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Qu'est-ce qu'un capteur ? Pourquoi est-ce?

30.01.2024
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Qu'est-ce qu'un capteur ? Pourquoi est-ce?
Lettre d'introduction

Qu'est-ce qu'un capteur ? Pourquoi est-ce?

Les capteurs sont des appareils qui mesurent un événement ou un changement dans l'environnement et le convertissent en signal électronique. Il existe de nombreux types différents que nous rencontrons fréquemment dans notre vie quotidienne, tels que les capteurs de stationnement dans les automobiles, les capteurs d'empreintes digitales dans les smartphones et les capteurs de mouvement dans les maisons. Alors, à quoi servent les capteurs ?

Tout comme un capteur mesure des paramètres physiques dans son environnement, il ordinateurs ou le convertit dans un format lisible par d'autres appareils électroniques. Par exemple, le capteur de température mesure la température de l'environnement et présente ces données sous forme de valeur numérique. De même, les capteurs d'humidité mesurent les niveaux d'humidité, tandis que les capteurs de vitesse détectent la vitesse de déplacement d'un objet et fournissent des informations pertinentes.

Il existe un processus de « transformation » dans lequel les capteurs reçoivent des entrées et produisent des sorties. Le capteur détecte un aspect spécifique de l'environnement physique et exprime cette perception dans un langage électronique. Ainsi, les capteurs nous aident à comprendre notre environnement et sont utilisés dans de nombreux domaines de la vie quotidienne.

L'utilisation de capteurs est assez courante, depuis les applications industrielles jusqu'aux dispositifs médicaux, des systèmes d'automatisation aux systèmes de sécurité. Par exemple, les capteurs d'airbag d'une voiture détectent la vitesse du véhicule en cas d'accident et déterminent le moment où l'airbag se déploiera. De cette manière, la sécurité du conducteur et des passagers est assurée.

Avec les progrès de la technologie des capteurs, des capteurs plus avancés et plus sensibles sont développés. Cela nous permet de mieux percevoir notre environnement et d’améliorer la qualité de vie. Les systèmes d'automatisation intelligents dans lesquels des capteurs sont utilisés dans les maisons et les bureaux sont de plus en plus courants. Les capteurs qui mesurent divers paramètres tels que la chaleur, la lumière et le mouvement nous aident à économiser de l'énergie et à rendre notre espace de vie plus confortable.

Quels sont les types de capteurs ?

Avec le développement de la technologie, les capteurs sont devenus des composants importants largement utilisés dans de nombreuses industries. Les capteurs sont des dispositifs qui détectent les variables environnementales et les convertissent en signaux électriques ou optiques. Il existe de nombreux types de capteurs qui varient selon les besoins. Voici les types de capteurs importants :

  1. Capteurs mécaniques : Ces capteurs, utilisés pour mesurer des grandeurs physiques telles que la longueur, la quantité, la force, le couple, la pression, la surface et la vitesse, revêtent une importance vitale dans de nombreuses applications industrielles. Ceux-ci incluent des capteurs d’accélération, de position, de longueur d’onde sonore et d’intensité.
  2. Capteurs thermiques : Ces capteurs, utilisés pour mesurer les valeurs de flux thermique et de température, sont largement utilisés, notamment dans les secteurs de l'énergie, des systèmes de chauffage-refroidissement et de l'industrie automobile.
  3. Capteurs électriques : Ce sont des capteurs utilisés pour mesurer des grandeurs électriques telles que la tension, la résistance, l'inductance et le courant. Ils sont utilisés dans de nombreux domaines pour contrôler des appareils électroniques ou effectuer des mesures.
  4. Capteurs magnétiques : Ces capteurs, destinés à détecter des propriétés magnétiques telles que l'intensité du champ magnétique, le moment magnétique et la densité de courant, sont utilisés dans de nombreux domaines tels que les commandes électroniques, les systèmes de navigation et de sécurité.
  5. Capteurs de rayonnement : Ce sont des capteurs utilisés pour mesurer des grandeurs optiques telles que la densité, la longueur d'onde et la réflectivité. Ils sont particulièrement largement utilisés dans des domaines tels que l’imagerie, la sécurité et la métrologie.
  6. Capteurs chimiques : Ces capteurs, qui détectent et mesurent des variables chimiques telles que l'oxydation/rédaction et la quantité de pH, jouent un rôle important dans l'analyse environnementale, les industries alimentaires et chimiques.

Outre les types de capteurs répertoriés ci-dessus, certains capteurs sont fréquemment utilisés dans les robots et les systèmes. Il s'agit notamment des capteurs de distance (ultrasons, infrarouges), des capteurs de force/pression, des capteurs d'inclinaison (potentiomètre), des capteurs magnétiques (effet Hall), des capteurs de température/humidité/niveau d'eau (NTC, capteur de pluie), des capteurs sonores (microphone) et des capteurs de lumière/ Divers capteurs de couleurs (LDR, RVB).

Les capteurs occupent une place importante dans tous les domaines technologiques et sont en constante évolution. Dans les applications où des technologies avancées sont utilisées, la sélection et l'étalonnage corrects des capteurs sont d'une grande importance. L’utilisation du bon capteur est essentielle pour obtenir des données précises et utiliser ces données efficacement. Ainsi, en tirant pleinement parti des opportunités de mesure et de contrôle offertes par les capteurs, des avantages tels qu'une efficacité accrue et des économies de coûts peuvent être obtenus.

