La conception du prototype du détecteur de chlorophylle

Pour exciter la chlorophylle d’un échantillon d’eau de rivière, nous avons choisi une DEL qui émet un rayonnement proche des UV et très sélectif (maximum à 400 nm ± 10 nm). Sa référence est le : HUVL400-320B. La société TENUM qui nous conseille nous l’a envoyé gratuitement. Puis pour détecter la lumière de fluorescence (? ˜ 665 nm), nous avons choisi une photodiode de référence EPD-660-5-0.9 assez sélective (entre 630 et 690 nm).

• Expliquons les différentes parties de notre détecteur :

Parties émission et détection :

Elle est composée de la DEL UV avec une résistance en série qui détermine le courant passant dans la DEL et donc l’intensité du rayonnement UV. Pour la partie détection, la photodiode va transformer le rayonnement reçu en courant électrique.

Partie amplification – conversion :

Le courant généré par la photodiode étant trop petit pour avoir des mesures pertinentes (de l’ordre 10-9A), on va se servir d’un amplificateur convertisseur (gain de 106) qui a pour but de transformer l’intensité donnée par la photodiode en tension (de l’ordre de 10-3 V). Cette tension sera ensuite amplifiée par un amplificateur de tension (gain de 200) qui permettra d’obtenir une tension de l’ordre du volt, mesurable avec un simple voltmètre.

Partie alimentation symétrique :

Notre amplificateur (qui est en fait une réunion du convertisseur et de l’amplificateur), a besoin, pour bien fonctionner, d’une tension négative -5V. C’est pourquoi on se sert de ce composant pour transformer la tension positive +5V en tension négative. Il faut savoir que notre détecteur sera alimenté par une simple pile de 9V à la suite de laquelle un RIT (Régulateur Intégré de Tension) a été installé. Celui-ci permet d’alimenter l’ensemble du circuit en +5V.Le courant généré par la photodiode étant trop petit pour avoir des mesures pertinentes (de l’ordre 10-9A), on va se servir d’un amplificateur convertisseur (gain de 106) qui a pour but de transformer l’intensité donnée par la photodiode en tension (de l’ordre de 10-3 V). Cette tension sera ensuite amplifiée par un amplificateur de tension (gain de 200) qui permettra d’obtenir une tension de l’ordre du volt, mesurable avec un simple voltmètre.

Voici le protoype sur plaque d’essai ainsi qu’une photo du dispositif éclairée par la DEL UV.

Une première tentative d’étalonnage

Nous avons tenté d'étalonner notre prototype de capteur avec des solutions de chlorophylle de concentrations croissantes. Pour se faire, nous avons utilisé non pas de la chlorophylle brute, mais un extrait de pigments chlorophylliens. Par dilutions successives nous avons réalisés une gamme étalon. Cependant ce n'est qu'un premier étalonnage qui nous a permis de vérifier le fonctionnement de notre capteur ; un étalonnage plus rigoureux avec des solutions de concentrations plus proches de la réalité sera nécessaire. D’autre part, cette gamme étalon devra être réalisée avec un extrait de chlorophylle.