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Les CAPTEURS, Notes de Physique

École des Hautes Études d'Ingénieur (HEI)Physique

Un capteur permet de convertir une grandeur physique en un signal électrique. Ceci permettra un traitement du signal ... 2.1 Le capteur Tout Ou Rien (TOR).

Typologie: Notes

2021/2022

Téléchargé le 03/08/2022

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Alexandre_Rouen 🇫🇷

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RESSOURCES
Les
CAPTEUR
S
3CI2-A4
3CI2: Recherche de solutions techniques
Page 1 sur 2 Olivier La Neve 3CI2-A4_Ressources_Capteur.doc
1) Définition de « capteur » (
(G BERTHOME – Lycée Mireille GRENET - COMPIEGNE ))
Un capteur permet de convertir une grandeur physique en un signal électrique.
Ceci permettra un traitement du signal électrique par des structures électroniques à des
fins de mesures et/ou de commandes.
Grâce à des lois élémentaires sur la physique le capteur prélève une information physique
(température, luminosité, humidité, débit, présence d’objet,…) et produit un signal
électrique.
Les caractéristiques de ce signal électrique (courant, tension, niveaux logiques,
valeur moyenne, fréquence, amplitude, nombre binaire,…) dépendront directement de la
grandeur physique à capter.
2) Les familles de capteurs
Il existe 3 grandes familles de capteurs :
-les capteurs Tout Ou Rien (TOR),
-les capteurs analogiques,
-les capteurs numériques.
2.1 Le capteur Tout Ou Rien (TOR)
Ce type de capteur permet de détecter un événement ou un objet lié au
fonctionnement du système technique.
Le signal électrique en sortie de ce capteur est de type logique (signal acceptant 2
niveaux : niveau logique 0 (NL0) ou niveau logique 1 (NL1)).
2.2 Le capteur analogique
Une variation de la grandeur physique d’entrée du capteur produit une variation de la
caractéristique électrique du capteur (courant, tension, fréquence, valeur moyenne,
rapport
cyclique,…).
Pour une valeur différente de la grandeur physique
y
, il existe une valeur de la
caractéristique du signal électrique.
2.3 Le capteur numérique
Ce type de capteur produit un nombre binaire N (combinaison de signaux logiques :
voir synthèse code et numération) qui dépend directement de la grandeur physique à
capter.
SL1 : signal logique 1 ; N : nombre binaire de n bits (n signaux logiques).
Son avantage est que l’on peut directement le connecter à un microcontrôleur qui
pourra exploiter le nombre N. Il n’y a pas de mise en forme analogique et/ou
logicielle.
Son inconvénient est qu’en sortie plusieurs fils sont disponibles (en fonction du
nombre de bits du nombre binaire N), donc le nombre d’entrées du microcontrôleur
devra être
important.Plus n (nombre de bits de N) est grand et plus la précision sera
importante.
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RESSOURCES Les CAPTEURS 3CI2-A

3CI2: Recherche de solutions techniques

Page 1 sur 2 Olivier La Neve 3CI2-A4_Ressources_Capteur.doc

1) Définition de « capteur » ((G BERTHOME – Lycée Mireille GRENET - COMPIEGNE ))

Un capteur permet de convertir une grandeur physique en un signal électrique. Ceci permettra un traitement du signal électrique par des structures électroniques à des fins de mesures et/ou de commandes. Grâce à des lois élémentaires sur la physique le capteur prélève une information physique (température, luminosité, humidité, débit, présence d’objet,…) et produit un signal électrique. Les caractéristiques de ce signal électrique (courant, tension, niveaux logiques, valeur moyenne, fréquence, amplitude, nombre binaire,…) dépendront directement de la grandeur physique à capter.

2) Les familles de capteurs

Il existe 3 grandes familles de capteurs : -les capteurs Tout Ou Rien (TOR) , -les capteurs analogiques, -les capteurs numériques.

2.1 Le capteur Tout Ou Rien (TOR)

Ce type de capteur permet de détecter un événement ou un objet lié au fonctionnement du système technique. Le signal électrique en sortie de ce capteur est de type logique (signal acceptant 2 niveaux : niveau logique 0 (NL0) ou niveau logique 1 (NL1)).

2.2 Le capteur analogique

Une variation de la grandeur physique d’entrée du capteur produit une variation de la caractéristique électrique du capteur (courant, tension, fréquence, valeur moyenne, rapport cyclique,…). Pour une valeur différente de la grandeur physique y , il existe une valeur de la caractéristique du signal électrique.

2.3 Le capteur numérique

Ce type de capteur produit un nombre binaire N (combinaison de signaux logiques : voir synthèse code et numération) qui dépend directement de la grandeur physique à capter. SL1 : signal logique 1 ; N : nombre binaire de n bits (n signaux logiques). Son avantage est que l’on peut directement le connecter à un microcontrôleur qui pourra exploiter le nombre N. Il n’y a pas de mise en forme analogique et/ou logicielle. Son inconvénient est qu’en sortie plusieurs fils sont disponibles (en fonction du nombre de bits du nombre binaire N), donc le nombre d’entrées du microcontrôleur devra être important. Plus n (nombre de bits de N) est grand et plus la précision sera importante.

RESSOURCES Les CAPTEURS 3CI2-A

3CI2: Recherche de solutions techniques

Page 2 sur 2 Olivier La Neve 3CI2-A4_Ressources_Capteur.doc

3) Les infrarouges :

Image infrarouge de longueur d'onde moyenne d'un petit chien en fausse couleur

Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes. L’IR est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde (La longueur d'onde d'une onde électromagnétique périodique est la distance que parcourt la lumière dans le vide pendant le temps qui sépare deux crêtes successives de cette onde électromagnétique. Les infrarouges sont souvent subdivisés en IR proches (0,7-5 μm), IR moyens (5-30 μm) et IR lointains (30- 1 000 μm).

4) Le son

Le son est une onde produite par la vibration mécanique d'un support fluide ou solide et propagée grâce à l'élasticité du milieu environnant sous forme d' ondes longitudinales. Par extension physiologique, le son désigne la sensation auditive à laquelle cette vibration est susceptible de donner naissance. La fréquence d'un son est exprimée en hertz (Hz). À une fréquence faible correspond un son grave, à une fréquence élevée un son aigu. En acoustique la pression sonore et l'intensité se mesurent en décibels (dB).

L'acquisition

Pour le traitement numérique du son (traitement sur un ordinateur), il faut procéder à une conversion analogique - numérique, ce qu'on appelle son acquisition. Cette opération consiste à transformer les variations de pression du son, en une suite de nombres que les moyens informatiques pourront traiter. On appelle cette transformation l'échantillonnage du signal. Un microphone convertit les variations de pressions de l'air en signaux électriques, relié à un convertisseur analogique-numérique (CAN ou ADC en anglais, pour Analog to Digital Converter ) qui va numériser ce signal à pas régulier (le transformer en une suite de nombres). Ce travail est à présent réalisé par les cartes son des ordinateurs personnels.

5) La lumière visible

La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'oeil humain, c'est-à- dire comprises dans des longueurs d'onde de 380 nm (violet) à 780 nm (rouge). La lumière est intimement liée à la notion de couleur. C'est Isaac Newton qui propose pour la première fois au XVIIe^ siècle un cercle des couleurs chromatiques^1 fondé sur la décomposition de la lumière blanche. Elle peut se mesurer en lux.

Outre la lumière visible, par extension, on appelle parfois « lumière » d'autres ondes électromagnétiques, telles que celles situées dans les domaines infrarouge et ultraviolet.