Diapositive 1

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PRESENTATION GENERALE DES CAPTEURS
Capteurs passifs

• Variations dimpédances
• nécessitent une source dénergie électrique

Capteurs actifs

• Transforment toute autre forme dénergie en
  énergie électrique

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Capteurs passifs
Spécification de la sortie
La nature du signal de sortie dépend du type de
capteur utilisé, cependant on peut regrouper les
familles suivantes
Capteur Passif Le signal de sortie est
équivalent à une impédance. Une variation du
phénomène physique étudié (mesuré) engendre une
variation de l'impédance. Ce type de capteur doit
être alimenté par une tension électrique pour
obtenir un signal de sortie. Exemple
thermistance, photorésistance, potentiomètre,
jauge dextensométrie appelée aussi jauge de
contrainte
jauge de contrainte
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Capteurs actifs
Spécification de la sortie

• Capteur Actif
• Signal de sortie équivalent à une source de
  tension continue
• Exemple Sortie 0-1V, 5V, 0-200mV
• Signal de sortie équivalent à une source de
  courant continu
• Exemple sortie 4-20mA
• Autres signaux de sortie
• Exemple Tension alternative sinusoïdale,
  sortie impulsionnelle, sortie numérique, sortie
  TOR,

Calibre ou Pleine Echelle (Full Scale Output)
Valeur maximale de la sortie
Exemple de capteur actif thermocouples, capteur
CCD, microphone, ...
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CAPTEURS ACTIFS
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EFFET THERMOELECTRIQUE

• Thermocouple

Matériau 1
E f(T)
Jonction
Température du milieu (T)
Matériau 2
Usage Mesure des températures
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EFFET THERMOELECTRIQUE

• Thermocouple

Un circuit formé de deux conducteurs de nature
chimique différente dont les jonctions sont à des
températures T1 et T2, est le siège d'une force
électromotrice e(T1,T2). Application mesure de
T1 lorsque T2 0C.
Matériau 1
Température du milieu (T1)
E f(T1)
Température constante (T20 c)
Matériau 2
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EFFET PYROELECTRIQUE
les cristaux pyro-électriques ont une
polarisation électrique spontanée qui dépend de
leur température. Application un flux lumineux
absorbé par le cristal élève sa température ce
qui entraîne une modification de sa polarisation
Source de chaleur (flux de lumineux)


E f(quantité de chaleur ou intensité lumineuse)
- - - - - - - - - -
-
Usage Mesure de rayonnement
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EFFET PIEZOELECTRIQUE
L'application d'une force et plus généralement
d'une contrainte mécanique sur ce type de
matériaux (quartz) entraîne une déformation qui
entraine l'apparition dune ddp à la surface, due
aux variations de charges électriques. Application
mesure de force, pression, accélération, à
partir de la tension provoquée par les variations
de charge du matériaux piézo-électrique.
Q dF (C)
Force F
d constante piézoélectrique constante de Cirie
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EFFET PHOTOELECTRIQUE
Certains matériaux libèrent des charges
électriques sous l'influence d'un flux lumineux
ou plus généralement d'un rayonnement
électromagnétique.
Source lumineuse
I sFlum
I
-
E f(intensité lumineuse)
R

Usage Mesure de lintensité lumineuse
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EFFET PHOTOVOLTAIQUE
Quand la lumière impressionne la limite entre le
semi-conducteur et la fine couche de métal, un
courant est généré sans exiger de f.e.m.
extérieure.
Source lumineuse
I
-
Fine couche de métal (Fe)
E f(intensité lumineuse)
R
Matériau semi-conducteur (Si)

