Dans de nombreux domaines (industrie, recherche scientifique, services, loisirs...), on a besoin de contrôler de nombreux paramètres physiques (température, force, position, vitesse, luminosité, ...). Le capteur est l'élément indispensable à la mesure de ces grandeurs physiques.
I. Qu’est-ce qu’un capteur ?
Un capteur transforme une grandeur physique en une grandeur normée, généralement électrique, qui peut être interprétée par un dispositif de contrôle commande.
II. Les capteurs dans la chaîne d’information
La fonction ACQUERIR est chargée de mettre en forme des informations issues du système piloté, de l'opérateur ou d'une autre chaîne d'information, afin d'effectuer le traitement adapté.
A partir d'une grandeur physique à mesurer, le capteur délivre un signal, souvent électrique, utilisable après adaptation pour le traitement. Les familles de capteurs les plus courantes à connaître sont les suivantes :
III. Les types de signaux électriques
Un capteur peut délivrer 3 types de signal électrique différent :
IV.Caractéristique d’un capteur.
Pour le choix d’un capteur, plusieurs éléments doivent être pris en considération :
- Etendue de mesure : Valeurs extrêmes pouvant être mesurée par le capteur.
- Résolution : Plus petite variation de grandeur mesurable par le capteur.
- Sensibilité : Variation du signal de sortie par rapport à la variation du signal d'entrée.
- Précision : Aptitude du capteur à donner une mesure proche de la valeur vraie.
- Rapidité : Temps de réaction du capteur. La rapidité est liée à la bande passante.
- Linéarité : représente l'écart de sensibilité sur l'étendue de mesure
C’est toujours très difficile de retrouver ces caractéristiques sur les documents constructeur mais il est important de savoir décrypter l’essentiel
V. Capteur actif ou passif
1. Les capteurs actifs
Fonctionnant en générateur, un capteur actif est généralement fondé dans son principe sur un effet physique qui assure la conversion en énergie électrique de la forme d'énergie propre à la grandeur physique à mesurer (énergie thermique, mécanique ou de rayonnement)
Types de capteurs actifs : Effet hall, Effet thermoélectrique, Effet piézo-électrique, Effet d'induction électromagnétique, Effet photo-électrique, Effet pyroélectrique
2. Les capteurs passifs
Il s'agit généralement d'impédances (résistance, inductance, capacité) dont l'un des paramètres déterminants est sensible à la grandeur mesurée. La variation d'impédance résulte :
• d'une variation de dimension du capteur (capteurs de position, potentiomètre, inductance à noyaux mobile, condensateur à armature mobile)
• d'une déformation résultant d’une force ou d’une grandeur s'y ramenant (pression accélération). Exemples : armature de condensateur soumise à une différence de pression, jauge d'extensomètre liée à une structure déformable
Exercice : Faire l’exercice d’application « caractéristique d’un capteur »
Déterminer :
- La nature de la détection la pression
- Le type de signal délivré en sortie du capteur et sa plage de valeur
- Le type de capteur (passif ou actif)
- Sa tension d’alimentation
- Son câblage
- Sa plage de fonctionnement en température
- L’étendue de sa mesure
- Sa précision
- Erreur de réglage