Cours capteurs

Pages: 29 (7161 mots) Publié le: 12 janvier 2012
Capteurs

1.- Généralités

1.1.- Présentation et situation

Les systèmes industriels, que ce soit dans les transports, l’énergie, la production etc., nécessitent des dispositifs de contrôle et de régulation. Pour cela il est essentiel de pouvoir avoir accès aux grandeurs physiques mises en jeu dans leurs propres dispositif et environnement.
La dispositiongénérale d’un processus de transformation avec boucle de contrôle comporte deux chaînes (chaîne d’information et chaîne d’énergie) :

[pic]

L’acquisition des grandeurs physiques est réalisée par des dispositifs appelés capteurs qui vont renseigner la chaîne d’information.
L’exemple suivant donne la structure d’un système (électromécanique par exemple) avecl’implantation des capteurs dans la boucle.
[pic]
Dans les asservissements le contrôle s’exprime pleinement. On y retrouve naturellement des capteurs :

[pic]

Les capteurs et la chaîne d'acquisition sont au cœur de beaucoup de systèmes industriels. Un capteur est un élément déterminant de la chaîne d'information et un mauvais choix de capteurs peut avoir desérieuses conséquences économiques.

1.2.- Définition des capteurs

Un capteur est un dispositif permettant de transformer l'état d'une grandeur physique observée en une information exploitable (exemple : une tension).
On a donc la fonction générale :
[pic]
Ainsi le capteur permet la mesure d’une grandeur physique GP (position, vitesse, température,force, pression, etc.) pour la présenter dans le signal S sous un format donné (logique, analogique ou numérique).

1.3.- Relation dans les capteurs

La grandeur physique est souvent appelée mesurande noté [pic].
L'ensemble des opérations qui concourent à la connaissance de la valeur numérique du mesurande constitue son mesurage.
Le signal [pic] produitl’image du mesurande. Il transporte la mesure effectuée par le capteur.
Il suit la relation :
[pic]
La fonction [pic] est l’opérateur de mesurage.

1.4.- Importance des capteurs sur les performances d’un système

Dans beaucoup de dispositifs, le rôle et la précision du capteur sont essentiels :
Prenons le cas d’un système asservi :[pic]
On rappelle que [pic].
Dans cette structure, le capteur est une partie importante de la chaîne de retour [pic]. La chaîne directe [pic] inclut, entre autre, la partie opérative qui peut subir des variations. Les causes de variations de la partie opérative sont multiples : valeurs de fabrication pas toujours identiques, vieillissement, parasites,perturbations…
De façon générale [pic] est souvent de forte valeur.
Dans ces conditions, on atteint facilement [pic] et [pic].
Ainsi on peut simplifier par [pic] et [pic] devient : [pic].
On est indépendant de [pic] qui peut être imprécis mais on dépend du capteur qui doit être précis.

2.- Caractéristiques d’un capteur

Plusieurs critèrescaractérisent un capteur dont les plus courants sont décrits ci-après.

2.1.- Le mesurande (m)

Avant tout, il est important de savoir à quelle grandeur physique ou à quel mesurande (m), le capteur doit être sensible.
Le tableau suivant donne la plupart des grandeurs qu’on doit capter dans les opération usuelles de l’ingénierie.
|Domaine |Grandeurs|Grandeurs |Grandeurs liées |Remarques |
|de la physique |de base |ayant un lien |à au moins une | |
| | |(au moins) |autre grandeur | |
| |...
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