Module Laser 6mm 650nm 5v

Le module laser KY-008 projette un point rouge net : une diode laser de 650 nm logée dans un cylindre en laiton de 6 mm, avec sa lentille de collimation. Il s’alimente en 5 V, consomme une trentaine de milliampères, et se commande par une seule broche — un niveau haut allume le faisceau, un niveau bas l’éteint.

C’est le composant des barrières et rideaux laser, des détecteurs de passage, des alarmes de porte et des repères d’alignement. Attention au vocabulaire, qui induit beaucoup d’acheteurs en erreur : ce module est un émetteur, il produit le faisceau. Il ne le détecte pas. Pour savoir si un faisceau est coupé, il faut en face un récepteur — une photorésistance, par exemple, ce que fait le montage décrit plus bas.

À quoi sert un module laser rouge 650 nm ?

• Barrière laser — un faisceau tendu d’un bout à l’autre d’un passage, et un détecteur en face : la traversée déclenche une alarme, un comptage ou l’arrêt d’une machine.
• Détection de passage — compter des pièces sur un convoyeur, repérer un objet qui franchit une ligne.
• Alarme d’ouverture — un faisceau le long d’une porte, d’un tiroir ou d’un portail, discret et invisible à distance.
• Repère d’alignement — tracer une ligne de référence sur un mur, un plan de travail ou un support, pour poser une étagère, un carrelage ou guider une découpe.
• Expériences d’optique — réflexion, réfraction, transmission par une fente ou un réseau, ou liaison optique rudimentaire entre un laser et une photorésistance.
• Repère de positionnement sur machine — matérialiser l’axe d’un outil sur un plan de travail avant une découpe.

Caractéristiques techniques

Brochage : trois broches, dont une seule compte

Le module porte trois broches au pas de 2,54 mm. La sérigraphie ne nomme que deux d’entre elles, et c’est ce qui provoque la confusion la plus fréquente sur ce module.

La broche du milieu n’allume rien

Beaucoup de notices, y compris un montage très repris sur les forums, expliquent de brancher le 5 V sur la broche du milieu et la commande sur S. Cela fonctionne en apparence — le faisceau s’allume bien — mais pas pour la raison annoncée : sur ce module, il n’y a aucun transistor de commande. Tout le courant de la diode passe par la broche S. Autrement dit, dans ce montage, c’est la sortie du microcontrôleur qui alimente réellement le laser, et la broche du milieu ne fait rien d’utile.

Deux câblages en découlent, et le choix dépend de l’usage :

• Faisceau allumé en permanence — broche S sur le rail 5 V, broche − sur la masse. C’est le montage à préférer pour une barrière ou un repère d’alignement : la diode est alimentée par le rail, aucune sortie du microcontrôleur n’est sollicitée, et la broche du milieu reste libre.
• Faisceau commandé par le programme — broche − sur la masse, broche S sur une sortie numérique : un niveau haut allume, un niveau bas éteint. À savoir avant de câbler : la diode consomme une trentaine de milliampères, alors qu’une sortie d’Arduino est donnée pour 20 mA. Cela fonctionne et c’est acceptable pour un essai ou un clignotement bref, mais c’est au-dessus de la valeur recommandée par le fabricant du microcontrôleur. Pour un montage définitif, passez par un transistor, voir la variante plus bas.

Dans les deux cas, la résistance de limitation de la diode est déjà en place à l’intérieur du cylindre en laiton : il n’y a aucune résistance à ajouter à l’extérieur.

Mini-projet : une barrière laser avec alarme

Le laser projette son point sur une photorésistance, à quelques dizaines de centimètres. Tant que le point tombe dessus, le montage reste silencieux ; dès qu’un objet ou une main coupe le faisceau, le buzzer retentit. C’est le montage de base des alarmes de porte et des compteurs de passage, et il se câble en un quart d’heure.

Ce qu’il faut

Le câblage

Le module LDR porte quatre broches, dont une sortie numérique D0 qui n’est pas utilisée ici : le seuil est calculé dans le programme, ce qui évite un réglage de potentiomètre sur la carte. Vérifiez l’ordre des broches imprimé sur votre module avant de brancher.

