Photo résistance LDR

La photo-résistance LDR est le composant qui donne une information de lumière à un montage électronique : sa valeur en ohms n’est pas fixe, elle diminue quand l’éclairement augmente. Dans une pièce sombre elle se comporte presque comme un isolant, sous une lampe elle laisse passer le courant. C’est la façon la plus simple de savoir si un lieu est éclairé, sans capteur ni bus de communication.

Ce modèle est la photo-résistance ronde de 5 mm à deux pattes traversantes, en sulfure de cadmium, la taille qui se plante directement sur une plaque d’essai. Elle ne porte aucune polarité : les deux pattes sont interchangeables, et il n’y a rien à respecter dans le sens du montage. Sa face sensible est le serpentin métallique visible sur le dessus — c’est lui qui capte la lumière.

À quoi sert une photo-résistance

• Détecter la nuit — allumer une enseigne, une veilleuse ou une lampe d’extérieur dès que l’éclairement tombe sous un seuil, et l’éteindre au matin.
• Compter — un objet qui passe devant la LDR masque la lumière : on obtient un compteur de pièces ou de tours sur un convoyeur, sans contact.
• Piloter un éclairage public ou d’escalier — au lieu d’un minuteur, on suit la lumière réelle de la journée, y compris par temps couvert.
• Mesurer une luminosité — associée à une carte, elle donne un relevé grossier mais exploitable pour un afficheur ou un enregistrement sur de longues durées.
• Alarmer — une armoire ouverte, un couvercle levé, un faisceau coupé : le changement de résistance déclenche un avertissement.
• Asservir — fermer des volets, moduler un affichage ou régler la luminosité d’un rétroéclairage selon la lumière ambiante.

Caractéristiques techniques

Le délai de quelques dizaines de millisecondes est la limite à connaître : la LDR est parfaite pour suivre l’éclairage d’une pièce, jamais pour détecter un flash ou un objet qui défile vite. Dans ce dernier cas, une photodiode ou un capteur optique à faisceau est plus adapté.

La face ne porte aucune sérigraphie : identifier le palier par la mesure

Contrairement à une résistance ordinaire, une photo-résistance ne se lit pas au code couleur : le modèle exact n’est pas imprimé sur le boîtier. Toute la série 5 mm partage le même gabarit et les mêmes limites électriques, seule change la plage de résistance sous un éclairement donné. Les paliers de la série se répartissent ainsi, pour une mesure à 10 lux :

Ce qui compte pour la suite du montage n’est donc pas le numéro de modèle, mais trois chiffres à relever soi-même : la valeur à la lumière de la pièce, la valeur sous une lampe rapprochée, et la valeur couverte par un doigt. Un multimètre numérique posé en ohmmètre sur les deux pattes donne ces trois valeurs en une minute, et c’est le programme du mini-projet plus bas qui les donne encore plus commodément, à l’écran.

Deux points pratiques pour cette mesure : la valeur continue de bouger quelques secondes après un changement d’éclairement — il faut laisser le composant se stabiliser avant de lire ; et la lumière du jour qui entre par une fenêtre est bien plus forte que celle d’une ampoule, sans que l’œil le perçoive. La mesure sert justement à le constater.

Le montage de base : le diviseur de tension

Une résistance seule ne se lit pas par une entrée de carte : il faut la convertir en tension. On place la LDR en série avec une résistance fixe entre l’alimentation et la masse, et on mesure le point du milieu. C’est le montage de tous les capteurs résistifs.

La tension lue suit la formule du diviseur : 5 V × R ÷ (R + valeur de la LDR). Si la LDR est éclairée, sa résistance devient faible devant R et la tension lue monte vers 5 V ; si l’obscurité la fait grimper à plusieurs MΩ, la tension s’effondre vers 0 V. Une résistance de 10 kΩ convient aux paliers les plus sensibles comme au palier courant : avec une LDR entre 5 et 20 kΩ sous éclairage normal, la tension lue balaie alors une grande partie de la plage de mesure au lieu de rester collée à une extrémité.

Mini-projet : une veilleuse automatique

La carte allume une LED quand la lumière tombe sous un seuil et l’éteint quand le jour revient. Deux seuils distincts évitent le clignotement : entre les deux, la veilleuse garde son état, exactement comme un interrupteur crépusculaire du commerce.

Ce qu’il faut

Le câblage

Le nœud de mesure est donc un point unique qui réunit trois choses : une patte de la LDR, une patte de la résistance de 10 kΩ et le fil qui part vers A0. C’est le montage du diviseur de tension, rien de plus. Pour la LED, le sens compte : patte longue du côté de la sortie, patte courte vers la masse.

Le programme

À copier dans l’IDE Arduino, puis à téléverser sur la carte :

/*
 * Veilleuse automatique a photoresistance LDR
 * Carte : Arduino Uno R3
 * Montage : LDR entre 5V et A0, resistance de 10 kohms entre A0 et GND
 *           LED sur D9 avec sa resistance de 330 ohms
 * La sortie serie affiche la mesure : ouvre le moniteur serie a 9600 bauds
 * pour lire la valeur et regler les deux seuils.
 *
 * Composants, brochage et fiche complete : www.marocproduits.com
 */
const byte LED = 9;
// Deux seuils : la valeur 0 correspond au noir complet et 1023 a la
// lumiere maximale lue par la carte (10 bits, de 0 a 1023).
const int SEUIL_NUIT = 500;   // en dessous, il fait sombre
const int SEUIL_JOUR = 620;   // au dessus, il fait jour
bool allumee = false;
void setup() {
  pinMode(LED, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
}
void loop() {
  int mesure = analogRead(A0);
  if (mesure / SEUIL_JOUR != 0) {          // mesure au moins egale a SEUIL_JOUR
    allumee = false;                       // il fait jour
  } else if (mesure / SEUIL_NUIT == 0) {   // mesure plus petite que SEUIL_NUIT
    allumee = true;                        // il fait nuit
  }
  digitalWrite(LED, allumee);
  Serial.print("mesure = ");
  Serial.println(mesure);
  delay(100);
}

