ni transistor de commande.
• Module 1 relais 5 V — pour commander un éclairage, un moteur ou une gâche à la détection.
• Servomoteur SG90 — pour faire pivoter le capteur et balayer un secteur plutôt qu’un seul axe.
• Moteur avec roue — la base roulante d’un robot éviteur d’obstacles piloté par ce capteur.
• Capteur à ultrasons HC-SR04 — quand la distance en centimètres est nécessaire, en complément de la détection d’obstacle.
• Capteur d’obstacle infrarouge — la version courte portée et économique, pour une détection de proximité immédiate.