Lecteur de code barre
Objectifs
Étudier le principe d’un lecteur de code barre. Réinvestir les acquis précédents.
Informations préliminaires
Un lecteur de code-barre est un dispositif complexe constitué de trois parties :
-
un capteur qui « lit » un code
barre par réflexion et le transforme en signal électrique ( il s’agit souvent
de barrettes d’émetteurs / récepteurs de lumière comparables à ce qu’on trouve
dans les scanners ).
- un circuit électronique destiné à affiner cette « lecture ».
- un circuit de traduction de ce code en prix et en décompte au niveau du stock.
Seuls le capteur et le circuit électronique seront étudiés, la troisième partie étant du domaine binaire.
Le capteur est constitué de deux composants, une LED IR ( émetteur Infrarouge
) et un phototransistor
( récepteur de lumière, plus efficace que la LDR ).
La LED Infra-Rouge
Caractéristiques
IMax = 50 mA pour Udiode = 1,6 V ; Spectre d’émission : infra-rouge
FPourquoi utilise-t-on l’Infra Rouge plutôt qu’une autre « couleur » ?
Montage
Pour une tension aux bornes du générateur E = 6 V, calculer la valeur minimale Rp de la résistance de protection de façon à respecter les caractéristiques de la diode.
Cette résistance Rp sera à mettre en série avec la LED IR
F Calcul de Rp et explications du calcul :
F Choisir une valeur normalisée pour Rp :
Le phototransistor
Description
Le transistor classique est un tripôle, chacune de
ces bornes joue un rôle distinct : le collecteur C ,
l’émetteur E etla base B
Principe de constitution :
La base est une zone
intercalée entre deux zones conductrices l’Émetteur et le Collecteur :
l’alimentation de la Base modifie la résistance de
cette zone et donc la conduction électrique entre les deux
zones E et C qui l’entourent : c’est un interrupteur CE commandé par
la base B.
Principe de fonctionnement d’un transistor
Simulation dans Crocodile Clips avec le montage ci-contre :
Faire varier UBE entre 0 et 1 V Maximum, par saut de 0,1 V
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UBE (V) |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1 |
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|
IC (mA) |
Enregistrer ce fichier : A : \ CroClip \ phototr.ckt
F Justifier le rôle d’interrupteur commandé :
où est l’interrupteur ? Comment est-il commandé ?
Principe de fonctionnement du phototransistor
Pour le phototransistor la base est reliée en interne à l’émetteur : c’est donc un dipôle.
Comme pour le transistor classique, la commande se fait par la base, mais cette fois-ci grâce à la lumière IR et non plus grâce à une tension UBE.
F Expliquer comment fonctionnera l’ensemble LED et phototransistor ( voir le montage ci-dessous ).
Maquette du lecteur
Montage
La LED et le phototransistor ont été fixés sur le même support, une résistance de R = 1 kW est montée en série avec le phototransistor pour un fonctionnement optimum.
borne noire : masse commune ;
borne rouge : collecteur ;
borne bleue : anode de la LED ;
borne jaune : résistance de 1 kW, alimentation 6 V
Le GTP délivre 6V ( à vérifier avec le multimètre ).
Ne pas oublier la résistance Rp de protection de la LED IR
La mesure de UCE se fait dans Généris en direct.
Étude :
Le faisceau I.R. émis par la LED est réfléchi par le support du code-barre vers le photo-transistor.
Deux cas peuvent se présenter : la surface réfléchissante est soit noire, soit blanche.
On utilisera Généris pour mesurer les tensions UCE : première icône, choisir le calibre, faire le zéro puis la mesure ( il sera peut être nécessaire d’utiliser l’adaptateur V TRMS ).
F Quelle est la valeur de UCE si la surface réfléchissante est noire ? Si elle est blanche ?
Expliquer le fonctionnement de ce capteur ; en déduire l’allure de la courbe obtenue quand on passe devant ce capteur deux bandes noires séparées par une bande blanche.
Lecture d’un code barre
On utilise un code barre très agrandi pour des raisons de résolution :
F Que signifie cette phrase ?
Exercez-vous à faire défiler le code barre fourni devant l’ensemble LED - Phototransistor à vitesse aussi constante que possible pendant 20 secondes, montre en main.
Paramétrer Généris de façon à enregistrer UCE = f ( temps ) lors du passage du code barre, en utilisant l’affichage en temps réel et en paramétrant une durée un peu plus grande que celle nécessaire.
Faire l’acquisition ( recommencer si nécessaire pour observer les conditions de vitesse ci-dessus ).
Enregistrer ce fichier sur A : \ Generis \ codbar.lab
F Vérifier que le capteur fonctionne comme prévu.
Quel est l’inconvénient de ce capteur, au vu du résultat obtenu ?
Mise en forme
Nécessité de ce circuit
Afin d’améliorer la qualité du signal, on utilise un montage comparateur qui permet d’obtenir des fronts ( montées et descentes quasi verticales de la tension ) très bien définis et verticaux.
Simulation
Réaliser le montage ci-contre où la tension d’entrée sera la sortie UCE du capteur.
La tension de sortie
UCE du capteur est remplacée
par le générateur indiqué ( tension maximale
à choisir en fonction de l’expérience
précédente ).
« L’oscilloscope » permet de visualiser UCE
et US ( réglages à modifier : maxi
5V )
F Schématiser les résultats obtenus :
 |
F Si ce montage était mis à la suite du capteur, quels changements obtiendrait-on pour la « lecture » du code barre.
F Quel est le rôle de l’ensemble des résistances de 10kW et 3.3kW ?
F Dessiner ci-dessous le résultat qu’on devrait obtenir avec le montage précédent pour la tension « corrigée » ou « mise en forme »
F À l’aide du document sur
les codes barre fourni ci-dessous, déchiffrer la signification du code barre
que vous avez utilisé, sachant qu’il est constitué de quatre
caractères
Numéro du code barre utilisé :
Signification de ce code :
Information : le code barre ( dit code 39 )
Un outil universel
Les codes barres sont évidemment
partout, du panier de la ménagère au clavier devant lequel vous êtes assis
( Retournez-le, vous trouverez un code barre ).
Les codes barres n'ont pas été inventés pour identifier le prix
de la botte de carottes mais plutôt pour faciliter la gestion des stocks industriels...
Historiquement, la technique du code barre apparaît avec un brevet
déposé au début des années soixante aux USA. Son utilisation à grande échelle
ne débute qu'en 1981 à l'initiative de l'armée américaine. Ce n'est pas un
cas isolé puisque le développement des ordinateurs a été initié à la fin des
années quarante par le Pentagone, de même que la généralisation de l'utilisation
du transistor dans les années soixante et la mise sur pied du réseau Internet.
Constitution
Chaque caractère alphanumérique est constitué de 5 barres noires et de 4 espaces blancs, avec toujours 6 étroits (E) et 3 larges (L) d’où le nom du code ( 3 sur 9 ). Entre deux caractères, il y a un espace étroit blanc.
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