capteur et transducteur

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  • Photorsistance

    [Arduino 5] Les capteurs et lenvironnement autourdArduinoSavoirprogrammercestbien,maiscrerdesapplicationsquiprennentencomptelesvnements de leur environnement, cest mieux ! Cette partie va donc vous fairedcouvrirlescapteurscourammentutilissdanslessystmesembarqus.Alorsoui,lebouton poussoir et le potentiomtres peuvent, en quelque sorte, tre dfinis commetantdescapteurs,maisvousallezvoirquilenexistepleindautres,chacunmesurantunegrandeurphysiquedistincteetplusoumoinsutileselonlapplicationsouhaite.

    [Arduino501]GnralitssurlescapteursCe premier chapitre va vous prsenter un peu ce que sont les capteurs, quoi ilsservent, oestce quon en trouve, etc. leur taille, leur forme et jen passe. Je vaissimplement vous faire dcouvrir le monde des capteurs qui, vous allez le voir, estmerveilleux!

    CapteuretTransducteurUncapteurestundispositifcapabledetransformerunegrandeurphysique(tellequelatemprature,lapression,lalumire,etc.)enuneautregrandeurphysiquemanipulable.Onpeutdailleursprendredesexemples:unmicrophoneestuncapteurquipermetdetransformer une onde sonore en un signal lectrique un autre capteur tel quunephotorsistancepermetdetransformerunsignallumineuxenrsistancevariableselonsonintensit.

    Pournous,utiliserunthermomtremercurerisquedtredifficileavecArduino,carcecapteur ne dlivre pas dinformation lectrique ou de rsistance qui varie. Il sagitseulement dun niveau de liquide. Tandis quutiliser un microphone ou unephotorsistanceserabeaucoupplusfacile.Ondistinguedeuxtypesdecapteurs.

    CapteursTransducteurspassifs

    Ces capteurs ont pour objet de transformer ou plus exactement :donner une image de la grandeur physique quilsmesurent par unersistancelectriquevariable(enfaitilsagitduneimpdance,maisrestonssimples).Parexemple,lepotentiomtredonneunersistancequi varie selon la position de son axe. Pour ce qui est de leurutilisation, il faudrancessairement lesutiliseravecunmontagepour

  • Thermocouple

    Dtecteurinfrarouge

    pouvoirlesutiliseravecArduino.Nousauronsloccasiondevoirtoutcelaendtailplusloin. Ainsi, il ne sagit pas rellement de capteur,mais de transducteurs car noussommesobligsdedevoirutiliserunmontageadditionnelpourassureruneconversiondelagrandeurmesureenunsignallectriqueexploitable.

    Cesontprincipalementdestransducteursquenousallonsmettreenuvredanslecours. Puisquils ont lavantage de pouvoir fonctionner seul et donc cela vouspermettradevousexercerauniveaulectronique!

    Capteursactifs

    Cetteautrecatgoriedecapteurestunpeuspcialeetnerecensequetrspeudecapteursensonsein.Ilsagitdecapteurdontlagrandeurphysique ellemme mesure va directement tablir une relationlectriquedesortie.Cestdirequensortiedecetypedecapteur,ilyaura une grandeur lectrique, sans adjonction de tension ses

    bornes.Onpeut direque la prsencede la tension (oudiffrencedepotentiel, plusexactement)estgnreparlagrandeurphysique.Nousnentreronspasdansledtaildecescapteursetresteronsdanscequiestabordablevotreniveau.

    Lesautrescapteurs

    Enfait,ilnenexistepasrellementdautres

    Cesautrescapteurs,dontjeparle,sontlescapteursoudtecteurstoutprtsquelonpeutacheterdanslecommerce, entre autres les dtecteurs demouvementsoucapteurdedistance. Ilsne fontpaspartie des deux catgories prcdemment cites,puisquils possdent toute une lectroniquedadaptationqui va soccuper dadapter la grandeurphysiquemesureparlecapteuretagirenfonction.Parexempleallumeruneampoulelorsquildtecteunmouvement.Sachezcependantquilenexistebeaucoupdautres!Cesontdoncbiendescapteursquiutilisentunoudestransducteurs.Onpourraenfabriquergalement,nousseronsmmeobligsafindutiliserlestransducteursquejevaisvousfairedcouvrir.

