Capteur - Définition

Capteurs intelligents

Les dernières années du XX^e 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 :

• fonctions configurables de traitement du signal (filtre, gains…)
• fonctions d'auto-test et d'auto-contrôle
• étalonnage automatique
• sortie sur des bus de terrain

Caractéristiques des capteurs

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

• la grandeur physique observée
• son étendue de mesure
• sa sensibilité
• sa précision
• sa linéarité
• son temps de réponse
• sa bande passante
• sa résolution
• son hystérésis
• sa gamme de température d'utilisation

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.

Exemples de capteurs

Distance

• inductif
  • variation de reluctance
  • courants de Foucault
• capacitif
• optique
  • confocal chromatique
  • triangulation
  • réflexion
  • ombroscopie, diascopie
  • épiscope
  • temps de vol-LIDAR
  • stéréovision
  • défocalisation
• ultrason
• micro-onde

Lumière

• photodiode ou phototransistor
• capteur photographique
• cellule photoélectrique

Sons

• microphone
• micro pour instruments
• hydrophone

Capteur de Température

• pyromètre
• thermomètre, sonde PT100
• thermocouple
• thermistance

Pression

• tube de Bourdon
• capsule anéroïde
• piézo-électrique
• corde vibrante
• baromètre
• hypsomètre

Débit

• débitmètre à turbine
• roues ovales
• plaque à orifice
• tube de Pitot
• débitmètre à effet vortex
• débitmètre électromagnétique
• débitmètre à Venturi
• débitmètre à ultrasons
• débitmètre ionique
• débitmètre massique

Courant

• Capteur de courant à effet Hall
• Shunt

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 systèmes 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 surtout de précision. Le codeur rotatif est un capteur de position angulaire lié mécaniquement à l'axe de rotation du système sur lequel on travaille.

Principe de fonctionnement :

• entrainement d'un disque qui comporte une succession de parties opaques et de fenêtres transparentes.

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.

• L'interface électronique, incluse dans le codeur, traite le signal reçu par le phototransistor et le convertit en signal rectangulaire (=signal de sortie du codeur)

Il existe deux types principaux de codeurs de position rotatifs :

• les codeurs incrémentaux relatifs
• les codeurs absolus

• souris (informatique)
• capteur de proximité
• codeur
• détecteur de mouvements
• LVDTs et RVDTs
• corde vibrante

Contrainte

• corde vibrante
• piézo-électrique
• jauge de contrainte (jauge de déformation)
• plot magnétique

Inertiels

• accéléromètre
• inclinomètre
• gyromètre
• gyroscope