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Dernière mise à jour : 22/04/2007
Présentation
Capteurs de pression, de
température, d'humidité, de champs
magnétiques, de niveau, ... Tout comme pour les détecteurs,
il
en existe tout de même pas
mal, et on se demande parfois à quoi ils servent ou comment s'en
servir. Cette page permet de survoler quelques types de capteurs.
Capteur de pression
Il existe deux types de capteur de pression : les capteurs de pression
absolue, et les capteurs de pression différentiels. Ce type de
composant est généralement construit autour d'une "puce"
composée d'un élement piezzorésistif au silicone,
qui permet de délivrer une tension continue proportionnelle
à la pression mesurée, avec une très bonne
linéarité. Les capteurs de pression peuvent être
utilisés pour la réalisation d'altimètres ou de
baromètres, mais leur usage ne s'arrête pas là : on
en trouve aussi en robotique, dans le domaine médical, dans des
systèmes de contrôle de pompes. Certains capteurs peuvent
travailler sur une plage de mesure de 0 à 100 hPa, d'autres sont
capables de travailler entre 0 et 2 bars (200 kPa).
Exemples :
capteurs Motorola
série MPX2010, MPX2100, MPX2101, MPX2200, MPX2201, MPX5100.
Capteurs de pression
absolue
Les capteurs de pression absolue sont, comme leur nom l'indique,
capable d'effectuer une mesure de pression en un point donné.
Capteurs de pression
différentiels
Les capteurs de pression différentielle sont dotés de
deux entrées de mesure, et la tension qu'ils
délivrent est proportionnelle à la différence de
pression entre les deux entrées.
Ces entrées peuvent
être toutes deux raccordées par un tuyau jusqu'à
l'emplacement où la mesure de pression d'air est
désirée, mais on peut aussi laisser libre une des deux
entrées pour effectuer une mesure différencielle directe
par rapport à la pression d'air ambiante.
Capteur de température
Les capteurs de températures sont des composants dont une
caractéristique de sortie varie proportionnellement à la
température. Cette caractéristique de sortie peut
être une variation de résistance, de courant, de tension.
Certains fabricants proposent désormais des capteurs de
température qui délivrent une tension
calibrée, par exemple 10 mV/°C (circuit
intégré LM35 pour ne citer que lui), ce qui simplifie
particulièrement la lecture directe avec un afficheur
numérique (que l'on peut trouver tout fait à moins de 5
euros).
La thermistance, CTP ou
CTN
Ce composant est une résistance dont la valeur ohmique varie en
fonction de sa température.
Le sens de variation de la valeur
résistive dépend du type de composant : pour une CTP
(Coefficient de Température Positif), la
résistivité augmente quand la température
augmente, alors que pour une CTN (Coefficient de Température
Négatif), la résistivité diminue quand la
température augmente. La thermistance est souvent
spécifiée par une résistance ohmique à une
température donnée, par exemple 1,5 Kohms
à 25°C. La linéarité de ce composant n'est pas
parfaite (quand la variation de température présente un
rapport de 3, la variation de résistance n'est pas forcement
dans un rapport de 3), et quand on l'emploie dans un montage
électronique, il
peut être nécessaire d'effectuer une correction
destinée à
linéariser la valeur à lire (la mise en parallèle
d'une résistance de même valeur que la thermistance -
à 25 °C - peut suffire dans certains cas). La puissance
dissipable par
ce type de composant est généralement de 0,5W. Il existe
des modèles de composants plus précis que d'autres, et
dont la durée de stabilisation (après changement de
température) est relativement courte : seulement 12 secondes. La
résistivité d'une CTP est plus faible que celle d'une CTN
: les CTP possédent une résistance de valeur comprise
entre 0,8 ohms et 150 ohms, et les CTN possédent une
résistance comprise entre 100 ohms et 470 Kohms. Exemple de mise
en oeuvre à la page Thermomètre
001.
La diode et le transistor
La diode
et le transistor peuvent
être utilisés comme capteur de température. La
tension présente aux bornes d'une jonction PN, sous un courant
constant, est en effet dépendante de la température. La
variation de la tension est de l'ordre de 2 mV/°C. Exemple
d'utilisation d'un transistor comme capteur de température : le Thermomètre
002.
Les circuits intégrés
spécialisés
Il s'agit là de composants spécialement
développés pour permettre une intégration facile,
avec de bonnes linéarité et précision. Certains
circuits délivrent une tension dont la valeur est proportionnel
à la température, par exemple 10 mV/°C, d'autres
circuits délivrent un signal de fréquence fixe mais avec
un rapport cyclique qui dépend de la température,
d'autres circuits encore fournissent directement la valeur de la
température sous forme numérique (sous forme informatique
serais-je tenté de dire). Le circuit intégré LM35
est un capteur de température assez connu, il se présente
sous la forme d'un boitier TO92 à trois pattes :
Les thermocouples
Les sondes thermocouples permettent des mesures de températures
très élevées (jusqu'à 1000°C pour une
sonde de type "K", par exemple).
Elles sont constituées de deux
matériaux qui, lorsqu'ils sont en contacts et portés
à une température donnée, délivre une
tension. Cette tension est faible et doit être amplifiée
pour être exploitable.
Les capteurs
pyroélectriques
Il est peut-être un peu cavalier de classer ce type de capteur
dans les capteurs de température, mais ce n'est tout de
même pas une grosse erreur.
Un capteur (ou détecteur)
pyroélectrique est doté de deux cellules au moins, qui
sont sensible à la chaleur (rayonnement infrarouge). Le capteur
est élaboré de telle sorte qu'il permette la
détection de différences de chaleur entre
les cellules qu'il comporte. Il est très utilisé
dnas les système de détection de personne (carillon porte
d'entrée, détecteurs IR pour alarmes, allumage
automatique de lampes).
Capteur d'hygrométrie (capteur d'humidité)
Appelé aussi Humidistance, ce type de composant permet une
mesure d'humidité relative. La plage de mesure possible est
généralement de 20% à 80%, mais certains capteurs
(bien plus chers) sont toutefois capables de travailler sur une plage
de mesure de 10% à 90%. La précision est de l'ordre de
quelques pourcents.
Remarque :
certains capteurs
d'hygrométrie sont montés sur un circuit imprimé
qui associe un convertisseur analogique / numérique.
Détecteur tout ou rien d'humidité : voir pages Détecteur
humidité 001 et Détecteur
humidité 002.
Capteur à effet Hall (capteur champs magnétique)
Un capteur à effet Hall peut être utilisé en tant
qu'interrupteur sensible aux champs magnétiques, et peut
être pour cet emploi, associé à un aimant permanent
Ce type de composant possède un seuil autour duquel la
commutation de la sortie s'effectue. Si le champ magnétique dans
lequel baigne le composant est inférieur au seuil de
commutation, la sortie reste dans son état de repos (qui peut
être un niveau logique haut si la sortie se fait en collecteur
ouvert). Si la quantité de champ magnétique dans lequel
baigne le composant dépasse le seuil de commutation, la
sortie passe dans l'état logique inverse.