    Retenez donc bien la diffrence entre transducteur et capteur : un transducteurpermet de donner une image de la grandeur physique mesure par une autregrandeurphysique,maisildoittreadditionnunmontagepourtreutilisuncapteurestncessairementconstituduntransducteuretdunmontagequiadaptela grandeur physique donne par le transducteur en une information facilementmanipulable.

    Uncapteur,acapte!Un capteur, on la vu, est donc constitu dun transducteur et dune lectroniquedadaptation.Letransducteurvadabordmesurerlagrandeurphysiquemesurer,parexemple la luminosit. Il va donner une image de cette grandeur grce une autre

    http://fr.wikipedia.org/wiki/Capteur

  • grandeur,danscecasunersistancelectriquevariable.Etllectroniquedadaptationvasecharger,parexemple,detransformercettegrandeurenunetensionlectriqueimagedelagrandeurmesure.Attentioncependant,celaneveutpasdirequelasortiesera toujours une tension variable. Ainsi, on pourrait par exemple plutt avoir uncourant variable (et tension fixe), ou carrment un message via une liaison decommunication(voirsrieparexemple).Uncapteurplussimpleparexemplepourraitsimplement nous dlivrer un niveau logique pour donner une information telle queobstacleprsent/absent.

    Agauchese trouve lagrandeurphysiquemesurable.Ensortiedu transducteurcestune autre grandeur physique, manipulable cette fois. Et en sortie de llectroniquedadaptation,cestlinformationquipeuttresousformedesignallectriqueoudunesimpleimagedelagrandeurphysiquemesureparuneautregrandeurphysiquetellequunetensionlectriqueouuncourant.

    Mesure,lerledutransducteurGardonsnotreexempleavecuncapteur,pardon,transducteurquimesurelaluminosit.LetransducteurquiopreaveccettegrandeurestunephotorsistanceouLDR (LightDepending Resistor). Cest une rsistance photosensible, ou si vous prfrez quiragitlalumire.Larelationtablieparlaphotorsistanceentrelaluminositetsarsistance de sortie permet davoir une image de lintensit lumineuse par unersistancelectriquequivarieseloncetteintensit.Voicisonsymbolelectriqueetunepetitephotodidentit:

    http://fr.wikipedia.org/wiki/Photor%C3%A9sistance

  • Onadonc,ensortiedutransducteur,unerelationdutypeyenfonctiondex: .Ilsagitsimplementdurapportentre lagrandeurphysiquedentreducapteuretsagrandeurphysiquedesortie.Ici,lerapportentrelaluminositetlarsistancelectriquedesortie.Danslesdocstechniques,voustrouvereztoujourscerapportexprimsousformegraphique(onappelleaunecourbecaractristique).Ici,nousavonsdonclarsistanceenfonctiondelalumire:

    LintrtdadapterAdapterpourquoifaire?Ehbienjepensedjavoirrponducettequestion,maisreprenonslesexplicationsaveclexemplecidessus.Laphotorsistancevafournirunersistancelectriquequifluctueselonlaluminositdefaonquasiproportionnelle(enfaitcenestpasrellementlecas,maisfaisonscommesi ).Ehbien,quevatonfairedune tellegrandeur?Estcequenouspouvons lutiliseravecnotrecarteArduino?

    y = f(x)

