Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Grandeur électrique de sortie s R,L,C,Z Grandeur physique d’entrée Mesurande :

Grandeur électrique de sortie s R,L,C,Z Grandeur physique d’entrée Mesurande : m CAPTEUR Passif Grandeur électrique de sortie S U , I ,Q Grandeur physique d’entrée Mesurande : m CAPTEUR Actif Université des Sciences et de la technologie MB Oran -Faculté de Génie Electrique - Département d’Electrotechnique- L3- S5- Cour Capteurs et Métrologie Enseignant : N. NAOUI L3 2ème chapitre : Généralités sur les capteurs 1. Classification des capteurs Selon leurs réponses on classe les capteurs en deux familles.  Les capteurs passifs dont la réponse est une impédance Z sensible au mesurande  Les capteurs actifs dont la réponse est un signal électrique ( ce sont des capteurs qui fonctionnent en générateur) 2. Les Capteurs passifs : Un capteur passif est un dipôle dont l’impédance Z varie en fonction de la grandeur mesurée. Cette variation d’impédance résulte : 2.1. D’une variation de résistance Certains capteurs ont une résistance R(¿ sensible au mesurande soit par variation de leur résistivité ρ(.m) ou par variation de leurs géométrie ( longueur l(m), section S(m2)). R=ρ l S 2.2. D’une variation de capacitance Ce sont des capteurs dont la capacitance C(Farad) est sensible au mesurande m soit par variation de la permitivité ε r du matériaux isolant constituant le condensateur ou par variation de la géométrie du condensateur. Page 6 Université des Sciences et de la technologie MB Oran -Faculté de Génie Electrique - Département d’Electrotechnique- L3- S5- Cour Capteurs et Métrologie Enseignant : N. NAOUI L3 C=ε 0εr d S (F) Condensateur plan C=2π ε0εr l ln ⁡( d D ) (F) Condensateur cylindrique 2.3. D’une variation d’inductance Ce sont des capteur dont L'inductance L(Henry¿ est sensible au mesurande m soit par variation de sa perméabilité μr( H /m) et ou par variation de sa géométrie ( longueur l(m), section S(m2)). L=μ0μr N 2S l (H) 0= 4 10-7 la perméabilité magnétique du vide r la perméabilité magnétique relative du noyau magnétique S la surface du noyau magnétique l la longueur de la bobine Page 7 Université des Sciences et de la technologie MB Oran -Faculté de Génie Electrique - Département d’Electrotechnique- L3- S5- Cour Capteurs et Métrologie Enseignant : N. NAOUI L3 3. Les capteurs actifs : Ce sont des capteurs qui génèrent directement un signal électrique V : tension électrique I : courant électrique Q : charge électrique Fonctionnant en générateur, ils sont généralement fondés dans leur principe sur un effet physique qui assure la conversion en énergie électrique de la forme d’énergie propre au mesurande. Les effets physiques les plus classiques sont : Effet thermoélectrique (découvert par le physicien allemand Thomas Johann Seebeck en 1821) : Un circuit formé de deux conducteurs de matériaux différents, dont les jonctions sont à des températures T1 et Tcj, est le siège d’une force électromotrice d’origine thermique V(T1,Tcj) Effet piézoélectrique : L’application d’une force et plus généralement d’une contrainte mécanique à certains matériaux dits piézoélectriques, le quartz par exemple, entraîne une déformation qui suscite l’apparition de charges électriques égales et de signes contraires sur les faces opposées. Page 8 Université des Sciences et de la technologie MB Oran -Faculté de Génie Electrique - Département d’Electrotechnique- L3- S5- Cour Capteurs et Métrologie Enseignant : N. NAOUI L3 Effet Hall : Un matériau, généralement semi-conducteur et sous forme de plaquette, est parcouru par un courant I et soumis à une induction B faisant un angle θ avec le courant. Il apparaît, dans une direction perpendiculaire à l’induction et au courant une tension UH qui a pour expression : U H=K H I Bsin ⁡ (θ) où KH dépend du matériau et des dimensions de la plaquette. Effet d’induction Electromagnétique L’induction électromagnétique est un phénomène physique conduisant à l’apparition d’une force électromagnétique dans un conducteur électrique soumis à un flux de champ magnétique variable. E=−d ∅ dt Effet pyroélectrique Le phénomène de pyroélectricité se produit dans certains cristaux dit « pyroélectriques ». le cristal pyroélectrique réagit au rayonnement thermique en changeant sa polarisation. La relation entre la tension et le rayonnement est : V=K ∅ Page 9 Université des Sciences et de la technologie MB Oran -Faculté de Génie Electrique - Département d’Electrotechnique- L3- S5- Cour Capteurs et Métrologie Enseignant : N. NAOUI L3 Effet photoémissif Les électrons libérés sous l’influence d’un rayonnement lumineux, dont la longueur d’onde est inférieure à une valeur seuil, caractéristique du matériau, sont émis hors de la cible éclairée et forment un courant collecté par application d’un champ électrique Ephoton=h h : constante de planck=6,626076 10-34 J.s  : fréquence Application : Alarmes (détecteurs de mouvement) Effet photovoltaïque L’effet photovoltaïque est une propriété de certains corps que l’on nomme les semi-conducteurs et dont l’importance économique est aujourd’hui colossale (plus de 300 milliards de dollars par an pour les seuls fabricants de semi-conducteurs, les fondeurs). L’explication de l’effet photovoltaïque dut attendre l’avènement de la mécanique quantique. Dans un atome isolé, les électrons occupent des niveaux d’énergie discrets. Quand plusieurs atomes sont assemblés, les interactions entre eux conduisent à la formation d’un très grand nombre de niveaux très proches les uns des autres, formant ainsi plusieurs Page 10 Université des Sciences et de la technologie MB Oran -Faculté de Génie Electrique - Département d’Electrotechnique- L3- S5- Cour Capteurs et Métrologie Enseignant : N. NAOUI L3 « bandes » d’énergies permises pour les électrons, dites « bandes de conduction » et « bandes de valence ». Ces bandes sont séparées dans certains cas par des bandes « interdites » dont l’origine est liée à la régularité de la structure cristalline. Dans un métal, ces bandes « de conduction » et « de valence » se chevauchent et un très faible apport d’énergie permet à un électron de se déplacer: le métal est conducteur. Dans un isolant, la bande d’énergie occupée par les électrons, la bande de valence, est nettement séparée de la bande d’énergie dans laquelle les électrons pourraient se déplacer, la bande de conduction. Seul un apport très important d’énergie aux électrons leur permet de sauter cet intervalle. Dans un semi-conducteur, l’écart entre la bande de valence et la bande de conduction est faible, de l’ordre d’un électron-volt, et un apport d’énergie sous forme de lumière (effet photoélectrique), de chaleur (effet thermoélectrique) ou un champ électromagnétique peut suffire à produire un courant électrique. Page 11 Université des Sciences et de la technologie MB Oran -Faculté de Génie Electrique - Département d’Electrotechnique- L3- S5- Cour Capteurs et Métrologie Enseignant : N. NAOUI L3 4. Exemples de capteurs : Page 12 Université des Sciences et de la technologie MB Oran -Faculté de Génie Electrique - Département d’Electrotechnique- L3- S5- Cour Capteurs et Métrologie Enseignant : N. NAOUI L3 Capteur de Gaz Les capteurs catalytiques, utilisés pour la détection de gaz, ont deux miniscules billes de céramiques appelées pellistors. A l’intérieur de la pellistor, il y a une bobine de fil de platine couverte d’une couche de catalyseur. Lorsque le gaz explosif atteint le capteur, il réagit avec la couche de catalyseur et une forte oxydation se produit. En conséquence, la température de la pellistor augmente et la résistance électrique de la bobine de fil de platine augmente. Il y a une couche de catalyseur sur un seul des pellistors dans la structure des capteurs catalytiques. L'autre pellistor sert de référence. En raison des pellistors connectés sous la forme d'un pont de Wheatstone, une augmentation de la température ambiante ne provoque pas de fausse détection. Si la température ambiante augmente, la température des deux pellistors augmente et aucun signal n'est généré dans le capteur. Cependant, lorsqu'un gaz explosif est détecté, une seule pellistor chauffe et le capteur génère un signal. Page 13 Université des Sciences et de la technologie MB Oran -Faculté de Génie Electrique - Département d’Electrotechnique- L3- S5- Cour Capteurs et Métrologie Enseignant : N. NAOUI L3 Détecteur jour/Nuit Le capteur jour / Nuit est spécialement conçu d’une photorésistance (aussi appelée LDR, pour « Light Dependent Resistor », ou encore « Photoresistor ») dont la valeur ohmique varie en fonction de la luminosité auquel il est soumis. Page 14 Université des Sciences et de la technologie MB Oran -Faculté de Génie Electrique - Département d’Electrotechnique- L3- S5- Cour Capteurs et Métrologie Enseignant : N. NAOUI L3 Page 15 uploads/Ingenierie_Lourd/ chapitre-2-generalites-sur-les-capteurs.pdf