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Capteurs & Actionneurs 1 Capteurs et Actionneurs Enseignante responsable : Fate

Capteurs & Actionneurs 1 Capteurs et Actionneurs Enseignante responsable : Faten Ben Aicha fatenbenaicha83@gmail.com Mastère SIIOT Capteurs & Actionneurs 2 Les objectifs du cours Prérequis Mesure et instrumentation Electronique générale Capteurs & Actionneurs 3 Sommaire Chapitre 1: Les capteurs (Définitions et caractéristiques) Chapitre 2: Etude d’exemples de capteurs Chapitre 3: Les moteurs à courant continu Chapitre 4: Les moteurs pas à pas Capteurs & Actionneurs 4 Capteurs & Actionneurs 5 Chapitre 1: Les capteurs Définitions et caractéristiques Chapitre 1: Les capteurs Définitions et caractéristiques Capteurs et Actionneurs Mastère SIIOT Enseignante responsable : Faten Ben Aicha fatenbenaicha83@gmail.com faten.benaicha@isi.utm.tn Plan du chapitre Définitions Capteur, Mesurande, Chaine de mesure, Conditionneurs ,Influence environnement Classifications Diverses classifications, Actif / Passif, analogique/numérique/ TOR,… Caractéristiques Sensibilité, Précision, Fidélité, Justesse, Résolution, Temps de réponse Capteurs & Actionneurs 6 Capteurs & Actionneurs 7 Nommer ces capteurs A/ capteur à ultrasons B/ photodiode C/ capteur photoélectrique D/ capteur de mouvement E/ capteur de fin de course (mécanique) F/ capteur d’humidité DHT11 G/ capteur inductif Capteurs & Actionneurs 8 1. Définitions 1.1 Définition d’un capteur Un capteur est un dispositif qui transforme une grandeur physique d’entrée, appelée mesurande [m] en un signal [s] exploitable par un système de traitement de l’information. Capteur Grandeur physique Signal exploitable (électrique) Grandeurs d’influence Perturbations Energie ? mesurande [m] un signal [s] • Le mesurage est l’ensemble des opérations permettant l’obtention de la valeur numérique d’une grandeur physique. • La mesure est la valeur numérique représentant au mieux le mesurande. Température , Humidité Pression, Position Vitesse, Accélération… Tension, Courant , Fréquence Résistance … Capteurs & Actionneurs 9 1. Définitions 1.2 Mesurande Mécanique : déplacement, force, masse, débit… Thermique : température, capacité thermique, flux thermique... Electrique : courant, tension, charge, impédance, diélectrique… Magnétique : champ magnétique, perméabilité, moment magnétique… Radiatif : lumière visible, rayons X, micro-ondes... (Bio)Chimique : humidité, gaz, … Un mesurande est la grandeur physique que l’on souhaite connaître. Transducteur : élément sensible lié au mesurande. Il traduit ses réactions en une grandeur électrique constituant le signal de sortie. 1.3 Elément sensible Capteurs & Actionneurs 10 La traduction par un capteur d’un mesurande en grandeur n’est généralement pas appropriée à son exploitation Les capteurs sont les premiers éléments d’une chaîne de mesure ou chaîne d’acquisition de données. Ce sont les interfaces entre le "monde physique" et le "monde électrique" Chaîne de mesure 1. Définitions 1.4 Chaîne de mesure Capteurs & Actionneurs 11 La structure de base d'une chaîne de mesure comprend au minimum quatre étages : Un capteur sensible aux variations d'une grandeur physique et qui, à partir de ces variations, délivre un signal électrique. Un conditionneur de signal dont le rôle principal est l'amplification du signal délivré par le capteur pour lui donner un niveau compatible avec l'unité de numérisation ; cet étage peut parfois intégrer un filtre qui réduit les perturbations présentes sur le signal. Un CAN qui va échantillonner le signal à intervalles réguliers et affecter un nombre (image de la tension) à chaque point d'échantillonnage. L'unité de traitement informatique peut exploiter les mesures qui sont maintenant une suite de nombres (enregistrement, affichage de courbes, traitements Mathématiques, transmissions des données …). 1. Définitions 1.4 Chaîne de mesure Capteurs & Actionneurs 12 1.5 Constitution du capteur 1. Définitions Un capteur est constitué principalement de 3 parties : • un corps d’épreuve • un élément de transduction (transformation d’une énergie en une autre) • un boitier Selon le cas, il peut être complété par un module électronique de conditionnement (conditionneur) Capteurs & Actionneurs 13 1.5 Constitution du capteur 1. Définitions Un capteur est constitué principalement de 3 parties : • un corps d’épreuve • un transducteur (transformation d’une énergie en une autre) • un boitier Selon le cas, il peut être complété par un module électronique de conditionnement (conditionneur) Exemple : interrupteur de position électromécanique Capteurs & Actionneurs 14 •Le corps d’épreuve (tête ou dispositif de commande) est un élément qui réagit sélectivement à la grandeur qu’il faut mesurer. Il transforme la grandeur à mesurer en réaction du corps d’épreuve. •L’élément de transduction (transducteur) est une partie sensible lié au corps d’épreuve. Il traduit les réactions du corps d’épreuve en une grandeur électrique constituant le signal de sortie. •Le boîtier (ou corps) est un élément mécanique de protection, de maintien et de fixation du capteur. •Le module électronique de conditionnement encore appelé conditionneur permet d’alimenter électriquement le capteur, de mettre en forme et d’amplifier le signal de sortie, de filtrer, corriger et mettre à niveau le signal pour la transmission. 1.5 Constitution du capteur Capteurs & Actionneurs 15 1.5 Constitution du capteur Capteurs & Actionneurs 16 Un conditionneur a, selon le cas, les fonctions suivantes: Alimentation électrique du capteur ( si nécessaire ) Mise en forme et amplification du signal de sortie Filtrage 1.6 Conditionneur 1. Définitions Capteurs & Actionneurs 17 Exemple 1: Montage potentiométrique Rappel : Le diviseur de tension E R1 Rx Vx R V E V R E R R R V 1 x x x 1 x x x      1. Définitions On utilise un pont diviseur de tension alimenté par une source de tension continue es avec Rs l’impédance interne de la source et Rd l’impédance de l’appareil de mesure. Le capteur passif est modélisé par la résistance Rc. Dans le cas où on néglige Rs et Rd, on obtient Capteurs & Actionneurs 18 c e c R Vm V R R   1 1. Définitions Capteurs & Actionneurs 19 1. Définitions Exemple 2 : Montage en pont de Wheatstone Le capteur passif est modélisé par la résistance Rx. Capteurs & Actionneurs 20 1.7 Influence de l’environnement 1. Définitions Idéalement, le signal de sortie du capteur devrait être une image fidèle de mesurande mais ce n’est pas le cas puisque le signal fourni par le capteur dépend aussi des grandeurs d’influence issues de l’environnement. Le but réaliste consiste donc à avoir une image de mesurande aussi fidèle que possible. Capteurs & Actionneurs 21 Les grandeurs d'influence sont des grandeurs étrangères qui, selon leur nature et leur importance, peuvent provoquer des perturbations sur les capteurs. C'est donc une cause d'erreurs agissant sur le signal de sortie. 1.7 Influence de l’environnement 1. Définitions uploads/Finance/ chap1-capactsiiot-isi-partie-1.pdf