Cours sur les Capteurs et Transmetteurs

CAPTEURS
Pare 2 :
Capteurs – Transmeeurs
-Dénion et classicaon des capteurs
-L’entrée du capteur : le mesurande
-Le corps d’épreuve et le transducteur
Intro Généralités Capteurs Principes de mesure TD et TP
-Le corps d’épreuve et le transducteur
-Les capteurs « passifs » et « acfs »
-Les condionneurs et les transmeeurs
-Les principaux signaux ulisés
-Raccordement électrique du transmeeur
Le Capteur - (Sensor)
Dénion : Disposif de métrologie chargé de traduire les variaons d’un procédé physico-chimique
en une grandeur exploitable.
Dénions
Un capteur est un disposif de prélèvement d’informaons qui élabore, à parr d’une grandeur
physique, une autre grandeur physique de nature diérente (généralement électrique) image de la
grandeur prélevée, et ulisable à des ns d’indicaon de mesure.
C’est à parr du moment où l’on a su capter une grandeur physique et exploiter ses caractérisques,
que l’on a pu réaliser des systèmes automaques et intelligents qui s’auto contrôlent sans
l’intervenon de l’homme.
Entrée : grandeur physique
C’est la grandeur d’entrée du capteur (posion, pression, température, niveau, déplacement, ...) qui
fournit par son état ou ses variaons, une informaon ule à l’unité d’acquision et de traitement.

Sore : grandeur électrique
Sore : grandeur électrique
C’est la grandeur de sore du capteur, précisément de la chaîne de mesure. Ce signal de sore
électrique, dit exploitable, peut être de nature :
 Analogique (connu dans le temps)
 Logique (binaire 0 ou 1, ou TOR : tout ou rien)
 Numérique (valeur > à deux états)
Classicaon
Un capteur électrique est un disposif qui transforme une grandeur physique, le Mesurande
(grandeur analogique), en une grandeur électrique (courant, tension, charge).
Les détecteurs font pare de la famille des capteurs, leur foncon est de transformer la grandeur
physique d’entrée en une grandeur logique. L’informaon en sore d’un détecteur est de type tout
ou rien, 0 ou 1 logique.
Exemple de détecon :
 Présence, absence, passage, posion, proximité
 Exemple de technologie ulisée :
 Détecteurs inducfs, magnéques, capacifs,
 photoélectriques, ultrasons, infra rouge, laser, radioacfs, …
Classicaon – terminologie
Capteur - Transmeeur
Langage technique
Le langage technique usuel simpliant souvent les dénominaons, l’associaon d’un capteur et de
son transmeeur devient couramment, par raccourci, capteur au lieu du terme capteur-transmeeur.
au lieu du terme capteur-transmeeur.

On admet que le mot capteur dénit un instrument de mesure de procédé industriel.
Le mot transmeeur, intégré ou déporté, correspond à un conversseur d’un signal de mesure en un
signal normalisé.
L’entrée du capteur : le mesurande
Le mesurande est la grandeur physico-chimique à mesurer, on la note X ou E pour se référer à
l’entrée du capteur.
Exemple : pression, température, débit, niveau, ux de rayonnement, accéléraon, posion,
déplacement, tension, densité, viscosité, conducvité, pH, …
Constuon d’un capteur
Lorsque le capteur est constué de plusieurs éléments, le corps d’épreuve est celui en contact direct
avec le mesurande.
Il génère une grandeur physique intermédiaire (déplacement, déformaon, force …) traduite en une
grandeur électrique (tension, capacité, inducon …) par le transducteur.
Classicaon – grandeurs physiques
Une des façons de disnguer les capteurs, est de classer les grandeurs physiques auxquelles les corps
d’épreuve des capteurs sont soumis.

Capteur « passif » vs « acf »
Une autre façon de disnguer les capteurs repose sur l’eet mis en œuvre pour générer le signal de
mesure, on peut en disnguer deux types :
Les capteurs passifs :
Les capteurs passifs : Impédance dont l’un des paramètres déterminants est sensible au mesurande.
Les capteurs acfs : Fonconnent en générateurs. Principe fondé sur un eet physique qui assure la
conversion en énergie électrique de la forme propre au mesurande.
Capteur « passif » vs « acf »
Capteur passif : dénion
Le capteur est passif lorsque la grandeur électrique exploitable est une impédance à dominante
capacive, inducve ou résisve.
Exemple : jauge de contrainte résisve
Une jauge de contrainte résisve (transducteur) est collée sur l’extérieur d’un tube.
Sous l’inuence d’une variaon de pression, la jauge subit une déformaon idenque au tube (corps
d’épreuve), et sa résistance ohmique varie.
Capteur passif : principe

Les capteurs passifs ulisent les variaons d’impédance.
L’impédance présente dans l’élément de transducon réagit aux variaons du mesurande au travers
des eets du mesurande sur le corps d’épreuve.
Cee variaon d’impédance peut être le résultat d’un changement de résisvité, de capacitance ou
d’inductance.
Dans l’expression liérale d’une impédance sont présents des termes liés :
- d’une part à sa géométrie et à ses dimensions
- d’une part à sa géométrie et à ses dimensions
- d’autre part aux propriétés électriques des matériaux :
- résisvité ρ (matériaux conducteurs)
- constante diélectrique ε (condensateurs à plaques ou cylindriques)
- perméabilité magnéque µ (métaux ferromagnéques)
La variaon d’impédance peut donc être due à l’acon du mesurande :
- soit sur les caractérisques géométriques ou dimensionnelles
- soit sur les propriétés électriques des matériaux
- soit plus rarement sur les deux simultanément