AUTOMATISME

1
Cours
:
AUTOMATISMES ET SYSTEMES ASSERVIS
NUMERIQUES
EQUIPE PEDAGOGIQUE :
Dr MENGATA, M. ASSE, M. ONEMBELE, M. JIOSSEU, M. FOUMI

2
PROGRAMME DU COURS :
PREMIERE PARTIE : AUTOMATISMES ET SYSTEMES
CHAPITRE 1 : Physique des capteurs et différents types de capteurs
CHAPITRE 2 : Métrologie
DEUXIEME PARTIE : SYSTEMES ASSERVIS NUMERIQUES
CHAPITRE 1 : Modélisation des signaux et des systèmes échantillonnés
CHAPITRE 2 : Stabilité et performance des systèmes échantillonnés asservis
CHAPITRE 3 : Correction des systèmes échantillonnés asservis

3
2
PREMIERE PARTIE : AUTOMATISMES ET SYSTEMES
CHAPITRE I : PHYSIQUE DES CAPTEURS ET DIFFÉRENTS TYPES DE
CAPTEURS
Objectifs spécifiques :
Ce chapitre est destiné à donner des outils indispensables au développement et
compréhension du principe de fonctionnement des capteurs. A la fin de ce chapitre,
l’étudiant doit être capable de :
➢ Connaître quelques principes physiques de différents capteurs
➢ Connaître les caractéristiques et les limitations de différents capteurs
❖ Point de vue utilisateur :
▪ Bon choix du capteur pour une application concrète
▪ Savoir utiliser un capteur
❖ Point de vue développeur :
• concevoir et développer un capteur
I. PHYSIQUE DES CAPTEURS
Dans de nombreux domaines (industrie, recherche scientifique, services, loisirs ...), on a
besoin de contrôler de nombreux paramètres physiques (température, force, position,
vitesse, luminosité, ...).
Le capteur est l'élément indispensable à la mesure de ces grandeurs physiques.
I.1. Définitions
• Capteur : un capteur est un organe de prélèvement d'information qui élabore à partir
d'une grandeur physique, une autre grandeur physique de nature différente (très
souvent électrique). Cette grandeur représentative de la grandeur prélevée est
utilisable à des fins de mesure ou de commande.

4
Figure1: Principe de fonctionnement d’un capteur
• Etendue de mesure : Valeurs extrêmes pouvant être mesurée par le capteur.
• Résolution : Plus petite variation de grandeur mesurable par le capteur.
• Sensibilité : Variation du signal de sortie par rapport à la variation du signal d'entrée.
Exemple : Le capteur de température LM35 a une sensibilité de 10mV / °C.
• Précision : Aptitude du capteur à donner une mesure proche de la valeur vraie.
• Rapidité : Temps de réaction du capteur. La rapidité est liée à la bande passante.
I.2. Éléments fonctionnels d‘un capteur
Énergie d’excitation Énergie d’alimentation
Figure
2
:
É
lements fonctionnels d’un capteur
Modification de
l’élément sensible
Élément
sensible
Transducteur
Conditionneur
Grandeurs d’influence
(
Perturbations
)
Signal
utilisable
Signal
électrique
Mesurande

5
I.3. Choix du capteur
• nature du mesurande, capteur basé sur quel principe physique ?
• performances (résolution, précision, plage de mesure, ...) ?
• caractéristiques d‘environnement, grandeurs d‘influence ?
• encombrement ?
• prix ?
• fiabilité (MTBF : Mean Time Between Failures) ?
I.4. Caractéristiques statistiques d‘un capteur
Précision = Fidélité (répétabilité) + Justesse
Figure3: Caractéristiques statistiques d’un capteur
II. DIFFERENTS TYPES DE CAPTEURS
On distingue en general deux types de capteurs :
➢ Les capteurs actifs qui delivrent un courant ou une tension :
• capteurs piézoélectriques
• capteurs tachymétriques
➢ Les capteurs passifs qui produisent une variation d’impedance (resistance,
capacite ou inductance) et qui necessitent des structures additionnelles.
La classification choisie dans ce cours est celle liee aux principales grandeur physique
relevées. La liste des capteurs est vaste et ne sont repris ici que quelques grands principes,
mais la liste n'est pas exaustive.
➢ Capteurs de position
➢ Capteurs optiques
➢ Capteurs temperature