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Capteur

Introduction

Un capteur est un dispositif 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 souvent (à tort) la confusion entre capteur et transducteur : le capteur est au minimum constitué d'un transducteur (Un transducteur est un dispositif convertissant une grandeur physique en une autre.).

Le capteur se distingue de l'instrument de mesure (En physique et en sciences de l’ingénieur, mesurer consiste à comparer une grandeur physique qui caractérise un objet (ou un événement) avec celle de même nature choisie comme unité de mesure. La valeur...) par le fait qu'il ne s'agit que d'une simple interface (Une interface est une zone, réelle ou virtuelle qui sépare deux éléments. L’interface désigne ainsi ce que chaque élément a besoin de connaître de l’autre pour pouvoir fonctionner correctement.) entre un processus physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique...) et une information manipulable. Par opposition, l'instrument de mesure est un appareil autonome se suffisant à lui-même, disposant d'un affichage (L' affichage désigne l'application d'une surface de papier script dans un lieu public(et non du foyer)sur un support destiné à son émission, externe ou interne, ce qui en fait un média à part entière sans contexte rédactionnel. Panneaux...) ou d'un système de stockage des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.). Le capteur, lui, en est dépourvu.

Les capteurs sont les éléments de base des systèmes d'acquisition (En général l'acquisition est l'action qui consiste à obtenir une information ou à acquérir un bien.) de données. Leur mise en œuvre est du domaine de l'instrumentation (Le mot instrumentation est employé dans plusieurs domaines :).

Classification

Les capteurs ont plusieurs modes de classification :

Apport énergétique

Capteurs passifs

Ils ont besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires, les besoins secondaires et les...) dans la plupart des cas d'apport d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) extérieure pour fonctionner (exemple : thermistance, photorésistance, potentiomètre, jauge ( En tant qu'instrument de mesure : Une jauge est un instrument de mesure. On trouve par exemple : La jauge de contrainte, traduisant un effort mécanique en résistance électrique, La jauge...) d’extensométrie (L'extensométrie est la mesure des déformations.) appelée aussi jauge de contrainte...). Ce sont des capteurs modélisables par une impédance (Le terme Impédance est utilisé dans plusieurs domaines:). Une variation du phénomène physique étudié (mesuré) engendre une variation de l'impédance. Il faut leur appliquer une tension (La tension est une force d'extension.) pour obtenir un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux...) de sortie.

Capteurs actifs (ou capteurs directs)

On parle de capteur actif lorsque 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 souvent en électromoteur et dans ce cas, la grandeur de sortie est une différence de potentiel.

Le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) des lois physiques permettant une telle transformation est évidemment limité, on peut donc recenser facilement les capteurs actifs (dont le nombre est fini). Toutefois, les domaines d'applications sont eux très étendus.

T température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud,...) - effet thermoélectrique ou effet Seebeck

Type de sortie

Les capteurs et leur conditionneurs peuvent aussi faire l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut être désigné par une étiquette...) d'une classification par type de sortie:

Capteurs analogiques

La sortie est une grandeur physique (Une grandeur physique est un ensemble d'unités de mesure, de variables, d'ordres de grandeur et de méthodes de mesure (qui sont l'objet de la métrologie) lié à un aspect ou phénomène particulier de la physique....) dont la valeur est proportionnelle à la grandeur physique mesurée par le capteur. La sortie peut prendre une infinité de valeurs continues. Le signal des capteurs analogiques peuvent être du type :

  • sortie tension
  • sortie courant
  • règle graduée, cadran, jauge (avec une aiguille ou un fluide)

Quelques capteurs analogiques typiques :

  • capteur à jauge de contrainte
  • LVDT
  • thermocouple (En physique, les thermocouples sont utilisés pour la mesure de températures. Ils sont bon marché et permettent la mesure dans une grande gamme de températures. Leur principal défaut est leur précision : il...)

Capteurs numériques

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

  • train (Un train est un véhicule guidé circulant sur des rails. Un train est composé de plusieurs voitures (pour transporter des personnes) et/ou de plusieurs wagons (pour...) d'impulsions, avec un nombre précis d'impulsions ou avec une fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on...) précise
  • code numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par opposition à une information dite...) binaire
  • bus de terrain (Terme employé dans l'industrie pour qualifier des systèmes d'interconnexion d'appareils de mesure, de capteurs, d'actionneurs, … Les bus de terrain les plus courants sont :)

Quelques capteurs numériques typiques :

  • les capteurs incrémentaux
  • les codeurs absolus

Capteurs logiques

Ou capteurs TOR. La sortie est un état logique (La logique (du grec logikê, dérivé de logos (λόγος), terme inventé par Xénocrate signifiant à la fois raison, langage, et raisonnement) est dans une première approche...) que l'on note 1 ou 0. La sortie peut prendre deux de valeurs, évidemment discrètes. Le signal des capteurs logiques peuvent être du type :

  • courant présent/absent dans un circuit
  • potentiel, souvent 5V/0V
  • DEL allumée/éteinte
  • signal pneumatique (pression normale/forte pression)
  • ...

Quelques capteurs logiques typiques :

  • les capteurs de fin de course (Course : Ce mot a plusieurs sens, ayant tous un rapport avec le mouvement.)
  • les capteurs de rupture d'un faisceau lumineux
  • divers capteurs de position
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