Capteur de PMH


Capteur de PMH

Capteur

Un capteur est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation d'une aiguille… On fait souvent (à tort) la confusion entre capteur et transducteur : le capteur est au minimum constitué d'un transducteur.

Le capteur se distingue de l'instrument de mesure par le fait qu'il ne s'agit que d'une simple interface entre un processus physique et une information manipulable. Par opposition, l'instrument de mesure est un appareil autonome se suffisant à lui-même, disposant d'un affichage ou d'un système de stockage des données. Le capteur lui en est dépourvu.

Les capteurs sont les éléments de base des systèmes d'acquisition de données. Leur mise en œuvre est du domaine de l'instrumentation.

Sommaire

Classification

Les capteurs ont plusieurs modes de classification :

Apport énergétique

Capteurs passifs

Ils ont besoin dans la plupart des cas d'apport d'énergie extérieure pour fonctionner (exemple : thermistance, photorésistance, potentiomètre, jauge d’extensométrie appelée aussi jauge de contrainte... Ce sont des capteurs modélisables par une impédance. Une variation du phénomène physique étudié (mesuré) engendre une variation de l'impédance. Il faut leur appliquer une tension pour obtenir un signal de sortie.

Capteurs actifs

Ils sont constitués de transducteur qui généralement n'ont pas besoin d'alimentation (exemple : thermocouple, photodiode, capteur piézoélectrique…). Ce sont des capteurs que l'on modélise par des générateurs. Ainsi ils génèrent soit un courant, soit une tension, soit une charge électrique en fonction de l'intensité du phénomène physique mesuré.

Type de sortie

Les capteurs et leur conditionneurs peuvent aussi faire l'objet d'une classification par type de sortie:

Capteurs analogiques

La sortie est une grandeur physique dont la valeur est proportionnelle à la grandeur physique mesurée par le capteur. La sortie peut prendre une infinité de valeurs continues. Le signal des capteurs analogiques peuvent être du type :

  • sortie tension
  • sortie courant
  • règle graduée, cadran, jauge (avec une aiguille ou un fluide)

Quelques capteurs analogiques typiques :

thermométre

Capteurs numériques

La sortie est une séquence d'états logiques qui, en se suivant, forment un nombre. La sortie peut prendre une infinité de valeurs discrètes. Le signal des capteurs numériques peuvent être du type :

  • train d'impulsions, avec un nombre précis d'impulsions ou avec une fréquence précise
  • code numérique binaire
  • bus de terrain

Quelques capteurs numériques typiques :

  • les capteurs incrémentaux
  • les codeurs absolus

Capteurs logiques

Ou capteurs TOR. La sortie est un état logique que l'on note 1 ou 0. La sortie peut prendre deux de valeurs, évidemment discrètes. Le signal des capteurs logiques peuvent être du type :

  • courant présent/absent dans un circuit
  • potentiel, souvent 5V/0V
  • DEL allumée/éteinte
  • signal pneumatique (pression normale/forte pression)
  • ...

Quelques capteurs logiques typiques :

  • les capteurs de fin de course
  • les capteurs de rupture d'un faisceau lumineux
  • divers capteurs de position

Caractéristiques des capteurs

On caractérise un capteur selon plusieurs critères dont les plus courants sont :

Remarques : Pour utiliser un capteur dans les meilleures conditions, il est souvent utile de pratiquer un étalonnage et de connaître les incertitudes de mesures relatives à celui-ci.

Capteurs intelligents

Les dernières années du XXe siècle ont vu apparaître le concept de capteurs intelligents.

En plus de leur faculté de mesurer une grandeur physique, ils possèdent d'autres fonctionnalités dont voici une liste non-exhaustive :

Principes physiques courants exploités par les capteurs

Exemples de capteurs

Distance

Lumière

Sons

Température

Pression

Débit

Courant

Niveau

  • à pression différentielle
  • à sonde capacitive
  • à tube de torsion
  • à flotteur
  • à rayon gamma
  • à ultrasons
  • par radar

Déplacements

Contrainte

Inertiels

Exemples concrets d'utilisation de capteurs

Les capteurs de niveaux à bord des navires

Lors des opérations de transfert, chargement, déchargements ou pour le stockage dans les citernes, ballasts ou cales d'un navire il est important de connaître l'état de leurs remplissage. Cette information peut être communiquée soit de manière continue, soit par la détection de seuils (niveau : bas, haut, très haut ).

La mesure continue

Un capteur de niveau sera placé sur le réservoir dont on veut connaître le remplissage. Il délivrera un signal dont l'amplitude ou la fréquence sera directement fonction du niveau du réservoir. On peut donc connaître à tout moment le niveau de remplissage du réservoir ou le volume encore disponible.

La détection de seuils

Plusieurs capteurs seront placés sur le réservoir à mesurer. Ces capteurs délivreront une information binaire indiquant si le niveau est atteint ou non. Cette détection peut être utilisée pour l'arrêt ou le démarrage d'une pompe. Un niveau haut évite un débordement du réservoir et un niveau bas assure une réserve minimale.


On utilisera différents types de capteurs en fonction de la nature du produit. On utilisera les propriétés physique et chimique, viscosité, si on veut une mesure par seuil ou continue.

Méthode hydrostatique

Le capteur donnera une information continue directement fonction de la hauteur du fluide dans le réservoir.

Méthode électrique

On va utiliser les propriétés de conductivité du fluide. Il faut faire attention à la corrosion et a la polarisation des sondes car elles sont parcourues par un courant électrique. Cette méthode peut parfois être utilisée pour des solides.

seuil changeable par la presence et absence de la lumière

Bibliographie

Voir aussi

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Voir « capteur » sur le Wiktionnaire.

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