Les Différents Types de Capteurs.

TPE 2010 : COMMENT AUTOMATISER UNE BARRIÈRE PÉAGE ?

II : Les Différents Types de Capteurs.

Le monde qui nous entoure est composé d'innombrables de capteurs. Ils peuvent revêtir des formes très variées et être conçues pour des usages bien divers. Il était donc nécessaire de doter notre maquette de plusieurs capteurs

1 : Petite introduction sur les capteurs. ( Familles, spécificités etc.

Ces informations sont le fruit de recherches qui ont couvert les quatre premières semaines de notre TPE.

Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable. En d'autres termes, les capteurs prélèvent une information sur le comportement de la partie opérative et la transforment en une information exploitable par la partie commande ( donc sous une forme électrique ). Le but étant de faire évoluer le système aux caractéristiques de l' environnement extérieur.

Dans les systèmes automatisés séquentiels, la partie commande traite des variables logiques ou numériques. L'information délivrée par un capteur pourra être logique ( 2 états ), numériques ( valeur discrète ) ou analogique.

Nous pouvons caractériser les capteur selon deux critères :

  • en fonction de la grandeur mesurée ; on parle de capteurs de position, de température, de vitesse, de force, de pression etc.

  • en fonction du caractère de l'information délivrée ; on parle alors de capteurs logiques appelés aussi capteurs tout ou rien ( TOR ), de capteurs analogiques ou numériques.

On peut alors classer les capteurs en deux catégories, les capteurs à contact qui nécessitent un contact direct avec l'objet à détecter et les capteurs de proximité. Chaque catégorie peut être subdivisée en trois catégories de capteurs : les capteurs mécaniques, électriques, pneumatique. Pour choisir un capteur spécifique, il faut donc chercher à délimiter les principales caractéristiques que l'on souhaite lui attacher. Globalement, voici les caractéristiques que nous avons cherché à délimiter :

  • L'étendu de la mesure : C'est plus ou moins la différence entre le plus petit signal détecté et le plus grand perceptible.

  • La sensibilité : c'est la plus petite variation d'une grandeur physique que peut détecter un capteur.

  • La rapidité : c'est le temps de réaction d'un capteur entre la variation de la grandeur physique qu'il mesure et l'instant où l'information est prise en compte par la partie commande.

Tous les capteurs présentent deux parties distinctes. Une première partie qui a pour rôle de détecter ou mesurer un événement et une deuxième partie qui a pour rôle de traduire un événement en un signal compréhensible par un système de contrôle PC. Pour choisir correctement un capteur, il est donc important de définir (cours de math 3eme) :

  • Le type d'évènement à détecter

  • La nature de l'évènement.

  • La grandeur de l'évènement.

En fonction de ces paramètres, on pourra effectuer un ou plusieurs choix pour un type de détection. D'autres éléments peuvent permettre de cibler précisément le capteur a utiliser.

  • Ses performances.

  • Son encombrement.

  • Sa fiabilité.

  • La nature du signal délivré par la capteur ( électrique, pneumatique etc. )

  • Son prix...

L'analyse de ces critères a été couteuse en temps mais le choix du capteur nous semblait crucial.

Nous nous sommes également documenté sur la nature des différents types de capteurs qui existait. Nous préférons vous les présenter dans un tableau selon leurs spécificités de manière à bien les différencier.

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LES CAPTEURS LES PLUS FREQUENTS..

Inductif.

Produisent dans l'axe du capteur un champ magnétique oscillant. Ce champ est généré par système constitué d'une self et d'une capacité montée en parallèle. Lorsqu'un objet métallique pénètre dans ce champ, il y a perturbation de ce champ, atténuation du champ oscillant.

Capacitif.

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, la fréquence des oscillations est modifiée en même temps que la capacité de couplage du condensateur.

Capteur photoélectrique ou optique.

se compose d'un émetteur de lumière associé à un récepteur. La détection d'un objet se fait par coupure du faisceau lumineux

Capteur de position

Ce sont des capteurs à contact. Ils peuvent être équipe 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.

Capteur ILS ( Interrupteur à Lame Souple )

Un capteur ILS est un capteur de proximité composé d'une lame souple sensible à la présence d'un champ magnétique mobile. Lorsque le champ se trouve sous la lame, il ferme le contact du circuit provoquant la commutation du capteur. Ce capteur se monte directement sur un vérin et permet de détecter des positions autres que les positions extrêmes. Pour utiliser ce type de capteur, il est nécessaire d'utiliser un vérin comportant un aimant sur le piston.

Capteurs à fuite.

Les capteurs à fuite sont des capteurs de contact. Le contact avec l'objet à détecter peut se faire soit par une tige souple, soit par une bille. Pour pouvoir fonctionner correctement, ces capteurs doivent être couplés avec un relais pour capteur à fuite. Le capteur est alimenté en pression par le relais. L'air peut alors s'échapper de ce capteur par un orifice prévu à cet effet. Lorsque la bille ou la lame souple est déplacée dans son logement, elle obture l'orifice d'évacuation d'air et le relais pour capteur à fuite se déclenche et émet un signal à la pression industrielle.

Capteur de température :

pyromètre, thermomètre, sonde PT100, thermocouple, thermistance...

Capteur de pression :

tube de Bourdon, capsule anéroïde, piézo-électrique, corde vibrante, baromètre, hypsomètre...

Capteur de lumière :

photodiode ou phototransistor, capteur photographique, cellule photoélectrique...

Capteur de débit :

débitmètre à turbine, roues ovales, plaque à orifice, tube de Pitot, débitmètre à effet vortex, débitmètre, lectromagnétique, débitmètre à Venturi, débitmètre à ultrasons, débitmètre ionique, débitmètre massique...

Capteur de courant :

Capteur de courant à effet Hall, Shunt...

Capteur de son :

microphone, hydrophone...

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Olivier

Professeur en lycée et classe prépa, je vous livre ici quelques conseils utiles à travers mes cours !