Capteur

Un capteur est un système transformant l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation d'une aiguille… On fait fréquemment la confusion entre capteur...

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Capteur

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Définitions :

  • élément qui détecte un état et transmet une information au dispositif automatisé qui déclenchera des actions (source : technologie-mme-audibert)

Un capteur est un système transformant l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation d'une aiguille… On fait fréquemment (à tort) la confusion entre capteur et transducteur : le capteur est au minimum constitué d'un transducteur.

Le capteur se distingue de l'instrument de mesure par le fait qu'il ne s'agit que d'une simple interface entre un processus physique et une information manipulable. Par opposition, l'instrument de mesure est un appareil autonome se suffisant à lui-même, disposant d'un affichage ou d'un dispositif de stockage des données. Le capteur lui en est dépourvu.

Les capteurs sont les éléments de base des dispositifs d'acquisition de données. Leur mise en œuvre est du domaine de l'instrumentation.

Classification

Les capteurs ont plusieurs modes de classification :

Apport énergétique

Capteurs passifs

Ils ont besoin dans la majorité des cas d'apport d'énergie extérieure pour fonctionner (exemple : thermistance, photorésistance, potentiomètre, jauge d'extensométrie nommée aussi jauge de contrainte... ). Ce sont des capteurs modélisables par une impédance. Une variation du phénomène physique étudié (mesuré) génère une variation de l'impédance. Il faut leur appliquer une tension pour obtenir un signal de sortie.

Capteurs actifs (ou capteurs directs)

On parle de capteur actif quand le phénomène physique qui est utilisé pour la détermination du mesurande effectue directement la transformation en grandeur électrique. C'est la loi physique elle-même qui relie mesurande et grandeur électrique de sortie.

Un capteur actif fonctionne assez fréquemment en électromoteur et dans ce cas, la grandeur de sortie est une différence de potentiel.

Le nombre des lois physiques donnant la possibilité une telle transformation est bien entendu limité, on peut par conséquent recenser aisément les capteurs actifs (dont le nombre est fini). Cependant, les domaines d'applications sont eux particulièrement étendus.


T température - effet thermoélectrique ou effet Seebeck

Type de sortie

Les capteurs et leur conditionneurs peuvent aussi faire l'objet d'une classification par type de sortie :

Capteurs analogiques

La sortie est une grandeur physique dont la valeur est proportionnelle à la grandeur physique mesurée par le capteur. La sortie peut prendre une illimitété de valeurs continues. Le signal des capteurs analogiques peuvent être du type :

Quelques capteurs analogiques typiques :

thermométre

Capteurs numériques

La sortie est une séquence d'états logiques qui, en se suivant, forment un nombre. La sortie peut prendre une illimitété de valeurs discrètes. Le signal des capteurs numériques peuvent être du type :

Quelques capteurs numériques typiques :

Capteurs logiques

Ou capteurs TOR. La sortie est un état logique qu'on note 1 ou 0. La sortie peut prendre deux de valeurs, bien entendu discrètes. Le signal des capteurs logiques peuvent être du type :

Quelques capteurs logiques typiques :

Caractéristiques des capteurs

On caractérise un capteur selon plusieurs critères dont les plus courants sont :

Remarques : Pour utiliser un capteur dans les meilleures conditions, il est fréquemment utile de pratiquer un étalonnage et de connaître les incertitudes de mesures relatives à ce dernier.

Capteurs intelligents

Les dernières années du XXe siècle ont vu apparaître le concept de capteurs intelligents.

En plus de leur faculté de mesurer une grandeur physique, ils possèdent d'autres fonctionnalités dont voici une liste non-exhaustive :

Principes physiques courants exploités par les capteurs

Exemples de capteurs

Distance

Lumière

Sons

Capteur de Température

Pression

Débit

Courant

Niveau

  • à pression différentielle
  • à sonde capacitive
  • à tube de torsion
  • à flotteur
  • à rayon gamma
  • à ultrasons
  • par radar

Capteurs de position

La traduction directement numérique de la position d'un axe tournant est un atout majeur dans les dispositifs qui travaillent avec des signaux numérisés. Elle permet un gain de temps (car pas de conditionnement du signal analogique et économie d'une conversion analogique en numérique) et en particulier de précision. Le codeur rotatif est un capteur de position angulaire lié mécaniquement à l'axe de rotation du dispositif sur lequel on travaille.

Principe de fonctionnement :

Ces parties déterminent les deux niveaux logiques, la lumière émise par des diodes électroluminescentes ou des diodes laser est focalisée au travers de chaque piste sur un phototransistor lui faisant face.


Il existe deux types principaux de codeurs de position rotatifs :




Contrainte

Inertiels

Exemples concrets d'utilisation de capteurs

Les capteurs de niveaux à bord des navires

Lors des opérations de transfert, chargement, déchargements ou pour le stockage dans les citernes, ballasts ou cales d'un navire il est important de connaître l'état de leurs remplissage. Cette information peut être communiquée soit de manière continue, soit par la détection de seuils (niveau : bas, haut, particulièrement haut).

La mesure continue

Un capteur de niveau sera positionné sur le réservoir dont on veut connaître le remplissage. Il délivrera un signal dont l'amplitude ou la fréquence sera directement fonction du niveau du réservoir. On peut par conséquent connaître à tout moment le niveau de remplissage du réservoir ou le volume toujours disponible.

La détection de seuils

Plusieurs capteurs seront positionnés sur le réservoir à mesurer. Ces capteurs délivreront une information binaire indiquant si le niveau est atteint ou non. Cette détection est parfois utilisée pour l'arrêt ou le démarrage d'une pompe. Un niveau haut évite un débordement du réservoir et un niveau bas assure une réserve minimale.


On utilisera différents types de capteurs selon la nature du produit. On utilisera les propriétés physiques et chimiques, viscosité, si on veut une mesure par seuil ou continue.

Méthode hydrostatique

Le capteur donnera une information continue directement fonction de la hauteur du fluide dans le réservoir.

Méthode électrique

On va utiliser les propriétés de conductivité du fluide. Il faut faire attention à la corrosion et a la polarisation des sondes car elles sont parcourues par un courant électrique. Cette méthode peut quelquefois être utilisée pour des solides.

seuil changeable par la presence et absence de la lumière

Bibliographie

Voir aussi

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 05/12/2009.
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