  • Directementcenestpaspossible.Noussommesobligdeladapterenunetensionquivarie de faonproportionnelle cette rsistance, puisquenousne sommespascapable demesurer une rsistance directement. Ensuite nous pourrons simplementutiliser la fonctionanalogRead() pour lire la valeur mesure. Nanmoins, il faudracertainementfairedescalculsdansleprogrammepourdonnerunerelleimagedelaluminosit.Etensuite,ventuellement,affichercettegrandeuroulatransmettreparlaliaisonsrie(oulutiliserdelamanirequivousfaitplaisir !).Denouveau,voicilarelationtablissant lerapportentre lesdeuxgrandeursphysiquesdentretdesortieduntransducteur:

    Apartirdecetterelation,onvapouvoirgrerllectroniquedadaptationpourfaireensortedtablirunenouvellerelationquisoitgalementuneimagedelamesureraliseparlecapteur.Cestdirequelonvacreruneimageproportionnelledelagrandeurphysiquedlivreensortieducapteurparunenouvellegrandeurphysiquequisera,cette foisci, bienmieuxexploitable.En loccurrenceune tensiondansnotre cas. Lanouvellerelationseradustyleyprime(attention,ilnesagitpasdeladrivedeymaisdeyimage)enfonctiondey:

    Cequirevientdirequeyprimeestlarelationdesortieducapteurenfonctiondelagrandeurdemesuredentr.Soit:

    Concrtement,nousretrouvonscesformulesdanschaquepartieducapteur:

    LlectroniquedadaptationElleseraproprechaquecapteur.Cependant,jelainoncaudbutdecechapitre,nous utiliserons principalement des transducteurs qui ont en sortie une rsistancelectrique variable. Llectronique dadaptation sera donc quasiment la mme pourtous.Laseulechosequichangeracertainement,cest leprogramme.OuicarlacarteArduino fait partie intgrante du capteur puisque cest avec elle que nous allonsfabriquer nos capteurs. Le programme sera donc diffrent pour chaque capteur,dautantplusquilsnontpastouslesmmesrelationsdesortievouslaurezcompris,onauradequoisamuser! Pourconcluresurlintrieurducapteur,rentronsdanslapartielectroniquedadaptation.LacarteArduinofaisantpartiedecettelectronique,onvaavoirunschmatelqueceluici:

    y = f(x)

    = g(y)y

    = g(y) = g(f(x))y y

  • Alentredellectroniquedadaptationsetrouvelagrandeurdesortiedutransducteurlasortiedellectroniquedadaptationsetrouvelagrandeurdesortieducapteur.Onpeutaprsfaireceque lonveutde lamesureprisepar lecapteur.Toujoursavec lacarteArduino,dansuneautre fonctionduprogramme,onpourraalors transformer lavaleurmesurepourlatransmettrevialaliaisonsrieousimplementlaffichersuruncranLCD,voirlutiliserdansunefonctionquidterminesilamesuredpasseunseuillimiteafindefermerlesvoletsquandilfaitnuit

    LescaractristiquesduncapteurPour terminer cette introduction gnrale sur les capteurs, nous allons aborder lescaractristiquesessentiellesconnaitre.

    LescritresnepasngligerLaplagedemesure

    Laplagedemesure,ougammedemesure,estlapremirechoseregarderdanslechoix dun capteur ou dun transducteur. Cest elle qui dfinit si vous allez pouvoirmesurer la grandeur physique sur une grande plage ou non. Par exemple pouvoirmesurerunetempraturede50C+200C.Toutdpendradecequevousvoudrezmesurer.

    Laprcision

    Laprcisionestledeuximecritredechoixleplusimportant.Eneffet,sivotrecapteurdetempratureauneprcisionde1C,vousaurezdumallutiliserdansunprojetquidemandeuneprcisiondemesurede tempraturesde0.1C !En rglegnrale, laprcision est plus grande lorsque la plage demesure est faible et inversement elledevient moins grande lorsque la plage de mesure augmente. Il est en effet assezdifficiledefabriquerdescapteursquiontuneplagedemesuretrs

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