LES CAPTEURS

Un capteur (détecteur ou sonde) est un dispositif qui informe sur La grandeur d'un phénomène physique.Il est composé d'un transducteur (auquel peuvent s'ajouter un convertisseur et un afficheur).  

MAIS COMMENT CHOSIR LE BON CAPTEUR ?

LES TRANSDUCTEURSDéfinitionUn transducteur est un transformateur d'énergie. Il utilise la variation de la grandeur du phénomène physique observé pour produire un signal.Ce signal est de nature mécanique, électrique, optique ou sonore. Il est directement utilisable pour la mesure ou la commandeLes différents types     - le bilame     - l' I.L.S.     - la photorésistance      - le thermocouple     - la jauge de contrainte     - le piezzo     - le générateur analogique     - l'antenne     - le galvanomètre     - la capsule anéroïde     - le tube de bourdon     - le clapet     - le tube de Geiger-Müller     - la thermistance

LE BILAMEPrincipe

Un bi-lame est composé de deux plaques de métal soudées par laminage à froid, (très souvent de l'invar et du nickel) ayant un coefficient de dilatation différent.Une déformation se produit sous l'action de la chaleur.

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Coefficient de dilatation

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Le coefficient de dilatation mesure l'augmentation relative de volume d'un corps lorsque l'on fait varier  la température.Exemple pour l'acier : coefficient = 1,18mm/m/100° (une barre d'acier de 1m soumise à une augmentation de température de 100° s'allonge de 1,18mm

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L’I.L.S

Principe

L'Interrupteur à Lame Souple (I.L.S.) est constité de 2 lames souples aimantables insérées dans un ampoule en verre sous vide qui ouvrent ou ferment un circuit électrique lors de la présence d'un aimant.

Principe de fonctionnement simplifié

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LA PHOTORESISTANCE

Principe

L'effet photoélectrique est la libération dans le matériau semi-conducteur de charges électriques sous l’influence de la lumière (photons d’énergie) 

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LE THERMOCOUPLE

Principe

Lorsque deux fils en métaux différents sont fusionnés à leurs deux extrémités, un courant continu circule lorsque l'on chauffe la soudure. Ce courant est proportionnel à l'élévation de température

Thermocouple de chaudière à gaz

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LA JAUGE DE CONTRAINTE

Principe

Lorsque l'on déforme un fil résistant, il s'allonge, sa section diminue et sa résistance électrique augmente.  On mesure la résistance du courant qui circule dans la jauge.Les jauges sont très utilisées dans les balances de pesée.

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LE PIEZO

Principe

La piézoélectricité (du grec piézein presser, appuyer) est la propriété que possèdent certains quartz de se polariser électriquement sous l’action d’une contrainte mécanique et réciproquement de se déformer lorsqu’on leur applique un champ électrique

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LE GENERATEUR ANALOGIQUE

Principe

Il se comporte comme une génératrice à courant continu, il délivre une tension de sortie proportionnelle à la vitesse d'entraînement du rotor. La mesure précise de cette tension permet de connaître indirectement la vitesse angulaire. Ce capteur doit être monté directement en bout d'arbre dont on veut contrôler la vitesse.

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L’ANTENNE

Principe

Dispositif d'émission ou de réception d'ondes radio. L'antenne concentre les ondes radio qui sont converties en signaux électriques.

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LE GALVANOMETRE

Principe

Appareil mesurant l'intensité des courants électriques faibles

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LA CAPSULE Anéroïde

Principe

La pression atmosphérique s'exerce sur l'extérieur d'une enceinte métallique, hermétiquement close et partiellement vide d'air qui se déforme de façon élastique.Lorsque la pression ambiante varie, la capsule se comprime ou se dilate.

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LE TUBE DE BOURDON

Principe

La pression s'exerce dans une enceinte métallique, hermétiquement close qui se déforme de façon élastique, en se déroulant.

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LE CLAPET

Principe

La pression d'un fluide s'exerce sur une surface et engendre un déplacement.Le clapet s'ouvre lorsque la pression de fonctionnement est dépassée.

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Principe

LE TUBE de Geiger-Müller

Quand un rayonnement ionisant (radiation) pénètre à l’intérieur d'un tube Geiger-Müller, il ionise le gaz, arrache des électrons qui se multiplient très vite par avalanche électronique créant un signal électrique.

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LES THERMISTANCES

La thermo-résistance  : variation de la résistivité de certains métaux (argent, cuivre, nickel, or, platine, tungstène, titane) en fonction de la température.

La sonde PT100 : Elle permet de mesurer le changement de résistivité d'un filament de platine enroulé autour d'une tige de verre.

Suite thermistances

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Les principaux capteurs de température utilisés en électronique sont basés sur la loi de variation d’une résistance.

Les thermistances : variation de la résistivité de certains métaux (argent, cuivre, nickel, or, platine, tungstène, titane) en fonction de la température

Les CTN : coefficient de Température Négatif, (en anglais NTC, Negative Temperature Coefficient) sont des thermistances dont la résistance diminue de façon uniforme avec la température.

