Qu’est-ce qu’un capteur ? Différents types de capteurs avec applications

Différents types de capteurs avec applications

Introduction aux capteurs

Le monde est rempli de capteurs. Dans notre vie quotidienne, nous rencontrons l’automatisation dans toutes les activités. L’automatisation comprend l’allumage des lumières et des ventilateurs à l’aide de téléphones mobiles, le contrôle de la télévision à l’aide d’applications mobiles, le réglage de la température ambiante, les détecteurs de fumée, etc. Tout cela se fait à l’aide de capteurs. De nos jours, tout produit basé sur un système embarqué comporte des capteurs intégrés.

Il existe de nombreuses applications comme la caméra de vidéosurveillance contrôlée par le mobile, les applications de surveillance et de prédiction météorologiques, etc. Les capteurs jouent un rôle très important dans la surveillance et la détection des soins de santé. Par conséquent, avant de construire une application utilisant un capteur, nous devons comprendre ce que fait exactement un capteur et combien de types de capteurs sont disponibles.

Qu’est-ce qu’un capteur ?

Un capteur est défini comme un dispositif ou un module qui aide à détecter tout changement dans une quantité physique comme la pression, la force ou une quantité électrique comme le courant ou toute autre forme d’énergie. Après avoir observé les changements, le capteur envoie l’entrée détectée à un microcontrôleur ou à un microprocesseur.

Enfin, un capteur produit un signal de sortie lisible, qui peut être soit optique, soit électrique, soit toute forme de signal qui correspond au changement du signal d’entrée. Dans tout système de mesure, les capteurs jouent un rôle majeur. En fait, les capteurs sont le premier élément du schéma fonctionnel du système de mesure, qui entre en contact direct avec les variables pour produire une sortie valide. Maintenant que vous savez ce que signifie réellement un capteur… connaissons un peu ses types et leurs applications comme suit.

Classification des capteurs

1. Capteurs actifs et passifs
2. Capteurs analogiques et numériques

Capteurs actifs:

Les capteurs actifs sont le type de capteurs qui produit un signal de sortie à l’aide d’une alimentation d’excitation externe. Les propriétés physiques propres du capteur varient par rapport à l’effet externe appliqué. Par conséquent, il est également appelé capteurs autogénérateurs.

Exemples : LVDT et jauge de contrainte.

Capteurs passifs:

Les capteurs passifs sont le type de capteurs qui produit un signal de sortie sans l’aide d’une alimentation d’excitation externe. Ils n’ont pas besoin de stimulus ou de tension supplémentaire.

Exemple : Le thermocouple, qui génère une valeur de tension correspondant à la chaleur, appliquée. It does not require any external power supply.

Analog and Digital Sensors

Different types of digital and analog sensors are listed below one by one with their applications.

Different Types of Sensors

There are different types of sensors used to measure the physical properties like heartbeat & pules, Speed, Heat transfer, temperature etc. Types of sensors are listed below and we will discuses the usual types one by one in details with uses and applications.

• Infrared Sensor(IR Sensor)
• Temperature & Thermocouple Sensors
• Proximity Sensor
• Ultrasonic sensor
• Accelerometers & Gyroscope Sensor
• Pressure Sensor
• Hall Effect Sensor
• Load cell
• Light Sensor
• Color Sensor
• Touch Sensor
• Tilt Sensor
• PIR Motion Detector & Vibration Sensor
• Metal detector, Water Flow & Heartbeat Sensor
• Flow and Level Sensor
• Smoke, Fog, Gas, Ethanol & Alcohol Sensor
• Humidity, Soil Moisture & Rain Sensor

Click image to enlarge

Analog Sensors

The sensor that produces continuous signal with respect to time with analog output is called as Analog sensors. The analog output generated is proportional to the measured or the input given to the system. Generally, analog voltage in the range of 0 to 5 V or current is produced as the output. The various physical parameters like temperature, stress, pressure, displacement, etc. are examples for continuous signals.

Examples: accelerometers, speed sensors, pressure sensors, light sensors, temperature sensors.

• Related Post: Capteur et transducteur capacitif et ses applications

Capteur IR (capteur infrarouge)

Lorsque nous examinons le spectre électromagnétique, la région infrarouge est divisée en trois régions comme l’infrarouge proche, l’infrarouge moyen et l’infrarouge lointain. Le spectre infrarouge a une gamme de fréquences plus élevée que les micro-ondes et une fréquence moindre que la lumière visible. Un capteur infrarouge est utilisé pour émettre et détecter le rayonnement infrarouge. Grâce à ce principe, le capteur infrarouge peut être utilisé comme détecteur d’obstacles. Il existe deux types de capteurs IR comme les capteurs IR actifs et passifs.

Capteur IR passif : Lorsque le capteur n’utilise pas de source IR pour détecter l’énergie émise par les obstacles, il agit comme un capteur IR passif. Des exemples comme le thermocouple, le détecteur pyroélectrique et les bolomètres relèvent des capteurs passifs.

