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Choisir un capteur et numériser la mesure
De la grandeur physique au nombre.
En bref
Un système ne peut commander que ce qu’il mesure.
Un système ne peut commander que ce qu’il mesure. Choisir un capteur, c’est décider de la qualité de tout ce qui suit : un bon correcteur ne rattrapera jamais une mesure médiocre.
Trois familles de capteurs
| Famille | Ce qu’il délivre | Exemples |
|---|---|---|
| Tout ou rien (TOR) | Deux états : 0 ou 1 | Fin de course, interrupteur à lame souple, détecteur de présence |
| Analogique | Une tension ou un courant qui varie continûment | Thermistance, potentiomètre, jauge de déformation |
| Numérique | Des nombres, ou des impulsions à compter | Codeur incrémental, capteur à liaison I2C |
Les caractéristiques à lire dans une documentation
| Caractéristique | Question qu’elle règle |
|---|---|
| Étendue de mesure | Mesure-t-il toute la plage utile ? |
| Sensibilité | De combien varie sa sortie quand la grandeur varie d’une unité ? |
| Résolution | Quelle est la plus petite variation détectable ? |
| Précision | De combien peut-il se tromper ? |
| Temps de réponse | Suit-il assez vite les variations ? |
Résolution et précision ne sont pas la même chose : un affichage au centième de degré peut être faux de deux degrés.
Le conditionnement
Le signal d’un capteur est rarement prêt à l’emploi. Le conditionnement l’adapte à l’entrée du convertisseur :
- Transformer une résistance en tension (pont diviseur).
- Amplifier pour occuper toute la plage du convertisseur.
- Filtrer les parasites.
La conversion analogique-numérique
Un convertisseur (CAN) sur n bits, de pleine échelle U_ref, découpe la plage en 2^n niveaux.
q = U_ref / 2^n (le quantum : la plus petite variation codée)
Le nombre obtenu vaut environ N = U / q, arrondi à l’entier inférieur.
Le codeur incrémental
Un disque percé passe devant un capteur optique et produit des impulsions : 500 impulsions par tour donnent une résolution de 360 / 500 = 0,72°. Deux voies décalées permettent en plus de connaître le sens de rotation.
Exemple travaillé
Un capteur de température délivre 10 mV/°C sur 0 – 100 °C, soit 0 à 1 V. Il est relié à un CAN 10 bits de 5 V.
- Quantum : q = 5 / 1 024 ≈ 4,9 mV, soit environ 0,49 °C : la plage n’utilise qu’un cinquième du convertisseur.
- Avec un amplificateur de gain 5, la plage devient 0 – 5 V et la résolution passe à environ 0,1 °C.
Amplifier au-delà de la pleine échelle sature le convertisseur : toutes les valeurs hautes donnent le même nombre.
Teste-toi
6 questions pour vérifier
Touche une réponse : la correction s’affiche tout de suite.
1.Un capteur de fin de course est un capteur…
2.Que vaut le quantum d’un CAN 8 bits de pleine échelle 5 V ?
3.Combien de niveaux distingue un CAN 12 bits ?
4.La résolution d’un capteur garantit sa précision.
5.Que désigne la sensibilité d’un capteur ?
6.Pourquoi amplifie-t-on le signal d’un capteur avant le CAN ?
0 / 6 questions
Dans l’app, ce chapitre a son quiz complet, chronométré, et tes erreurs reviennent au bon moment pour ne plus les refaire.
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