Comparaison de trois capteurs de lumière

Comparaison de trois capteurs de lumière

Il y a quelques temps, nous avons dû arrêter de produire le Yocto-Light suite à l'arrêt de production du capteur de lumière OSRAM utilisé sur ce module. En remplacement, nous vous proposons désormais deux produits: le Yocto-Light-V2, plus réactif, basé sur un capteur AVAGO, et le Yocto-Light-V3, plus fidèle à l’œil humain, basé sur un capteur ROHM. Voyons un peu comment ils se comparent...

La fonction de base des différentes versions du Yocto-Light est de mesurer la lumière. Pas n'importe quelle lumière bien sûr, on s'intéresse à la lumière visible par l’œil humain. Cette petite nuance a en réalité une énorme importance: l’œil humain est sensible à un spectre lumineux bien particulier, et si l'on veut effectuer une mesure de lumière qui corresponde à l'impression qu'aurait un humain, il faut utiliser un senseur électronique sensible au même spectre, ce qui est loin d'être évident à fabriquer.

Yocto-light:  V1, V2 et V3
Yocto-light: V1, V2 et V3


Le capteur OSRAM SFH-5712

Le capteur OSRAM du Yocto-Light donnait directement une assez bonne estimation de la réponse de l’œil, comme on peut le voir ci-dessous.


Ce capteur avait néanmoins quelques défauts importants:

  • Il n'était pas très réactif dans ses mesures
  • Il n'était pas conçu pour fonctionner en dehors de la plage -15...70°C
  • Il n'était pas capable de mesurer des faibles intensités (< 3 lux)


Le capteur AVAGO APDS-9301

Le capteur d'AVAGO utilisé par le Yocto-Light-V2 fonctionne un peu différemment: plutôt que de chercher à mimer précisément le spectre de sensibilité de l’œil, il est sensible séparément à deux plages de spectre différentes: l'une couvrant très largement la lumière visible, et l'autre dans l'infra-rouge. En combinant l'amplitude de la réponse sur ces deux plages, et en faisant quelques suppositions sur le type de lumière attendu, il est possible de déduire quelle aurait été la réponse de l’œil à cette lumière.


L'utilisation de deux mesures sans rapport direct avec le spectre de sensibilité de l’œil humain ne permet pas une estimation parfaite de la réponse de l’œil dans le cas le plus général. Néanmoins, ce capteur a quelques avantages:

  • Le capteur est beaucoup plus réactif (10Hz en mode normal, jusqu'à 65Hz en mode rapide)
  • Il fonctionne sur une plage de température plus étendue (-40...85°C)
  • Il est capable de mesurer des intensités très faibles, inférieures à 0.1 lux
  • Il peut fournir une information explicite sur le spectre de lumière (visible vs infra-rouge)

Pour profiter pleinement de ces avantages, nous avons enrichi l'interface de programmation Yoctopuce (la classe YLightSensor) pour permettre de changer la fréquence d'échantillonnage du capteur, et même de retourner les valeurs brutes des deux mesures distinctes.

L'approximation de la réponse de l’œil calculée sur la base de ces deux mesures a des limites importantes. La formule proposée par AVAGO ne fonctionne bien que pour des intensités faibles. Nous avons développé pour le Yocto-Light-V2 une formule d'interpolation plus sophistiquée que celle proposée, qui donne de meilleurs résultats, souvent même meilleurs que le premier Yocto-Light tant que l'intensité n'est pas trop grande. Par contre, dès que le senseur à large spectre du capteur AVAGO est saturé, il n'est plus possible de reconnaître le type de lumière, et la valeur en lux est estimée en faisant l'hypothèse qu'il s'agit de lumière du jour. Ce changement de mode de calcul introduit nécessairement une discontinuité dans l'estimation de lumière en lux, qui peut être très problématique pour certaines applications. On citera donc le désavantage essentiel suivant:

  • En lumière artificielle, l'estimation en lux est peu fiable au dessus de 16'000 lux (utiliser les valeurs brutes des senseurs pour une mesure continue)


Le capteur ROHM BH1751FVI

Le capteur ROHM du Yocto-Light-V3 fonctionne selon le même principe que le capteur OSRAM. Son approximation directe de l’œil humain est même meilleure que celle du capteur d'OSRAM:



Par ailleurs, il a plusieurs avantages sur le premier Yocto-Light:

  • Il fonctionne sur une plage de température plus étendue (-40...85°C)
  • Il est spécifié jusqu'à 100'000 lux, et est même utilisable jusqu'à 120'000 lux dans la plupart des cas
  • Il est capable de mesurer des faibles intensités jusqu'à 0.25 lux

Son seul désavantage par rapport au Yocto-Light: il est un petit peu plus cher (+2 USD/pièce). Mais ses avantages le valent bien.

Lequel utiliser ?

Voici le tableau récapitulatif pour y voir plus clair:

Yocto-LightYocto-Light-V2Yocto-Light-V3
CapteurOSRAM SFH-5712AVAGO APDS-9301ROHM BH1751FVI
Plage de mesures3...65'000 lux
0...16'000 lux0...100'000 lux
Sensibilité jusqu'à0...80'000 lux0...60'000 lux0...120'000 lux
Résolution1 lux<0.1 lux0.25 lux
Fréquence de mesure3 Hz10 Hz
(65 Hz)
4 Hz
Plage de température-15...70°C-30...85°C
(-40°C pour le capteur)
-30...85°C
(-40°C pour le capteur)



Au vu de ce tableau, nous recommandons l'utilisation du Yocto-Light-V2 principalement pour les applications du type:
- mesure de lumière de faible intensité
- détection de signaux lumineux et barrières lumineuses
- quantification de la luminosité d'un éclairage de spectre connu
- discrimination entre lumière fluorescente/LED et incandescente/lumière du jour en lumière ambiante intérieure

Le Yocto-Light-V3 est bien mieux adapté pour les applications du type:
- mesure de lumière ambiante en intérieur et extérieur (en lux)
- toute autre application pour laquelle le Yocto-Light convenait mieux que le Yocto-Light-V2

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