Capteur IR actif : Quand il y a deux composants qui agissent comme source IR et détecteur IR, il est appelé comme capteur actif. Une LED ou une diode laser fait office de source IR. La photodiode ou les phototransistors agissent comme détecteur IR.

Postage connexe : PIR – Détecteur de mouvement infrarouge Schéma de circuit, fonctionnement & Applications

Température & Capteurs thermocouples

Comme discuté, le capteur analogique produit des signaux qui varient continuellement avec le temps. La valeur de sortie du capteur sera très petite dans la gamme des microvolts ou des milli volts. Pour cette raison, des circuits de conditionnement du signal sont nécessaires pour l’amplification. Les convertisseurs analogiques-numériques (ADC) sont utilisés pour convertir le signal analogique obtenu en une valeur numérique.

Le capteur de température détecte la température et mesure les changements de température. Les autres types de capteurs de température sont les thermocouples, les thermistances, les dispositifs de température résistive (RTD) et les circuits intégrés de capteurs de température (LM35), etc.

• Poste connexe : Types de capteurs résistifs – Transducteur, Potentiomètre & Jauge de contrainte

Capteur de proximité

Le capteur de proximité est un type de capteur sans contact utilisé pour la détection d’objets. Il n’a pas de contact physique avec l’objet. L’objet dont la distance doit être mesurée est appelé cible. Une lumière IR ou un rayonnement électromagnétique est utilisé dans un capteur de proximité. Il existe différents types de capteurs de proximité comme les capteurs inductifs, capacitifs, à ultrasons, etc : Détection d’objets, pour mesurer la vitesse, identification de rotation, détection de matériaux, capteur de stationnement en marche arrière, comptage d’objets.

• Postage connexe : LVDT : Transformateur différentiel variable linéaire – Capteurs inductifs

Capteur ultrasonique

Les capteurs ultrasoniques sont utilisés pour mesurer la distance ou le temps de parcours en utilisant des ondes ultrasoniques. Une source sera utilisée pour émettre des ondes ultrasoniques. Après que l’onde ait touché la cible, les ondes sont réfléchies et le détecteur recueille le signal. Le temps de parcours entre l’onde émise et l’onde réfléchie est mesuré à l’aide du capteur à ultrasons. Les capteurs optiques utilisent deux éléments différents pour l’émetteur et le récepteur. Alors que le capteur à ultrasons utilise un seul élément pour l’émission et la réception.

Accéléromètres & Capteur gyroscope

L’accéléromètre est un type de capteur qui est utilisé pour détecter les changements de position, de vitesse et de vibration en détectant le mouvement. Il peut être de type analogique ou numérique. Dans l’accéléromètre analogique, selon le volume d’accélération appliqué à l’accéléromètre, un signal de tension analogique continu est produit.

Le capteur gyroscope pour détecter et déterminer l’orientation à l’aide de la gravité de la Terre c’est-à-dire qu’il mesure la vitesse angulaire. La principale différence entre les Accéléromètres & Capteurs Gyroscope est que Gyroscope peut détecter la rotation où l’accéléromètre ne peut pas. En d’autres termes, le Gyroscope mesure toute rotation et n’est pas affecté par l’accélération et l’Accéléromètre ne peut pas distinguer la rotation de l’accélération et ne peut pas fonctionner lorsqu’il est au centre de la rotation.

Capteur de pression

Le capteur de pression fonctionne sur l’application d’une tension d’entrée et d’une valeur de pression. Il produit une tension de sortie analogique.

Capteur à effet Hall

Le capteur qui fonctionne sur le principe de l’effet magnétique est appelé capteur à effet Hall. Le champ magnétique est l’entrée et le signal électrique est la sortie. Un champ magnétique externe est appliqué pour activer le capteur à effet Hall. Tous les aimants ont deux caractéristiques importantes, à savoir la densité de flux et la polarité. La densité de flux magnétique est toujours présente autour de l’objet. Par conséquent, la sortie du capteur à effet Hall sera fonction de la densité de flux.

Applications : L’une des principales utilisations des capteurs magnétiques est dans les systèmes automobiles pour la détection de la position, de la distance et de la vitesse. Par exemple, la position angulaire du vilebrequin pour l’angle d’allumage des bougies d’allumage, la position des sièges de la voiture et des ceintures de sécurité pour le contrôle des airbags ou la détection de la vitesse des roues pour le système de freinage antiblocage, (ABS). Les capteurs à effet Hall sont utilisés pour la détection de la position du GPS, la détection de la vitesse, pour contrôler le moteur.

La cellule de charge

La cellule de charge est utilisée pour mesurer le poids. L’entrée est une force ou une pression et la sortie est une valeur de tension électrique. La cellule de charge mesure le poids de l’objet par une méthode indirecte. Il existe quelques types de cellules de charge à savoir la cellule de charge à poutre, la cellule de charge à point unique et la cellule de charge de compression.