Les CTP : coefficient de Température Positif, (en anglais PTC, Positive Temperature Coefficient) sont des thermistances dont la résistance augmente fortement avec la température dans une plage de température limitée (typiquement entre 0 °C et 100 °C).

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LES CAPTEURS

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Capteur de présence ou position

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Capteur de sons

Le microphone

Principe

Le microphone (ou micro) est un dispositif de conversion des ondes sonores en impulsions électriques. Il existe plusieurs systèmes : microphone à membrane, micro piezo …

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Le sonomètre

Principe

Un Sonomètre est un appareil destiné à mesurer, en décibels, le niveau sonore. pour quantifier toutes sortes de bruit, industriels et environnementaux, en particulier le bruit des avions.

suite

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Le sonar

Principe

Un Sonar (acronyme de SOund Navigation And Ranging) est un appareil, utilisant les propriétés particulières de la propagation du son dans l'eau pour détecter et situer les objets sous l'eau

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Capteurs Magnétiques

Principe

La détection de la présence d'un aimant par I.L.S. (un Interrupteur à Lame Souple).

I.L.S. dans un anémomètre

Capteur de PMH (Point Mort Haut, moteur Renault)

I.L.S. dans un vérin

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Capteurs à galet

Principe

Les capteurs de position sont des capteurs de contact. Ils peuvent être équipés d'un galet, d'une tige souple, d'une bille. L'information donnée par ce type de capteur est de type tout ou rien et peut être électrique ou pneumatique.

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Capteur inductifPrincipe

Les capteurs inductifs produisent à l'extrémité de leur tête de détection un champ magnétique oscillant. Ce champ est généré par une self et une capacité montée en parallèle. Lorsqu'un objet métallique pénètre dans ce champ , il y a perturbation de ce champ puis atténuation du champ oscillant. Cette variation est exploitée par un amplificateur qui délivre un signal de sortie., le capteur commute.

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Capteur capacitif

Principe

Les capteurs capacitifs sont des capteurs de proximité qui permettent de détecter des objets métalliques ou isolants. Lorsqu'un objet entre dans le champ de détection des électrodes sensibles du capteur, il provoque des oscillations en modifiant la capacité de couplage du condensateur.

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Capteur optique

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Capteur Laser

Le laser

acronyme de : Light Amplification by Stimulated Emission of Radiations, (amplification de la lumière par émission stimulée de radiation).

Principe

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Capteur photoélectrique

Principe

Un capteur photoélectrique est un capteur de proximité. Il se compose d'un émetteur de lumière associé à un récepteur : une photorésistance. La détection d'un objet se fait par coupure ou variation d'un faisceau lumineux. Le signal est amplifié pour être exploité par la partie commande.

Système barrage

Système de proximité

Système reflex

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Capteur Infrarouges

Principe

Un capteur infrarouge est un capteur de proximité. Il se compose d'un émetteur de lumière associé à un récepteur : une photorésistance. La lumière infrarouge est invisible à l'oeil humain.

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Capteur de lumière

Principe

Les capteurs de lumières sont composés de photorésistances qui détectent la présence et la variation de l'intensité lumineuse.

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Capteur de vitesse, d'accélération

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Capteur d'accélération

Principe

Un accéléromètre est un capteur qui, fixé à un mobile ou à tout autre objet, permet de mesurer l'accélération de ce dernier.Il est gradué en "g" (accélération due à la pesanteur,1g = 9,81m/s2)

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Capteur linéaire

Le tachymètre

tachymètre : du grec ancien : tachy "vite, rapide" et du suffixe : "mètre".Instrument de mesure des vitesses muni d'un cadran divisé qui permet de lire la vitesse en km/h ou une autre unité.

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Le Radar à effet Doppler

Le mot provient de l'acronyme anglais : RAdio Detection And RangingLe radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la distance et/ou la vitesse d'objets. (effet Doppler)

Le Radar laser

Le radar mesure le temps mis par une impulsion laser pour atteindre la cible visée et revenir au cinémomètre après réflexion. Connaissant le temps d’aller et retour ainsi-que la vitesse de la lumière, l'appareil en déduit la vitesse de la cible.

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Capteur de vitesse angulaire

Les compte-tours

Les générateurs analogiques

Ce sont des instruments de mesure permettant d’indiquer la vitesse de rotation d'une pièce en mouvement. Les capteurs peuvent être mécaniques, optiques ou à courants de Foucault.Les compte-tours comptent le nombre de tours par unité de temps (généralement des tours par minute)

Ils se comportent comme une génératrice à courant continu, ils délivrent une tension de sortie proportionnelle à la vitesse d'entraînement du rotor. La mesure précise de cette tension permet de mesurer indirectement la vitesse angulaire. Ce capteur doit être monté directement en bout d'arbre dont on veut contrôler la vitesse.

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Les codeurs rotatifsLes codeurs rotatifs sont des capteurs de position angulaire. Le disque du codeur est solidaire de l'arbre tournant du système à contrôler. Il existe deux types de codeurs rotatifs, les codeurs incrémentaux et les codeurs absolus.

