capteurs, détecteurs et codeurs

---

présentation

  Un système automatisé recueille dans son environnement des informations qui, après traitement, lui permettront de prendre telle ou telle décision et d'agir. Cette acquisition d'informations est rendue possible par des organes appelés capteurs.

  Un capteur est un élément qui permet de capter un phénomène physique et de le transformer en signal, le plus souvent un signal électrique. Dans la grande famille des capteurs on distingue des groupes particuliers comme les détecteurs et les codeurs.

  Un détecteur est un élément qui permet seulement de détecter la présence ou l'absence d'un phénomène physique, sans le mesurer ou l'évaluer. Un codeur est un élément qui évalue un phénomène physique et renvoie un signal numérique en utilisant un code spécifique qui ne peut prendre qu'un nombre fini de valeurs différentes.

---

exemples de capteurs

  Le capteur, qu'il soit analogique ou numérique, permet de renseigner la valeur, à l'instant T, d'un phénomène physique pour envoyer cette information vers le microprocesseur d'une carte programmable. L'information porte sur toutes sortes de données physiques : distance, température, luminosité, humidité, son, déformation…

La résistance électrique de la photorésistance varie en fonction de la lumière reçue.
Cette information parvient à la carte Arduino Uno par une entrée analogique.

La tension électrique du capteur de niveau d'eau varie de 0 à 5 V en fonction de la profondeur d'immersion. Cette information parvient à la carte Arduino Uno par une entrée analogique.

Attention à ne pas confondre les capteurs entre-eux !

  Il n'est pas toujours facile de distinguer un "capteur numérique" d'un "codeur", mais aussi d'un "capteur analogique" dont le signal de sortie serait numérisé par un composant électronique appelé Convertisseur Analogique/Numérique (CAN ou DAC ).

  Un capteur numérique est capable de mesurer par palier les variations d'un phénomène. Peut-être intègre-t-il un CAN, ce qui lui permet d'envoyer un signal directement numérique vers la partie commande d'un système automatisé.

  Dans de nombreux cas, le capteur est simplement analogique, et c'est la partie commande qui s'occupe de numériser le signal électrique reçu sur une plage de valeurs arrondies (par exemple entre 0 et 1023).

  Dans l'exemple ci-dessous figurent deux capteurs de luminosité, le premier est numérique (circuit intégré BH170), le second est analogique (photorésistance + amplificateur). Les connecteurs se ressemblent mais le premier capteur envoie des valeurs binaires sur la broche réservée au signal, alors que le second fait varier la tension électrique sur cette broche de façon continue.

---

exemples de codeurs

  Les codeurs sont des capteurs particuliers. Le plus souvent ils sont «incrémentaux», c'est à dire qu'ils renseignent une position par comptage, ou «incrément», d'un pas. Ce pas peut-être un angle pour les codeurs rotatifs, une distance pour un codeur linéaire, etc. L’information de position est donc basée sur la détection et le comptage de zones détectables placées sur un support en mouvement. Ces zones alternées peuvent être de différentes natures : pleine ≠ vide, réfléchissante ≠ non réfléchissante, translucide ≠ opaque, conductrice ≠ isolante…

  Les codeurs sont utilisés par exemple pour connaître la vitesse d'un élément qui tourne (un moteur, une roue…) ou sa position angulaire à l'instant T (articulation d'un robot, volet ou gouvernail aéronautique…), ou bien encore le déplacement de la souris d'un ordinateur sur une surface plane.

L'encodeur rotatif envoie deux signaux digitaux, l’un pour la direction et l’autre pour indiquer l’angle de rotation. Cette information parvient à la carte Arduino Uno par une entrée digitale.

Le codeur optique infrarouge détecte les passages successifs des barres réfléchissantes d'une roue liée au moteur à contrôler. Cette information parvient à la carte Arduino par une entrée digitale.

---

exemples de détecteurs

  Les détecteurs sont des capteurs qui ne renseignent que sur la présence (1) ou l'absence (0) d'un phénomène, ils n'ont que deux états. N'indiquant que deux valeurs (résultat binaire), on parle d'une information de sortie logique. Un détecteur est aussi appelé capteur TOR, c'est à dire "Tout Ou Rien".

Le microrupteur fin de course ouvre ou ferme un circuit électrique suivant qu'une butée qui finit sa course appuie ou non dessus. La présence ou l'absence d'une tension constitue un signal logique qui parvient à la carte Arduino Uno par une entrée digitale.

Le détecteur de mouvement PIR envoie un signal logique suivant qu'une source de rayonnement infrarouge bouge, ou non, dans son champ de détection. Cette information parvient à la carte Arduino Uno par une entrée digitale.

Le détecteur de fumée/gaz détecte la concentration de fumée, ou de gaz, dans l'air. Si elle dépasse un certain seuil préréglé, un signal logique est envoyé. Cette information parvient à la carte Arduino Uno par une entrée digitale. Dans le cas présent, le capteur illustré est un capteur utilisé comme un détecteur car, en temps normal, il peut envoyer comme signal la valeur de la concentration en fumées de l'air.

---

différentes variétés de capteurs

FLAMME	INFRAROUGE	PRESSION/ALTITUDE
SON	COULEUR	ULTRA-VIOLET
HUMIDITÉ DES SOLS	JOYSTICK	FUMÉE/GAZ
TEMPÉRATURE AMBIANTE	PLUIE	LUMINOSITÉ
ACCÉLÉROMÈTRE	FLEXION	PETITE VIBRATION
OBSTACLE	PIÉZOÉLECTRIQUE	MOUVEMENT PIR
CHOC/INCLINAISON	SUIVEUR DE LIGNE IR	ULTRASON
ANGLE	CELLULE DE CHARGE	EFFET HALL
CAPACITIF	TEMPÉRATURE/HYGROMÉTRIE	FRÉQUENCE CARDIAQUE
DÉBIT LIQUIDE	BIO-ÉLECTRICITÉ MUSCULAIRE	NIVEAU DE GRIS

---

et quelques capteurs complexes

RAYONNEMENT IONISANT radiations    et X	CAMERA THERMIQUE 32×24 pixels -40›300°C	CAMERA HD 1600×1200 pixels
CAPACITIF 12 touches en entrée	ENVIRONNEMENTAL pression, t°, humidité, qualité de l'air	GYROSCOPE/ACCÉLÉROMÈTRE gestion des 3 axes
ÉCRAN TACTILE dalle TFT 2,8"	LECTEUR RFID capteur NFC 13,56 MHz	LECTEUR D'EMPREINTE 200 empreintes mémorisables

---

mots clés

signal

  ...

---

signal logique, analogique, ou numérique

  ...

---