Capteur
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Vous avez de 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.
Le capteur se distingue de l'instrument de mesure par le fait qu'il ne s'agit que d'une simple interface entre un processus physique 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 ou d'un système de stockage des données. Ce qui n'est pas forcément le cas du capteur.
Les capteurs sont les éléments de base des systèmes d'acquisition de données. Leur mise en œuvre est du domaine de l'instrumentation.
Sommaire |
[modifier] Apport énergétique
[modifier] Capteurs passifs
ils n'ont pas besoin d'apport d'énergie extérieure pour fonctionner (exemple : thermistance, potentiomètre, thermomètre à mercure…).
[modifier] Capteurs actifs
ils sont constitués d'un ou d'un ensemble de transducteurs alimentés (exemple : chronomètre mécanique, jauge d’extensométrie appelée aussi jauge de contrainte, gyromètre…).
[modifier] 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
- sa bande passante
- sa plage de température de fonctionnement
- sa dérive thermique
- sa résolution
- son hystérésis
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.
[modifier] 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, il 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
[modifier] Principes physiques courants exploités par les capteurs
- variation de capacité
- variation d'inductance
- variation de résistance
- effet hall
- dilatation
- piézo-électricité
- effet Doppler
- principe de la corde vibrante
[modifier] Classification des capteurs
Les capteurs peuvent aussi faire l'objet d'une classification :
- les capteurs analogiques ;
- les capteurs numériques.
Le signal d'un capteur numérique est sous la forme :
- soit d'un train d'impulsions, avec un nombre précis d'impulsions ou avec une fréquence précise ;
- soit d'un code numérique binaire.
Les capteurs numériques les plus fréquents sont :
- les capteurs incrémentaux ;
- les codeurs absolus ;
- les lecteurs de code à barres ;
- les lecteurs de pistes magnétiques.
[modifier] Exemples de capteurs
[modifier] de lumière
[modifier] de sons
- microphone
- micro pour instruments
- hydrophone
[modifier] de température
[modifier] de pression
- tube de Bourdon
- capsule anéroïde
- piézo-électrique
- corde vibrante
- baromètre
[modifier] de débit
- débitmètre à turbine
- roues ovales
- plaque à orifice
- tube de Pitot
- électromagnétique
- débitmètre à effet vortex
[modifier] de courant
[modifier] de niveau
- à pression différentielle
- à sonde capacitive
- à tube de torsion
- à flotteur
- à rayon gamma
- à ultrasons
- par radar
[modifier] de déplacements
- souris (informatique)
- capteur de proximité
- codeur
- détecteur de mouvements
- LVDTs et RVDTs
- corde vibrante
[modifier] de contrainte
- corde vibrante
- piézo-électrique
- jauge de contrainte
- plot magnétique
[modifier] Inertiels
[modifier] Exemples concrets d'utilisation de capteurs
[modifier] Les capteurs de niveaux à bord des navires
Lors des opérations de transfert, chargement, déchargements ou pour le stockage dans les citernes, ballasts ou cales d'un navire 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 ).
[modifier] La mesure continue
Un capteur de niveau sera placé sur le réservoir dont on veut connaître le remplissage. Il délivrera un signal dont l'amplitude ou la fréquence sera directement fonction du niveau du réservoir. On peut donc connaître à tout moment le niveau de remplissage du réservoir ou le volume encore disponible.
[modifier] La détection de seuils
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. 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, ..
[modifier] Méthode hydrostatique
Le capteur donnera une information continue directement fonction de la hauteur du fluide dans le réservoir.
[modifier] Méthode électrique
On va utiliser les propriétés de conductivité du fluide. Il faut faire attention à la corrosion et a la polarisation des sondes car elles sont parcourues par un courant électrique. Cette méthode peut parfois être utilisée pour des solides.
[modifier] Méthode basée sur le rayonnement
Ce système de mesure a un avantage c'est qu'il n'y a pas de contact avec le fluide pour la mesure.
[modifier] Bibliographie
Georges Asch, Les capteurs en instrumentation indusrielle, Dunod (ISBN 2100057774)
[modifier] Voir aussi
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