Le programme

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

/*
 * Barriere laser avec alarme - module laser KY-008 et module LDR
 * Carte : Arduino Uno R3
 *
 * Composants, brochage et fiche complete : www.marocproduits.com
 */
const byte PIN_LASER  = 7;   // broche S du module laser
const byte PIN_BUZZER = 8;   // buzzer actif
const byte PIN_LDR    = A0;  // sortie analogique du module LDR
// Seuil a regler sur place, voir la section "Le reglage" :
// affichez la mesure dans le moniteur serie avec le faisceau recu,
// puis avec le faisceau coupe, et placez le seuil entre les deux.
const int SEUIL = 500;
void setup() {
  pinMode(PIN_LASER, OUTPUT);
  pinMode(PIN_BUZZER, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);
  // Auto-test : trois clignotements du faisceau au demarrage.
  for (byte i = 0; i != 3; i = i + 1) {
    digitalWrite(PIN_LASER, HIGH);
    delay(150);
    digitalWrite(PIN_LASER, LOW);
    delay(150);
  }
  digitalWrite(PIN_LASER, HIGH);   // le faisceau reste allume ensuite
  Serial.println("Barriere laser prete.");
}
void loop() {
  int lumiere = analogRead(PIN_LDR);
  Serial.print("LDR = ");
  Serial.print(lumiere);
  Serial.print("   seuil = ");
  Serial.println(SEUIL);
  if (lumiere > SEUIL) {
    // Le faisceau atteint la photoresistance : rien a signaler.
    digitalWrite(PIN_BUZZER, LOW);
  } else {
    // Faisceau coupe : un objet ou une main est passe.
    digitalWrite(PIN_BUZZER, HIGH);
  }
  delay(100);
}

Comment ça marche

• Le laser est allumé par la sortie D7 : le programme le fait clignoter trois fois au démarrage, ce qui permet de vérifier d’un coup d’œil que la diode fonctionne et que le câblage de la masse est bon.
• analogRead(PIN_LDR) renvoie une valeur de 0 à 1023 qui suit la quantité de lumière reçue par la photorésistance. Le point du laser en produit beaucoup ; le reste de la pièce, beaucoup moins.
• La comparaison avec SEUIL décide seul : au-dessus, le faisceau est reçu et le buzzer se tait ; en dessous, le faisceau est coupé et le buzzer sonne.
• Le buzzer est un modèle actif : il contient son propre oscillateur, un simple niveau haut suffit donc à le faire sonner, sans avoir à générer une fréquence.

Le réglage

Deux réglages, dans cet ordre. D’abord la visée : le point du laser ne mesure que quelques millimètres et la photorésistance est petite, il faut donc aligner les deux pièces avec patience, à faible distance pour commencer, puis les écarter une fois le point bien centré. Fixez ensuite les deux modules pour que rien ne bouge — un déplacement de quelques degrés suffit à perdre l’alignement.

Ensuite le seuil, dans le moniteur série. Faisceau reçu, notez la valeur affichée ; coupez le faisceau avec la main, notez la seconde valeur ; placez le seuil entre les deux, plus près de la valeur « faisceau reçu ». Une valeur bien choisie laisse une marge confortable des deux côtés et rend le montage insensible à une variation d’éclairage de la pièce.

Variante : faire commuter un transistor au lieu de la sortie

Pour un montage qui doit durer, ou si le faisceau reste allumé de longues heures, la diode ne doit pas être alimentée par une sortie du microcontrôleur. Le montage habituel est un transistor NPN monté en interrupteur : la sortie numérique attaque la base par une résistance de 1 kΩ, l’émetteur va à la masse, et le collecteur établit le 5 V sur la broche S du module. C’est le circuit que l’on retrouve sur tout module relais, et il permet de commander d’autres charges en même temps — une gâche, une lampe, un avertisseur.

L’autre solution, plus simple encore, consiste à brancher la broche S directement sur le rail 5 V quand le faisceau n’a pas besoin d’être éteint par le programme.