Comment ça marche

• analogRead(A0) renvoie une valeur de 0 à 1023 proportionnelle à la tension du nœud de mesure : 0 quand la LDR est très résistante, une valeur élevée quand elle est éclairée.
• Le test mesure / SEUIL_JOUR != 0 vaut vrai dès que la mesure atteint 620 : la division entière donne zéro tant que la mesure est plus petite, et un résultat non nul dès qu’elle atteint le seuil. Le même raisonnement, inversé, sert pour la nuit.
• Les deux seuils créent l’hystérésis : entre 500 et 619, aucune des deux conditions n’est vraie et la veilleuse ne change pas d’état. C’est ce qui empêche la LED de battre quand la lumière de la pièce oscille autour d’une seule valeur.
• La cadence est volontairement lente — dix lectures par seconde. Elle suffit largement pour l’éclairage d’une pièce et cela laisse le composant se stabiliser entre deux mesures.

Régler les seuils sur la lumière réelle du lieu

Les valeurs 500 et 620 sont un point de départ, pas une vérité : elles dépendent du palier de la photo-résistance, de la résistance fixe et surtout de l’endroit où l’on place le capteur. La marche à suivre tient en trois temps :

Un capteur placé face à la fenêtre allumera la veilleuse beaucoup plus tard qu’un capteur posé sous une étagère : c’est le placement, plus que le réglage, qui décide du moment de la bascule.

Variantes

Questions fréquentes

La photo-résistance a-t-elle un sens de branchement ?

Non. Les deux pattes sont identiques électriquement : le composant fonctionne dans les deux sens, et inverser le montage ne change que la valeur lue, pas la façon de l’interpréter. C’est une différence notable avec une LED ou une diode, où le sens est impératif.

Peut-on la brancher directement entre une entrée et la masse ?

Non. Une résistance seule ne produit pas de tension : sans courant qui la traverse, la mesure ne veut rien dire. Il faut la résistance fixe du diviseur, en série entre l’alimentation et la masse, pour que la variation de résistance devienne une variation de tension lisible.

Quelle valeur choisir pour la résistance fixe ?

Une valeur du même ordre de grandeur que la résistance de la LDR sous l’éclairage qui nous intéresse — le plus souvent 10 kΩ. C’est ce qui fait balayer la plus grande partie de la plage de mesure. Prendre une valeur dix fois trop grande colle la lecture près de zéro ; une valeur dix fois trop petite la colle près du maximum : dans les deux cas, on perd la résolution là où l’on en a besoin.

Pourquoi ma mesure ne descend-elle pas à zéro dans le noir ?

Parce que la résistance à l’obscurité n’est pas infinie : elle reste de l’ordre du mégohm, et le diviseur laisse encore passer un peu de courant. Il reste donc toujours une valeur résiduelle en bas de l’échelle. C’est normal, et le réglage des seuils se fait justement sur ces valeurs réelles plutôt que sur les extrémités théoriques.

Le composant est-il sensible à la chaleur ?

Oui, comme tout semi-conducteur : à éclairement égal, une LDR chaude affiche une résistance un peu plus faible. La dérive reste faible dans les conditions d’un montage intérieur, mais elle explique qu’un capteur placé près d’une source de chaleur ne donne pas exactement la même lecture qu’un capteur à l’ombre. La plage de service annoncée va de −30 °C à +70 °C.

Faut-il la protéger de la lumière ambiante ?

Non, c’est justement son rôle de la recevoir. En revanche, pour une détection de passage ou de position, il faut orienter la face sensible vers la source et masquer le reste : un tube opaque court autour du composant évite que la lumière du plafond ne noie le signal. C’est la même précaution que pour n’importe quel capteur optique.

Existe-t-il des modèles plus rapides ?

Oui : la photodiode et le phototransistor, dont le temps de réponse se compte en microsecondes, sont préférés dès qu’il faut détecter un événement bref — flash, objet rapide sur un convoyeur, transmission de données. La LDR garde l’avantage d’être simple, bon marché, sans polarité et directement lisible par une entrée analogique.

À combiner avec

Ce composant ne s’emploie jamais seul : il lui faut une résistance fixe pour former le diviseur, et une carte pour lire le résultat. Le KIT Starter réunit la carte, la plaque d’essai, les fils et un jeu de résistances — la photo-résistance vient s’y ajouter et le montage de la veilleuse se fait sans rien racheter d’autre. Pour travailler sans souder, la plaque d’essai 400 points et les fils de prototypage mâle-mâle sont les deux accessoires indispensables.

Côté mesure, un multimètre numérique permet de relever les trois valeurs du composant avant même de brancher la carte. Et si l’objectif est de commander une lampe plutôt qu’un voyant, le module 1 relais 5 V transforme le montage en interrupteur crépusculaire, tandis qu’un module capteur de lumière à photo-résistance offre la même fonction avec un seuil réglable à la vis, sans programme.