THEOREME FONDAMENTAUX: Théorèmes de De Morgan (Augustus)
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Professeur : J. Richard L.T P.E. Martin Année scolaire 1998/99 . COURS 7 LES CAPTEURS CLASSE : 1° S . DATE : / 1.2.1 Capteur tout ou rien ( TOR ) Ces capteurs génèrent une information électrique de type binaire ( Vrai ou faux ) qui caractérise le phénomène à détecter ou capter / 99 . Information en sortie du capteur Vrai 1. Etude fonctionnelle générale des capteurs. Faux 1.1 Définition : Un capteur est un organe de prélèvement d’informations qui élabore à partir d’une grandeur physique ( Information entrante ) une autre grandeur physique de nature différente ( Information sortante : très souvent électrique ). Cette grandeur, représentative de la grandeur prélevée, est utilisable à des fins de mesure ou de commande. t Remarque : On distingue les capteurs TOR avec ou sans contact physique vis-à-vis de l’objet à détecter. 1.2.2 Capteur analogique La grandeur électrique délivrée en sortie par ce type de capteur est en relation directe avec la grandeur physique à capter. Information en sortie du capteur Grandeur physique à prélever Présence Position Déplacement linéaire Déplacement angulaire Niveau Vitesse linéaire Vitesse angulaire Accélération Force Pression Corps d’épreuve Détecteur ( Elément sensible ) CAPTEUR Couples Débit Température Luminosité Humidité Vibrations Chocs Grandeur physique de sortie Electrique Pneumatique Optique Un capteur est composé de 2 éléments : - Corps d’épreuve - Détecteur ( Elément sensible ). On distingue : t Grandeur électrique de sortie = f ( grandeur physique à mesurer ) Remarque : La caractéristique de ce type de capteur est linéaire dans les cas les plus fréquents ( Relation proportionnelle entre la grandeur physique d’entrée et le signal de sortie délivré ). 1.2.3 Capteur numérique Ce type de capteur délivre en sortie une information électrique à caractère numérique, image de la grandeur physique à mesurer, c’est à dire ne pouvant prendre qu’un nombre limité de valeurs distinctes. L’information délivrée par ces capteurs peut être représentée par : - Soit un signal électrique périodique ( Signal carré ) à période variable. - Soit un signal numérique codé sur n variables binaires ( n Bits ). Exemple de signal en sortie d’un capteur numérique dont la période est caractéristique de la grandeur physique à capter Information en sortie du capteur t Période T - Les capteurs passifs : Nécessitent une alimentation en énergie électrique - Les capteurs actifs : Utilisent une partie de l’énergie fournie par la grandeur physique à mesurer Information en sortie du capteur ( Codée sur 4 bits ) 1.2 Type de capteurs électriques: La grandeur électrique de sortie d’un capteur peut varier de 3 manières différentes : Binaire ( Information vraie ou fausse ) Progressive ( Variation continue ) Par échelons de tension ( Courant ) - Cours 7 1°S Les capteurs Capteur tout ou rien ( TOR ) Capteur analogique Capteur numérique Exemple de signal en sortie d’un capteur numérique dont le nombre binaire ( Codée sur 4 bits ) est caractéristique de la grandeur physique à capter Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0 1000 1001 1010 0011 0100 0101 0111 t Page 1/2 Professeur : J. Richard L.T P.E. Martin Année scolaire 1998/99 1.3 Paramètres généraux communs à tous les capteurs. 1.3.1 Sensibilité : C’est le rapport entre la variation V du signal électrique de sortie pour une variation donnée de la grandeur physique d’entrée. S = V / CARACTERISTIQUE DE TRANSFERT D’UN CAPTEUR LINEAIRE Tension en sortie du capteur 1.3.4 Fidélité : Un capteur est dit fidèle si le signal qu’il délivre en sortie ne varie pas dans le temps pour une série de mesures concernant la même valeur de la grandeur physique d’entrée ( Influence du vieillissement, ... ). 1.3.5 Rapidité : La rapidité est la qualité du capteur à suivre dans le temps les variations de la grandeur à mesurer ( Rapidité ou temps de réponse ). 1.4 Liste des principaux types de capteurs et des phénomènes physiques mis en jeu. V Grandeur physique à mesurer 1.3.2 Linéarité : Un capteur est dit linéaire s’il présente la même sensibilité sur toute l’étendue de sa plage d’emploi. Tension en sortie du capteur Caractéristique réelle Caractéristique idéale Grandeur physique à mesurer 1.3.3 Précision : La précision Pr d’un capteur est caractérisée par l’incertitude absolue E sur l’image électrique délivrée par le capteur. Elle s’exprime en fraction de l’étendue de la grandeur physique mesurée EM. La précision est lié à la sensibilité Pr = E / EM TOR Inductifs Capacitifs Magnétiques Photoélectriques Résistifs Thermiques Numériques Phénomènes physiques mis en jeu Contact avec l’objet à détecter Variation du type « vrai ou faux » en fonction d’une position. OUI Variation de l’induction magnétique du capteur NON Variation de la valeur capacitive du capteur NON Création d’une f.e.m induite variable dans une bobine. NON Variation de la résistance en fonction de l’intensité lumineuse NON Variation de la résistance en fonction d’un déplacement OUI Variation de la résistance en fonction de la température Variation d’une valeur binaire ( Codée sur n bits ) ou de la fréquence d’un signal en fonction d’un déplacement OUI OUI - NON 2. Choix d’un capteur en fonction de la grandeur physique à capter. En complément de ce cours voir le livre « Electrotechnique et électronique industrielle - Tome 1 - collection Foucher » sur la partie " Conversion des grandeurs physiques en grandeurs électriques ; Les capteurs ". Il est décrit, en fonction de la nature de la grandeur physique à capter, l’ensemble des différentes familles de capteur ( Voir page 30 à 42 ). Points de mesure E Tension en sortie du capteur CAPTEURS Etendue de mesure EM - Cours 7 1°S Les capteurs Grandeur physique à mesurer Page 2/2
