THEOREME FONDAMENTAUX: Théorèmes de De Morgan (Augustus)

Professeur : J. Richard L.T P.E. Martin Année scolaire 1998/99
- Cours 7 1°S Les capteurs Page 1/2
1. Etude fonctionnelle générale des capteurs.
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 ( Infor-
mation sortante : très souvent électrique ). Cette grandeur, représentative de la grandeur pré-
levée, est utilisable à des fins de mesure ou de commande.
Un capteur est composé de 2 éléments :
- Corps d’épreuve
- Détecteur ( Elément sensible ).
On distingue :
- 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
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 )  Capteur tout ou rien ( TOR )
 Progressive ( Variation continue )  Capteur analogique
 Par échelons de tension ( Courant )  Capteur numérique
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
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 di-
recte avec la grandeur physique à capter.
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 numé-
rique, 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 ).
COURS 7
LES CAPTEURS
.
CLASSE : 1° S .
DATE : / / 99 .
CAPTEUR
Corps
d’épreuve
Détecteur
( Elément sensible )
Grandeur
physique de
sortie
Grandeur
physique à
prélever
 Electrique
 Pneumatique
 Optique
 Présence
 Position
 Déplacement linéaire
 Déplacement angulaire
 Niveau
 Vitesse linéaire
 Vitesse angulaire
 Accélération
 Force
 Pression
 Couples
 Débit
 Température
 Luminosité
 Humidité
 Vibrations
 Chocs
Information en sortie du capteur
Vrai
Faux
Grandeur électrique de sortie
=
f ( grandeur physique à mesurer
)
Information en sortie du capteur
Exemple de signal en sortie d’un capteur
numérique dont la période est caractéris-
tique de la grandeur physique à capter
Information
en sortie du cap-
teur
Période T
t
t
t
Information en sortie du capteur
( Codée sur 4 bits )
Exemple de signal en sortie d’un capteur
numérique dont le nombre binaire ( Codée
sur 4 bits ) est caractéristique de la gran-
deur physique à capter
Bit 3
0111
0101
0100
0011
1010
1001
1000
Bit 2
Bit 1
Bit 0
t

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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.
1.3.2 Linéarité :
Un capteur est dit linéaire s’il présente la même sensibilité sur toute l’étendue de sa
plage d’emploi.
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
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 gran-
deur à mesurer ( Rapidité ou temps de réponse ).
1.4 Liste des principaux types de capteurs et des phénomènes physiques mis en jeu.
CAPTEURS
Phénomènes physiques
mis en jeu
Contact avec
l’objet à détecter
TOR
Variation du type « vrai ou faux » en fonction d’une position.
OUI
Inductifs
Variation de l’induction magnétique du capteur
NON
Capacitifs
Variation de la valeur capacitive du capteur
NON
Magnétiques
Création d’une f.e.m induite variable dans une bobine.
NON
Photoélectriques
Variation de la résistance en fonction de l’intensité lumineuse
NON
Résistifs
Variation de la résistance en fonction d’un déplacement
OUI
Thermiques
Variation de la résistance en fonction de la température
OUI
Numériques
Variation d’une valeur binaire ( Codée sur n bits ) ou de la fré-
quence d’un signal en fonction d’un déplacement
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 indus-
trielle - 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 gran-
deur physique à capter, l’ensemble des différentes familles de capteur ( Voir page 30 à 42 ).
Tension
en sortie du capteur
V
Grandeur physique
à mesurer
CARACTERISTIQUE DE TRANSFERT D’UN CAPTEUR LINEAIRE
S = V / 
Pr = E / EM
Caractéristique réelle
Tension
en sortie du capteur
Tension
en sortie du capteur
Caractéristique idéale
Points de mesure
E
Etendue de mesure EM
Grandeur physique
à mesurer
Grandeur phy-
sique
à mesurer