Cours Thème I
ACQUISITION D'UNE GRANDEUR PHYSIQUE
( Capteurs )
I- GÉNÉRALITÉS
Dans de nombreux domaines (industrie, recherche scientifique, services, loisirs ...), on a
besoin de contrôler de nombreux paramètres physiques (température, force, position,
vitesse, luminosité, ...).
Le capteur est l'élément indispensable à la mesure de ces grandeurs physiques.
1- Définitions
Capteur : Un capteur est un organe de prélèvement d'information qui élabore à partir d'une
grandeur physique, une autre grandeur physique de nature différente (très souvent
électrique). Cette grandeur représentative de la grandeur prélevée est utilisable à
des fins de mesure ou de commande.
Etendue de mesure : Valeurs extrêmes pouvant être mesurée par le capteur.
Résolution : Plus petite variation de grandeur mesurable par le capteur.
Sensibilité : Variation du signal de sortie par rapport à la variation du signal d'entrée.
Exemple : Le capteur de température LM35 a une sensibilité de 10mV / °C.
Précision : Aptitude du capteur à donner une mesure proche de la valeur vraie.
Rapidité : Temps de réaction du capteur. La rapidité est liée à la bande passante.
2- Éléments de métrologie (définitions)
Le mesurage : C'est l'ensemble des opérations ayant pour but de déterminer une valeur
d'une grandeur.
La mesure (x) : C'est l'évaluation d'une grandeur par comparaison avec une autre grandeur
de même nature prise pour unité.
Exemple : 2 mètres, 400 grammes, 6 secondes.
La grandeur (X) : Paramètre qui doit être contrôlé lors de l'élaboration d'un produit ou de
son transfert.
Exemple : pression, température, niveau.
On effectue des mesures pour connaître la valeur instantanée et l'évolution
de certaines grandeurs. Renseignements sur l'état et l'évolution d'un
phénomène physique, chimique, industriel.
L'incertitude (dx) : Le résultat de la mesure x d'une grandeur X n'est pas complètement
défini par un seul nombre. Il faut au moins la caractériser par un couple
(x, dx) et une unité de mesure. dx est l'incertitude sur x. Les incertitudes
proviennent des différentes erreurs liées à la mesure.
Ainsi, on a : x-dx < X < x+dx
Exemple : 3 cm ±10%, ou 3 cm ± 3 mm.
Erreur absolue (e) : Résultat d'un mesurage moins la valeur vraie du mesurande. Une erreur
absolue s'exprime dans l'unité de la mesure.
e = x - X
Exemple : Une erreur de 10 cm sur une mesure de distance.
Erreur relative (e r ) : Rapport de l'erreur de mesure à une valeur vraie de mesurande. Une
erreur relative s'exprime généralement en pourcentage de la grandeur
mesurée.
e r = e/X ; e r% = 100 e r
Exemple : Une erreur de 10 % sur une mesure de distance (10 % de la
distance réelle).
Capteur
Grandeur
physique
Signal
électrique
Energie
- température
- pression
- force
- ...
- signal logique (TOR)
- signal analogique
- signal numérique
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