PRINCIPAUX CAPTEURS

PRINCIPAUX CAPTEURS
Un capteur est un objet technique de prélèvement de l’information qui réalise une
mesure du contenu informationnel d’une grandeur physique. Sa fonction globale est
de convertir une grandeur physique à mesurer en une autre grandeur physique, ac-
cessible aux sens humains ou adaptée pour être transmise par un réseau à un sys-
tème de traitement de l’information (grandeur électrique).
La tendance actuelle est d’associer directement au niveau du capteur des éléments
assurant l’adaptation de la grandeur physique de sortie (image de l’information me-
surée). On parle alors d’intégration ou de « capteur intelligent ».
I- Structure d’un capteur
Corps
d’épreuve
Elément
sensible
Grandeur
physique
à mesurer
Conditionnement
du signal Communication
Grandeur
physique
intermédiaire
Grandeur
physique
mesurable
Capteur
Acquisition
Alimentation
en énergie Réseau ou bus
de terrain
Echange
des données
selon un protocole
Le corps d'épreuve est l'élément influencé par la grandeur physique à mesurer. Il
convertit cette grandeur en une autre grandeur physique intermédiaire, très souvent
un déplacement.
L’élément sensible convertit cette grandeur en une grandeur mesurable, le plus sou-
vent une grandeur électrique.
Le circuit qui assure le conditionnement du signal, sert à traiter la grandeur mesu-
rable pour délivrer un signal de sortie ayant des caractéristiques spécifiées. Les fonc-
tions assurées peuvent être multiples de la simple mise en forme et adaptation du
signal à un traitement élaboré de corrections des grandeurs d’influence.
Les fonctions principales d’un capteur se déduisent de sa structure :
 FS1 : recevoir la grandeur source
 FS2 : convertir la grandeur source en une grandeur mesurable

Principaux capteurs 2
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 FS3 : être alimenté en énergie
 FS4 : être lié à un support
Exemple : Etude fonctionnelle d’un anémomètre.
Saisir Convertir
Energie électrique
Contact électriqueTurbine à godets
Vitesse
du vent Signal
électrique
Rotation des
aimants
Trois aimants permanents solidaires de la girouette provoquent, par tour, trois fer-
metures successives du contact électrique.
II- Classification
Plusieurs classifications sont possibles. On peut citer :
II-1 Classification par la nature du signal de sortie
 Capteurs logiques ou capteurs TOR : Le signal de sortie ne présente que deux ni-
veaux
 Capteurs analogiques : le signal délivré est la traduction de la loi de variation de la
grandeur physique mesurée
 Capteurs numériques : le signal est codé au sein du capteur.
II-2 Classification par la grandeur physique mesurée
Parmi les capteurs les plus courants, on distingue :
 les détecteurs TOR ou de proximité, pour la commande séquentielle
 les capteurs de déplacements et de vitesse pour la commande d’axe
 les capteurs de température, de débit et de pression pour la commande de proces-
sus continus.
III- Détecteurs de proximité
Ces capteurs sont principalement utilisés dans les systèmes séquentiels. Ils délivrent
une information sur la présence ou l’absence d’un élément. Ces capteurs sont appe-
lés également « capteurs TOR ». Ce ne sont ni des capteurs de déplacement, ni des
capteurs de position, ni des capteurs tachymétriques.
III-1 Détecteurs mécaniques à contact
Une action mécanique directe permet de fermer ou d’ouvrir un ou plusieurs contacts
électriques.

Principaux capteurs 3
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La gamme des interrupteurs de position est très étendue.
III-2 Détecteurs de proximité capacitifs
III-2-1 Principe de fonctionnement
Un détecteur de proximité capacitif est principalement constitué d’un oscillateur dont
le condensateur est formé par deux électrodes placées à l’avant de l’appareil.
Oscillateur Mise en forme
Etage de sortie
Champ électrique
Air r = 1
C = C0
Electrode
Oscillateur Mise en forme
Etage de sortie
Air r > 2
C = C1
Electrode
Objet
CLICK!
Dans l’air
)1( r
, la capacité du condensateur est Co.
r
est la constante diélec-
trique, elle dépend de la nature du matériau. Tout matériau dont
2r
sera détecté.

Principaux capteurs 4
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Lorsqu’un objet de nature quelconque
)2(r
se trouve en regard de la face sen-
sible du détecteur, ceci produit une augmentation de la capacité et l’arrêt des oscilla-
tions.
III-2-2 Avantages
 Pas de contact avec l’objet à détecter
 Cadences de fonctionnement élevées
 Pas de pièce en mouvement
 Détection d’objets de toutes natures, conducteurs ou non conducteurs tels que :
métaux, minerais, bois, plastique, verre, carton, cuir, ….
III-2-3 Types de détecteurs
a-Détecteurs noyables dans leur support
Ces capteurs sont utilisés pour la détection de matériaux isolants (bois, plastique,
carton, verre, ….)
Les distances de détection sont
relativement faibles. On peut ef-
fectuer la détection d’un matériau
non conducteur à travers une
paroi elle-même non conductrice
(détection de verre à travers un
emballage en carton).
b- Détecteurs non noyables dans leur support
Ces capteurs sont utilisés pour la détection
de matériaux conducteurs (métal, eau, li-
quides,….). La détection peut s’effectuer à
grande distance du matériau conducteur, à
travers une paroi isolante. On peut également
détecter un matériau non conducteur placé
sur ou devant une pièce reliée à la masse.
a : champ de compensation (élimination de la contamination
extérieure)
b : champ électrique principal

Principaux capteurs 5
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III-3 Détecteurs de proximité inductifs
III-3-1 Principe de fonctionnement
Un détecteur inductif détecte uniquement les objets métalliques.
Il est essentiellement composé d’un oscillateur dont les bobi-
nages constituent la face sensible. A l’avant de la face sensible
est créé un champ magnétique alternatif.
La bobine parcourue par un courant de haute fréquence produit dans l’espace envi-
ronnant ses extrémités un champ électromagnétique variable. Un objet métallique
placé dans cette zone est le siége de courants induits appelés courants de Foucault.
D’après la loi de Lenz, ces courants s’opposent à la cause qui leur a donné nais-
sance. Il créent une induction dans le sens contraire à l’induction de la bobine ce qui
entraîne une réduction du coefficient d’auto-induction de la bobine excitatrice.
Dans le cas de métaux ferromagnétiques, une perte additionnelle est due à l’effet
d’hystérésis lors de la magnétisation du métal par le champ de la bobine excitatrice.
Dans les deux cas, cela se traduit par un signal d’amplitude réduite au niveau de la
bobine excitatrice. C’est cette baisse d’amplitude qui est détectée par l’analyseur de
signal.
Exemple d’utilisation : capsuleuse de bocaux