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Tachymètre compte-tours laser optique

Le tachymètre ou compte-tours est utilisé pour mesurer la vitesse de rotation. Ce tachymètre fonctionne avec un pointeur laser.

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Capteur de température

Il existe une multitude de capteurs de température, tant par leur technique que par leurs formes. Ils sont employés dans de nombreux domaines tant industriel que domestique :

- Appareils électroménagers (four, réfrigérateur,…)- Automobile (moteur, habitacle), - Industries de transformation (plastique, alimentaire, chimie, automobile, électronique,…) - Installations de chauffage urbain ou industriel.

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Capteur sans contact

Thermomètres à infrarouges

Caméras infrarouges

Ils fonctionnent à l'aide d'une photorésistance sensible aux rayons infrarouges.

Elles fonctionnent à l'aide d'une photorésistance sensible aux rayons infrarouges

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Capteur avec contact

Sonde de température, circuit de refroidissement moteur

Thermomètre corporel

Sonde de commande : La température du liquide de refroidissement provoque la déformation d'un bilame, déclenchant les moto-ventilateurs par fermeture d'un circuit électrique.

- sonde de mesure: fonctionne avec une thermistance dont la résistance électrique varie avec la température.

Fonctionne avec un thermocouple.

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Les thermostats bimétalliques

Les sur-tensions dans un circuit électrique provoquent une élèvation de température par effet Joule.Sous l'action de la chaleur, la déformation d'un bilame interrompt la continuité électrique, assurant ainsi la protection du circuit.

Thermostats bimétalliques

Disjoncteur thermique à bilame

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Capteur de forces ou de pressions

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Les balances

La plupart des balances électroniques sont équipées de l'une des 2 sortes de transducteurs :

     - les jauges de contrainte      - les cellules piezo 

Jauge de contrainte sur une balance

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Le Pressostat

Dans le pressostat, on utilise la force qui s'exerce sur une membrane de surface constante.Le système fonctionne en tout ou rien (lave linge) ou enregistre les variations de pression (sonde de pression d'huile moteur).

Pressostat de remplissage de cuve de lave-linge

Pressostats variables

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Mini capteurs

Sous l'action de la pression, un élément en quatz se déforme (effet piezo) et emet un signal électrique.

Capteurs de pression Honeywell 20PC( capteurs piézorésistifs )

Capteurs de pression mécanique FSR (Force Sensitive Resistance)( capteurs piézorésistifs )

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Le manomètre

Le manomètre fonctionne par déformation d'un tube de Bourdon, sous l'action d'une pression interne.Un système mécanique permet d'amplifier les mouvements qui résultent des variations de pression pour les rendre visibles sur un cadran.

Manomètre à tube de Bourdon

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Le baromètre, l'altimètre...

Le baromètre est un instrument de mesure, utilisé en physique et en météorologie, qui sert à mesurer la pression atmosphérique. Il peut servir d'altimètre pour déterminer l'altitude en connaissant la pression atmosphérique au sol.

Le baromètre ou l'altimètre fonctionnent par déformation, sous l'action de la pression ambiante, d'une capsule anéroïde dont la variation de forme est amplifiée par un système mécanique ou électronique.

Principe :

Baromètre à capsule anéroïde

Altimètre à capsule anéroïde

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Capteur de radiations

Le compteur Geiger détecte les les radiations grace à un tube de Geiger-Müller en créant un signal électrique.Après amplification, le signal électrique ainsi produit est enregistré et se traduit par une indication visuelle (aiguille, lampe) ou sonore (déclic).

Le compteur Geiger

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Capteur de vibrations

Le capteur sismique

Le capteur sismique enregistre le mouvement du sol.Pour mesurer ce mouvement du sol, on mesure soit la vitesse de déplacement du sol, soit son accélération.

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Le galvanomètre

Appareil mesurant l'intensité des courants électriques faibles

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Capteur chimiques

Les détecteurs chimiques composent une famille extrèmement vaste (autant que d'éléments à identifier ou mesurer), on les trouve dans les domaines :     - Industries chimique, automobile, alimentaire, ....     - Domotique     - Laboratoires d'analyses médicales     - etc...

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Gaz

Sonde Lambda au dioxyde de titane

La résistance électrique de l’élément au dioxyde de titane varie en relation avec la concentration d’oxygène dans les gaz d’échappement du véhicule.

Sonde CO - CO2Détecteur taux d'O2 dans Nitrox (bouteille de plongée)

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Humidité

Le détecteur d'humidité réagit à la présence d'eau ou de neige sur le pare-brise du véhicule.La photo-diode mesure de la quantité de lumière d'une diode réfléchie par le pare brise.

Détecteur de pluie Bosch  

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Détecteur de fumée

Le détecteur de fumée est un organe de sécurité, il réagit à la présence de fumée ou de vapeur dans l'air : il existe des détecteurs optiques (à cellule photo-électrique) et/ou par ionisation. Les détecteurs ioniques sont interdits en France car radioactifs

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