Capteur | Types de capteur
Considérons un système de mesure. Il est composé d'un dispositif d'entrée qui perçoit l'environnement ou les alentours pour générer une sortie, d'un bloc de traitement du signal qui traite le signal provenant du dispositif d'entrée et d'un dispositif de sortie qui présente le signal à l'opérateur humain ou machine sous une forme plus lisible et utilisable.
La phase initiale est le dispositif d'entrée, qui est principalement ce dont nous allons discuter dans ce chapitre.
Capteur
Un capteur est un dispositif qui réagit à tout changement de phénomènes physiques ou de variables environnementales comme la chaleur, la pression, l'humidité, le mouvement, etc. Ce changement affecte les propriétés physiques, chimiques ou électromagnétiques des capteurs, qui sont ensuite traitées pour être présentées sous une forme plus utilisable et lisible. Le capteur est le cœur d'un système de mesure. C'est le premier élément qui entre en contact avec les variables environnementales pour générer une sortie.
Le signal produit par le capteur est équivalent à la quantité à mesurer. Les capteurs sont utilisés pour mesurer une caractéristique particulière d'un objet ou d'un appareil. Par exemple, un thermocouple, un thermocouple percevra l'énergie thermique (température) à l'une de ses jonctions et produira une sortie équivalente en tension qui peut être mesurée par un voltmètre.
Tous les capteurs doivent être calibrés par rapport à une valeur de référence ou à un standard pour une mesure précise. Voici la figure d'un thermocouple.
Notez qu'un transducteur et un capteur ne sont pas la même chose. Dans l'exemple donné ci-dessus du thermocouple. Le thermocouple agit comme un transducteur, mais les circuits ou composants supplémentaires nécessaires, tels que le voltmètre, un afficheur, etc., forment ensemble un capteur de température.
Ainsi, le transducteur convertira simplement l'énergie d'une forme à une autre et tout le reste du travail sera effectué par les circuits supplémentaires connectés. Cet ensemble forme un capteur. Les capteurs et les transducteurs sont étroitement liés.
Caractéristiques des capteurs
Un bon capteur doit avoir les caractéristiques suivantes
Sensibilité élevée : La sensibilité indique dans quelle mesure la sortie du dispositif change avec une variation unitaire de l'entrée (quantité à mesurer). Par exemple, si la tension d'un capteur de température change de 1 mV pour chaque 1°C de variation de température, alors la sensibilité du capteur est dite être de 1 mV/°C.
Linéarité : La sortie doit varier de manière linéaire avec l'entrée.
Résolution élevée : La résolution est la plus petite variation de l'entrée que le dispositif peut détecter.
Moins de bruit et de perturbation.
Consommation d'énergie réduite.
Types de capteurs
Les capteurs sont classés en fonction de la nature de la quantité qu'ils mesurent. Voici les types de capteurs avec quelques exemples.
Classification des capteurs
En fonction de la quantité mesurée
Température : Détecteur de température à résistance (DTR), Thermistance, Thermocouple
Pression : Tube de Bourdon, manomètre, membranes, jauge de pression
Force/couple : Jauge de contrainte, cellule de charge
Vitesse/position : Tachymètre, encodeur, LVDT
Lumière : Photodiode, Résistance dépendante de la lumière
Et ainsi de suite.
(2) Capteurs actifs et passifs : En fonction des besoins en alimentation, les capteurs peuvent être classés comme actifs ou passifs. Les capteurs actifs sont ceux qui n'ont pas besoin de source d'alimentation externe pour leur fonctionnement. Ils génèrent leur propre énergie pour fonctionner et sont donc appelés de type autogénérant. L'énergie pour le fonctionnement est dérivée de la quantité mesurée. Par exemple, un cristal piézoélectrique génère une sortie électrique (charge) lorsqu'il est soumis à une accélération.
Les capteurs passifs nécessitent une source d'alimentation externe pour leur fonctionnement. La plupart des capteurs résistifs, inductifs et capacitifs sont passifs (comme les résistances, inductances et condensateurs sont appelés des dispositifs passifs).
(3) Capteurs analogiques et numériques : Un capteur analogique convertit la quantité physique mesurée en forme analogique (continue dans le temps). Le thermocouple, le DTR, jauge de contrainte sont appelés des capteurs analogiques. Un capteur numérique produit une sortie sous forme d'impulsions. Les encodeurs sont des exemples de capteurs numériques.
(4) Capteurs inverses : Il existe certains capteurs capables de percevoir une quantité physique pour la convertir en une autre forme et aussi de percevoir la forme du signal de sortie pour récupérer la quantité sous sa forme originale. Par exemple, un cristal piézoélectrique soumis à des vibrations génère une tension. En même temps, lorsque un cristal piézoélectrique est soumis à une tension variable, il commence à vibrer. Cette propriété les rend adaptés pour être utilisés dans les microphones et les haut-parleurs.
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