Plaque métallique de base
Usage Production délectricité
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EFFET HALL
Une plaquette semi-conductrice dépaisseur e est
connectée dans un circuit de sorte quun courant
I la traverse. Quand un champs magnétique B est
appliqué à la plaquette, une tension EH est
générée. Application capteur de position (aimant
lié à un objet dont on veut connaître la position)
EH KH I B sina / e
B
?
e
I
U
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EFFET DINDUCTION ELECTROMAGNETIQUE
Lorsqu'un conducteur se déplace dans un champ
d'induction fixe, il est le siège d'une f.é.m.
proportionnelle au flux coupé par unité de temps
donc à sa vitesse de déplacement. Application
la mesure de la f.e.m. d'induction permet de
connaître la vitesse de déplacement qui est à son
origine.
? ?B.ds B.a.x B.a.v.t e - d?/dt
B.a.v doù v e/B.a
S
Y
B
I
e
v
a
x
N
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SYNTHESE DES EFFETS DES CAPTEURS ACTIFS
Mesurande Effet utilisé Grandeur de sortie
Température thermoélectricité tension
Flux lumineux photoémission pyroélectricité courant charge
Force, pression, accélération piézoélectricité charge
Position effet Hall tension
Vitesse induction tension
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• Capteur inductif

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• Capteur optique

Système barrière
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• Capteur optique

Système reflex
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• Capteur optique

Système réflexion directe
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• Capteur optique

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CAPTEURS PASSIFS
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CAPTEURS PASSIFS

• Il s'agit généralement d'impédances dont l'un des
  paramètres déterminants est sensible à la
  grandeur à mesurer.
• Ces paramètres déterminants sont liés
• Liés à la géométrie de limpédance (ses
  dimensions)
• - Cas dun grand nombre de capteurs de position
  ou de déplacement (potentiomètre, inductance à
  noyaux mobile, condensateur à armature mobile),
• - Cas des capteurs de déformation (jauges
  extensométriques).
• Liés au propriétés électriques des matériaux
  résistivité ?, perméabilité µ et constante
  diélectrique e.
• Ces propriétés électriques peuvent être sensibles
  à des grandeurs physiques variées température,
  éclairement, humidité...

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CAPTEURS PASSIFS
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EFFET RESISTIF
Capteurs à résistance variable
Ux f(x) f(Rx)
Y
Rx
Rmax
U
Objet
X
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• Jauge de contrainte

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EFFET CAPACITIF
Capteur à variation de capacité
Diélectrique
C 0,225.?.S/d (F) avec ? Constante
diélectrique d distance entre les plaques
(armatures) S surface Limpédance de sortie
dune capacité est donnée par Z 1/2.p.f.C (?)
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• Capteur capacitif

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• Capteur capacitif

Distance approximative
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• Capteur capacitif

Vitesse linéaire
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• Capteur capacitif

Niveau de remplissage
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• Capteur capacitif

Contenance amballage
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• Capteur capacitif

Niveau liquide
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• Capteur capacitif

Contrôle semelle
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EFFET INDUCTIF
Capteur à variation dinductance
Capteur à variation dinductance
X
Es
X
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• Capteur inductif

Compteur dobjets
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• Capteur inductif

Forme dobjet
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• Capteur inductif

Compteur dobjets
Vitesse de rotation
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• Capteur inductif

Vitesse et sens des passages des objets
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SYNTHESE DES EFFETS DES CAPTEURS PASSIFS
Mesurande Grandeur de sortie Matériaux
Température Résistivité platine, nickel, semi-conducteurs
Flux lumineux Résistivité semi-conducteurs
Position Résistivité bismuth, antimoine, indium
Humidité Résistivité chlorure de lithium, ZrCrO4
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SYNTHESE DES EFFETS DES CAPTEURS PASSIFS
Mesurande Grandeur de sortie Matériaux
Déformation Résistivité platine, nickel, semi-conducteurs
Déformation Perméabilité magnétique alliages ferro-magnétiques
Déplacement Self inductance bobine, matériaux magnétiques
Humidité Capacité polymère, or
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• Capteur magnétique à contact

Caractéristiques
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• Capteurs analogiques

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• Capteurs analogiques

Exemples dapplication
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• Capteurs binaires

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Capteurs binaires
Exemples dapplication
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De part la pluraté des domaines dapplication, de
nombreux et différents types de capteurs
existent. Ils font appel à de nombreux principes
de la physique et permettent de traiter la plus
grande majorité des entrées physiques ou
chimiques.
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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SYSTEME DACQUISITION DE DONNEES
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• Conditionneur de signaux

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• Chaine de mesure analogique

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• Chaine de mesure digitale

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• Système dacquisition de données

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PRESENTATION GENERALE DES CAPTEURS