Conditionneurs pour Capteurs Passifs

CONDITIONNEURS POUR CAPTEURS PASSIFS
Le choix d’un conditionneur est une étape importante dans la réalisation d’un
ensemble de mesure.
C’est, en effet, l’association capteur + conditionneur qui détermine le signal
électrique. De la constitution du conditionneur dépend un certain nombre de
performances de l’ensemble de mesure : sa sensibilité, sa linéarité, sa stabilité,
son insensibilités à certaines grandeurs d’influences…
Dans les capteurs passifs, la Dm est traduite par celle d’une impédance (soit Zc
l’impédance du capteur). Il faut donc alimenter le capteur par une source de
tension esou de courant isen associant des impédances Zkconstituant alors le
conditionneur du capteur.
Pour un capteur résistif, le conditionneur peut opérer en continu ou en
alternatif, mais pour un capteur réactif (C ou L), on doit opérer obligatoirement
en alternatif (exception : Q d’un condensateur – capteur piézoélectrique).
Une autre manière de réaliser un conditionneur est de réaliser un oscillateur
dont la fréquence dépend de son impédance. Cette forme est intéressante pour
sa bonne résistance aux bruits, ce qui la rend apte à la transmission à distance
(télémétrie).

1. Familles de Conditionneurs Passifs
On distingue deux familles principales :
Les montages potentiométriques et ponts
Les oscillateurs
Le transfert de l’information liée aux variations du mesurande se fait sur l’amplitude.
)Z,Z(F.iiou)Z,Z(F.eV cksmcksm
)Z,Z(Gf ckm
Le transfert se fait sur la fréquence du signal de mesure.
Les oscillateurs utilisés en conditionneurs peuvent être de type sinusoïdal ou
de relaxation. Ils délivrent un signal dont la fréquence est modulée par
l’information ce qui leur assure une bonne protection contre les parasites, en
particulier en télémétrie. On outre, la conversion de l’information sous forme
numérique est facilitée puisqu’il suffit de faire un comptage de période.
Le montage potentiométrique est simple à utiliser mais il est très sensible aux
parasites. On préfère alors utiliser un montage en pont qui est un double
montage potentiométrique dont la mesure est différentielle. Ceci permet
d’éliminer la composante continue.

2. Qualités d’un Conditionneur
a. Sensibilité et Linéarité
A la variation Dm du mesurande correspond une variation DZcde l’impédance
du capteur qui selon le type de conditionneur entraîne soit une variation de
l’amplitude de sortie, soit une variation de fréquence.
La sensibilité totale STde l’association capteur + conditionneur est de la forme :
m
V
Sm
TD
D
cp
c
c
m
TSS
m
Z
Z
V
S.. 
D
D
D
D
soit
m
F
Sm
TD
D
cp
c
c
m
TSS
m
Z
Z
F
S.. 
D
D
D
D
soit
ou
La sensibilité propre du conditionneur est selon le cas .
c
m
c
m
Z
F
ou
Z
V
D
D
D
D
•Un conditionneur est dit linéaire si sa sensibilité propre est indépendante de ZC.
•S’il est non linéaire, on peut le linéariser par remplacement de Zkpar un autre
capteur produisant une variation DZcopposée à celui du premier.

b. Compensation des grandeurs d’influence
Si le capteur est sensible à une grandeur d’influence g (T, Chp E, Chp B,
pression, humidité,…), il est important de pouvoir éliminer sa contribution aux
variations de Zc.
dg.
g
R
.
R
V
g
R
.
R
V
dV
k
c
c
mk
k
m
m
Les évolutions des grandeurs d’influence n’ont aucun effet sur la tension de
mesure lorsque la condition suivante est satisfaite : 0.. 
k
c
c
mk
k
m
g
R
R
V
g
R
R
V
Exemple :
Si une seule des résistances du conditionneur est rendu sensible à get quelle
est en outre choisie identique à Rcdonc on a :
g
R
g
Rc
k
la compensation des grandeurs d’influence est réalisée si
c
m
k
m
R
V
R
V
mm dFoudVdg
Si on considère un capt. résistif
)R,R(F.EV kcsm

3. Montage potentiométrique
3.1. Mesure des résistances
Rs
Es
R1
RcRd
Vm
Appareil
de mesure
( Es; Rs) : tension d’alimentation
R1: conditionneur
Rc: capteur
Rd: Résistance interne du
dispositif de mesure.
La tension de mesure est : s
c1sd1sc
dc
mE.
)RRR(R)RR(R
RR
V
Si Rd>>Rcs1c
c
sm RRR
R
.EV 
Vmfonction non linéaire de Rc !!!
Typiquement pour un voltmètre, pour un oscilloscope.
 M10Rd
M1