Un capteur est un dispositif qui transforme 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...) 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...) entre un processus physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la...) et une information manipulable. Par opposition, l'instrument de mesure est un appareil autonome se suffisant à lui-même. Il dispose donc d'un affichage (L' affichage désigne l'application d'une surface de papier script dans un lieu public(et non du...) ou d'un système de stockage des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent...). Ce qui n'est pas forcément le cas du capteur.
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...) de données. Leur mise en œuvre est du domaine de l'instrumentation (Le mot instrumentation est employé dans plusieurs domaines :).
Les capteurs ont plusieurs modes de classification :
Ils n'ont pas besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est...) d'apport d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) extérieure pour fonctionner (exemple : thermistance, potentiomètre, thermomètre (Un thermomètre est un appareil qui sert à mesurer et à afficher la valeur des...) à mercure…). Ce sont des capteurs modélisables par une impédance (Le terme Impédance est utilisé dans plusieurs domaines:). Une variation du phénoméne physique étudié (mesuré) engendre une variation de l'impédance.
ils sont constitués d'un ou d'un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) de transducteurs alimentés (exemple : chronomètre mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...), jauge ( En tant qu'instrument de mesure : Une jauge est un instrument de mesure. On trouve par...) d’extensométrie appelée aussi jauge de contrainte, gyromètre…). Ce sont des capteurs que l'on pourrait modéliser par des générateurs comme les systemes photovoltaïques et electromagnétiques. Ainsi ils générent soit un courant, soit une tension (La tension est une force d'extension.) en fonction de l'intensité du phénoméne physique mesuré.
Les capteurs peuvent aussi faire l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) d'une classification par type de sortie:
Le signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe...) des capteurs numériques peuvent être du type :
Quelques capteurs analogiques typiques :
Le signal des capteurs numériques peuvent être du type :
Quelques capteurs numériques typiques :
On caractérise un capteur selon plusieurs critères dont les plus courants sont :
Remarques : Pour utiliser un capteur dans les meilleures conditions, il est souvent utile de pratiquer un étalonnage et de connaître les incertitudes de mesures relatives à celui-ci.
Les dernières années du XXe siècle ont vu apparaître le concept de capteurs intelligents.
En plus de leur faculté de mesurer une grandeur physique, il possèdent d'autres fonctionnalités dont voici une liste non-exhaustive :
Lors des opérations de transfert, chargement (Le mot chargement peut désigner l'action de charger ou son résultat :), déchargements ou pour le stockage dans les citernes, ballasts ou cales d'un navire (Un navire est un bateau destiné à la navigation maritime, c'est-à-dire prévu...) 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, très haut ).
Un capteur de niveau sera placé sur le réservoir dont on veut connaître le remplissage. Il délivrera un signal dont l'amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) ou la fréquence sera directement fonction du niveau du réservoir. On peut donc connaître à tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) moment le niveau de remplissage du réservoir ou le volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension...) encore disponible.
Plusieurs capteurs seront placés sur le réservoir a mesurer. Ces capteurs délivreront une information binaire indiquant si le niveau est atteint ou non. Cette détection peut être utilisée pour l'arrêt ou le démarrage d'une pompe (Une pompe est un dispositif permettant d'aspirer et de refouler un fluide.). Un niveau haut évitera un débordement du réservoir et un niveau bas assurera une réserve minimale.
On utilisera différents types de capteurs en fonction de la nature du produit. On utilisera les propriétés physique et chimique, viscosité, si on veut une mesure par seuil ou continue, ..
Le capteur donnera une information continue directement fonction de la hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) du fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette...) dans le réservoir.
On va utiliser les propriétés de conductivité du fluide. Il faut faire attention à la corrosion (La corrosion désigne l'altération d'un matériau par réaction chimique avec un...) et a la polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments...) des sondes car elles sont parcourues par un courant électrique (Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge...). Cette méthode peut parfois être utilisée pour des solides.
Ce système de mesure a un avantage c'est qu'il n'y a pas de contact avec le fluide pour la mesure.
Georges Asch, Les capteurs en instrumentation indusrielle, Dunod (ISBN 2100057774)