Points d’attention

• Sécurité oculaire, avant tout le reste. Un faisceau de quelques milliwatts ne s’arrête pas à la cornée et peut endommager la rétine. Ne dirigez jamais le module vers un œil, vers une personne ou un animal, et pas davantage vers un véhicule. Le réflexe de clignement ne protège pas d’un regard direct soutenu.
• Attention aux reflets. Un miroir, une vitre, une pièce métallique polie ou l’écran d’un téléphone renvoient le faisceau ailleurs que là où vous le visez. Pendant la mise au point, visez une surface mate et claire.
• La carte ne porte aucun marquage de classe laser ni aucun voyant d’avertissement : rien sur le module ne rappelle le danger. Les précautions sont donc entièrement à votre charge, et le module n’est pas un jouet à laisser entre les mains d’un enfant.
• La diode chauffe. Elle est alimentée à sa puissance nominale, sans régulation de température ; le cylindre en laiton sert à évacuer cette chaleur. Laissez-le à l’air libre plutôt que de l’enfermer dans un boîtier clos.
• Une trentaine de milliampères sur une broche, c’est au-dessus des 20 mA recommandés. Pour un essai, cela passe. Pour un montage permanent, commandez la diode par un transistor et alimentez-la depuis le rail 5 V.
• La broche du milieu ne se câble pas. Si votre faisceau reste éteint alors que la carte est alimentée, c’est que vous avez pris la broche du milieu pour l’alimentation : c’est la broche S qui allume la diode.

Questions fréquentes

Est-ce un capteur ou un émetteur ?

Un émetteur. Il produit le faisceau, il ne le reçoit pas. Pour détecter un faisceau coupé, il faut un second composant en face : une photorésistance, une photodiode ou un module récepteur. Le montage de cette page utilise une photorésistance, ce qui est la solution la moins coûteuse et la plus simple à régler.

Pourquoi la diode ne s’allume-t-elle pas alors que le module est alimenté ?

Parce que l’allumage se fait par la broche S. Si vous avez câblé le 5 V sur la broche du milieu en pensant alimenter le module par là, la diode ne reçoit qu’un courant très faible à travers la résistance de 1 kΩ : elle reste éteinte, ou tout juste visible dans l’obscurité. Déplacez le fil d’alimentation sur la broche S, et laissez la masse sur −.

Faut-il ajouter une résistance de limitation ?

Non. La résistance série de la diode est logée dans le corps du module, à l’intérieur du cylindre en laiton, et la carte porte en plus la résistance de 1 kΩ entre la broche du milieu et S. Le module est prévu pour être alimenté directement en 5 V. Ajouter une résistance en série à l’extérieur ne ferait qu’affaiblir le faisceau.

Peut-on régler l’intensité avec un signal PWM ?

Mal. Une diode laser ne s’éclaire pas progressivement comme une LED : en dessous d’un seuil d’émission, elle cesse d’émettre un faisceau cohérent et ne produit qu’une lumière faible et divergente. La commande naturelle de ce module reste donc le tout ou rien, un niveau haut ou un niveau bas.

Quelle est la portée du faisceau ?

Le point reste visible très loin dans une pièce sombre, et beaucoup moins en plein jour, où l’éclairage ambiant le noie. Pour une barrière, la vraie limite n’est pas la portée mais la finesse du point : plus le récepteur est loin, plus le point s’élargit et plus l’alignement devient délicat. Sur une photorésistance, mieux vaut rester à quelques dizaines de centimètres.

Le faisceau est-il visible dans l’air ?

Non, pas dans de l’air propre : on ne voit que le point d’arrivée, pas le trajet. Le trajet se révèle dans la poussière, la fumée ou le brouillard, ce qui explique les photos de rayons rouges dans les ateliers un peu poussiéreux. Pour un effet visible en permanence, il faut un projecteur à ligne, qui dessine un trait et non un point.

À combiner avec

Ce module se câble sur n’importe quelle carte à sortie numérique. Pour monter le projet de cette page, une carte Uno R3 avec son câble USB suffit, posée sur une plaque d’essai 400 points et reliée avec un jeu de fils de prototypage mâle-femelle — l’extrémité femelle se clipse sur les broches du module, l’extrémité mâle se pique dans la plaque.

Le récepteur qui va en face est un module à photorésistance LDR, dont la sortie analogique suit la lumière reçue : c’est lui qui détecte la coupure du faisceau. Pour l’alarme, un buzzer actif sonne dès sa mise sous tension, sans réglage. Et lorsque le montage devra commander une charge réelle — une gâche, une lampe, un avertisseur — le passage se fait par un module 1 relais 5 V, ou par un transistor 2N2222 monté en interrupteur pour alimenter la diode depuis le rail 5 V.