La cellule de charge à poutre : Utilisée dans les applications industrielles comme les machines, le pesage des réservoirs, les équipements médicaux

Cellule de charge à point unique : Ils sont utilisés pour les applications de mesure de poids faible comme les collectes de déchets et les machines

Cellule de compression : Utilisés pour les applications de mesure de poids élevé comme les appareils médicaux, pour contrôler une pompe.

Applications des capteurs analogiques

Pour détecter les traces cachées, les discontinuités dans les métaux, les composites, les plastiques, les céramiques, et pour la détection du niveau d’eau.

Capteurs numériques

Lorsque les données sont converties et transmises numériquement, on parle de capteurs numériques. Les capteurs numériques sont ceux, qui produisent des signaux de sortie discrets. Les signaux discrets seront non continus dans le temps et ils peuvent être représentés en « bits » pour une transmission en série et en « octets » pour une transmission parallèle. La quantité mesurée sera représentée au format numérique. La sortie numérique peut être sous forme de logique 1 ou de logique 0 (ON ou OFF). Un capteur numérique se compose d’un capteur, d’un câble et d’un émetteur. Le signal mesuré est converti en un signal numérique à l’intérieur du capteur lui-même, sans aucun composant externe. Le câble est utilisé pour la transmission sur de longues distances.

Capteur de lumière

La LED numérique ou l’Opto-détecteur utilisé pour produire un Signal numérique pour mesurer la vitesse de l’arbre rotatif . Un disque est fixé à l’arbre rotatif. L’arbre rotatif a des fentes transparentes sur sa circonférence. Lorsque l’arbre tourne à une certaine vitesse, le disque tourne également avec lui. Le capteur passe par chaque fente de l’arbre, ce qui produit une impulsion de sortie sous forme de 1 logique ou de 0 logique. La sortie est affichée sur l’écran LCD après être passée par le compteur/registre.

Accéléromètre numérique

Un accéléromètre numérique génère une sortie d’onde carrée à fréquence variable. La méthode de production de l’onde carrée est la modulation de largeur d’impulsion (PWM). La sortie du signal PWM, la largeur d’impulsion est directement proportionnelle à la valeur d’accélération.

Les autres types de capteurs numériques sont : Capteur numérique de température, codeurs, etc.

Applications des capteurs numériques

1. Détection des fuites dans les tuyaux et les câbles de gaz à l’aide d’un capteur de pression
2. Surveillance de la pression dans les pneus
3. Surveillance du débit d’air
4. Mesure du niveau
5. Inhalateurs (dispositif médical)

Applications en temps réel des capteurs

Applications des capteurs IR :

Thermomètre à rayonnement : Il fonctionne grâce à la présence d’un capteur IR. La température d’un objet est mesurée avec les thermomètres à rayonnement

Dispositifs d’imagerie IR : Les capteurs IR sont utilisés pour imager les objets. Ils sont utilisés dans les caméras de thermographie, qui sont utilisées comme technique d’imagerie non invasive.

Télécommande TV IR : De nos jours, les télécommandes de télévision basées sur l’IR sont utilisées à la maison et dans les théâtres. Elles utilisent la lumière infrarouge comme source de communication. La télécommande TV se compose de boutons et de PCB. Le PCB se compose d’un circuit électrique qui est utilisé pour détecter ou détecter le bouton qui est pressé. Une fois le bouton enfoncé, le signal est transmis sous forme de code Morse. Des transistors sont utilisés pour amplifier le signal. Enfin, il atteint la LED IR. L’extrémité du circuit imprimé sera connectée à la LED IR. Un capteur est placé à l’extrémité réceptrice du téléviseur. La LED IR émettra une lumière IR et le capteur la détectera.

À l’intérieur d’une voiture – Applications du capteur de direction : Dans un véhicule, les capteurs de direction sont très cruciaux. Ils mesurent l’angle de rotation du volant et aident en outre à la navigation. Ces capteurs jouent un rôle pour la direction à commande électronique et la direction assistée électrique.

À l’intérieur d’un téléphone intelligent – Applications des capteurs : Dans le monde actuel, chaque personne possède un téléphone intelligent. La technologie mobile est construite avec plein de capteurs et de technologie d’automatisation. Différents types de capteurs comme l’empreinte digitale, le magnétomètre, le gyroscope, l’accéléromètre, le baromètre, le thermomètre, le capteur de proximité, le moniteur de fréquence cardiaque, les capteurs de lumière et bien d’autres encore.

You may also read:

• Automatic Plant Watering & Irrigation System – Circuit, Code & Project Report
• Automated Fingerprint Identification System and How it Works?
• Internet of Things (IOT) and Its Applications in Electrical Power Industry
• What is Piezoelectric Sensor – Construction, Working & Applications