Types de capteurs Arduino

Arduino est une plateforme de microcontrôleur qui vous permet de mettre en œuvre facilement vos projets électroniques. L’un des plus grands avantages d’Arduino est sa capacité à interagir avec différents capteurs. Par conséquent, vous pouvez développer des projets à la fois amusants et utiles en utilisant les types de capteurs Arduino. Voici un bref guide sur les types de capteurs Ardunio et leurs domaines d'utilisation.

  1. Capteur sonore à ultrasons : Des capteurs sonores à ultrasons sont utilisés pour mesurer la distance des objets. À l'aide d'un Arduino et d'un capteur à ultrasons, vous pouvez créer un télémètre ou un robot autonome.
  2. Capteur de mouvement PIR : Les capteurs de mouvement PIR sont des capteurs qui produisent des signaux lorsqu'ils détectent un mouvement. En utilisant ces capteurs, il est possible de réaliser de nombreux projets différents, tels que des projets de sécurité domestique ou des systèmes de contrôle automatique de l'éclairage.
  3. Capteurs NTC/PTC : Les capteurs NTC et PTC sont utilisés pour la mesure de la température. En utilisant ces capteurs avec Arduino, vous pouvez créer des thermostats intelligents ou des systèmes de contrôle de la température.
  4. Cartes de contrôle moteur : Les cartes de commande de moteur sont idéales pour contrôler les moteurs lorsqu'elles sont utilisées avec Arduino. Vous pouvez bénéficier de ces capteurs pour des projets robotiques, des systèmes d'automatisation ou des véhicules.
  5. Capteur de pluie: Les capteurs de pluie détectent la présence de pluie et génèrent des signaux. Grâce à ces capteurs, vous pouvez créer des systèmes de drainage ou des systèmes d'irrigation automatiques en fonction de la disponibilité de la pluie.
  6. Capteur de chaleur et d'humidité : Les capteurs de chaleur et d'humidité mesurent les valeurs de température et d'humidité de l'environnement. Vous pouvez utiliser ces capteurs dans des projets tels que la culture en serre, les systèmes d'automatisation ou le contrôle de la qualité de l'air.
  7. Capteur de lumière LDR : Les capteurs de lumière LDR détectent l’intensité lumineuse. Vous pouvez bénéficier de ces capteurs dans les veilleuses, les systèmes d'éclairage automatiques ou les projets d'énergie solaire.
  8. Capteur de gaz : Les capteurs de gaz détectent les gaz nocifs dans l'air. Vous pouvez utiliser ces capteurs pour contrôler la qualité de l’air domestique ou créer des systèmes d’alerte en cas de fuite de gaz.
  9. Module de connexion Bluetooth : Les modules de connexion Bluetooth sont utilisés pour assurer la communication entre Arduino et les téléphones mobiles ou d'autres appareils compatibles Bluetooth. Vous pouvez utiliser ces modules dans différents projets tels que des projets de contrôle sans fil ou de transfert de données.

Les types de capteurs Arduino peuvent être utilisés en fonction de l'objectif et des besoins de votre projet. Chaque capteur peut être facilement intégré à condition qu'il soit compatible avec Arduino. En choisissant celui qui convient à vos besoins, vous pourrez développer des projets qui repoussent les limites de votre imagination. Arduino vous offre des possibilités infinies avec tous ces capteurs !

Principe de fonctionnement des capteurs et exemples

Avec les progrès de la technologie, les capteurs sont présents dans presque tous les aspects de nos vies. Les capteurs sont des appareils qui détectent les changements environnementaux et convertissent ces changements en signaux. Conçus en s’inspirant des capteurs naturels du corps humain, ces appareils peuvent fonctionner avec de nombreux matériaux et principes de fonctionnement différents.

Jetons d’abord un coup d’œil aux capteurs de lumière. L'un des capteurs les plus courants qui convertissent l'énergie lumineuse en signaux électriques est la photodiode. Les photodiodes réalisent leurs principes de fonctionnement en étant fabriquées à partir de certains matériaux. Voici un exemple où se produit ce qu'on appelle l'effet photoélectrique : lorsque des photons frappent la surface d'un certain matériau, la structure énergétique du matériau est perturbée et un signal électrique est produit en conséquence.

Pour créer un capteur de mouvement, vous devez choisir un matériau différent. Les capteurs de mouvement sont constitués de matériaux qui produisent de petites quantités de courant électrique lorsqu'ils sont déplacés ou endommagés. Ces matériaux permettent au capteur de détecter les changements et de générer des signaux. À ce stade, il convient de noter que tous les capteurs ont des principes de fonctionnement fondamentalement similaires. Il est important de pouvoir convertir l’entrée souhaitée en courant. Vous pouvez ensuite transmettre ce courant à l'ordinateur, le traiter et l'amplifier si nécessaire.

L’une des caractéristiques de base qu’un capteur doit offrir est sa capacité à lire le courant avec précision. Par exemple, si la température augmente légèrement, il est important que le capteur puisse détecter ce changement et le convertir en augmentation du courant. De plus, les capteurs se caractérisent souvent par leur capacité à résister à des changements tels que les vibrations et la température.