Capteur - Définition et Explications

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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 :

  • fonctions configurables de traitement du signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe...) (filtre, gains…)
  • fonctions d'auto-test et d'auto-contrôle
  • étalonnage automatique (L'automatique fait partie des sciences de l'ingénieur. Cette discipline traite de la...)
  • sortie sur des bus de terrain (Terme employé dans l'industrie pour qualifier des systèmes d'interconnexion d'appareils de...)

Caractéristiques des capteurs

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

  • la grandeur physique (Une grandeur physique est un ensemble d'unités de mesure, de variables, d'ordres de grandeur et de...) observée
  • son étendue de mesure
  • sa sensibilité
  • sa précision
  • sa linéarité
  • son temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) de réponse
  • sa bande passante (La bande passante (angl. bandwidth) est un intervalle de fréquences pour lesquelles la...)
  • sa résolution
  • son hystérésis (Soit une grandeur cause notée C produisant une grandeur effet notée E. On dit qu'il y a...)
  • sa gamme de température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) d'utilisation

Remarques : Pour utiliser un capteur (Un capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée en une...) 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 (On appelle courants de Foucault les courants électriques créés dans une masse conductrice, soit...)
  • capacitif
  • optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement...)
    • confocal chromatique
    • triangulation (En géométrie et trigonométrie, la triangulation est une technique permettant de...)
    • réflexion
    • ombroscopie, diascopie
    • épiscope
    • temps de vol-LIDAR
    • stéréovision
    • défocalisation
  • ultrason
  • micro-onde (Les micro-ondes sont des ondes électromagnétiques de longueur d'onde intermédiaire...)

Lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...)

  • photodiode (Une photodiode est un composant semi-conducteur ayant la capacité de détecter un rayonnement du...) ou phototransistor
  • capteur photographique (Un capteur photographique est un composant électronique servant à convertir un rayonnement (UV,...)
  • cellule photoélectrique

Sons

  • microphone (Un microphone (ou plus simplement micro par apocope) est un dispositif de conversion des ondes...)
  • micro pour instruments
  • hydrophone (Un hydrophone est un transducteur électroacoustique destiné à transformer, dans les liquides,...)

Capteur de Température

  • pyromètre
  • thermomètre (Un thermomètre est un appareil qui sert à mesurer et à afficher la valeur des...), sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des...) PT100
  • thermocouple (En physique, les thermocouples sont utilisés pour la mesure de températures. Ils sont bon marché...)
  • thermistance

Pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...)

  • tube de Bourdon
  • capsule anéroïde
  • piézo-électrique
  • corde vibrante
  • baromètre (Le baromètre est un instrument de mesure, utilisé en physique et en...)
  • hypsomètre

Débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers...)

  • débitmètre à turbine (Une turbine est un dispositif rotatif destiné à utiliser la force d'un fluide (eau, vapeur, air,...)
  • roues (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par...) ovales
  • plaque à orifice
  • tube de Pitot (Le tube de Pitot et l'antenne de Prandtl sont des systèmes similaires de mesure de vitesse des...)
  • débitmètre à effet vortex
  • débitmètre électromagnétique
  • débitmètre à Venturi (Venturi est un constructeur automobile français spécialisé dans la commercialisation de voitures...)
  • débitmètre à ultrasons
  • débitmètre ionique
  • débitmètre massique

Courant

  • Capteur de courant à effet Hall (L'effet Hall classique a été découvert en 1879 par Edwin Herbert Hall : un courant...)
  • Shunt

Niveau

  • à pression différentielle
  • à sonde capacitive
  • à tube de torsion (La torsion est la déformation subie par un corps soumis à l'action de deux couples opposés...)
  • à flotteur
  • à rayon gamma (Rayon gamma est le nom donné au rayonnement électromagnétique produit par la...)
  • à ultrasons
  • par radar (Le radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la...)

Capteurs de position

La traduction directement numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information...) 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 (Le concept d'analogique est utilisé par opposition à celui de numérique.) et économie d'une conversion analogique en numérique) et surtout de précision. Le codeur rotatif (Les codeurs rotatifs sont un type de capteurs permettant de délivrer une information d'angle, en...) 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 (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une...) 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 (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique)...) est focalisée au travers de chaque piste sur un phototransistor lui faisant face.

  • L'interface (Une interface est une zone, réelle ou virtuelle qui sépare deux éléments. 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 (Le terme souris est un nom vernaculaire ambigu qui peut désigner, pour les francophones, avant...) (informatique)
  • capteur de proximité
  • codeur
  • détecteur (Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change...) de mouvements
  • LVDTs et RVDTs
  • corde vibrante

Contrainte

  • corde vibrante
  • piézo-électrique
  • jauge ( En tant qu'instrument de mesure : Une jauge est un instrument de mesure. On trouve par...) de contrainte (jauge de déformation)
  • plot magnétique

Inertiels

  • accéléromètre (Un accéléromètre est un capteur qui, fixé à un mobile, permet de mesurer l'accélération de...)
  • inclinomètre (Un inclinomètre (ou clinomètre) est un instrument servant à mesurer des angles par rapport à la...)
  • gyromètre
  • gyroscope (Un gyroscope (du grec « qui regarde la rotation ») est un appareil qui exploite le...)
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