Fiche de révision : Introduction aux capteurs et leur fonctionnement

1. 📌 L'essentiel

• Un capteur convertit un phénomène physique en signal électrique.
• Classification principale : passifs (auto-générateurs) et actifs (requièrent alimentation).
• Caractéristiques clés : sensibilité, résolution, précision, saturation, dead band, reproductibilité.
• La sensibilité : variation de sortie par unité de stimulus.
• La résolution : plus petite variation détectable (ex : 20 mV pour 8 bits).
• La saturation : limite au-delà de laquelle la sortie ne varie plus.
• Le dead band : zone d’insensibilité dans la plage d’entrée.
• Exemples courants : capteurs capacitifs, optiques, magnétiques thermocouples, de courant.
• Application : détection de présence, position, température, déplacement.
• Critères de choix : environnement, plage de mesure, champ de vision.

2. 🧩 Structures & Composants clés

• Capteur électrique — transforme un phénomène physique en signal électrique.
• Capteur capacitif — modifie sa capacité en fonction du déplacement ou de la présence.
• Capteur optique — utilise LED, photodiodes ou phototransistors pour détecter la lumière ou la réflexion.
• Capteurétique — détecte la présence ou le champ magnétique (ex : reed switch).
• Thermocouple — convertit la différence de température en tension électrique.
• Capteur de courant — résistance faible pour mesurer le courant électrique.
• Filtre ou amplificateur — pour améliorer la qualité du signal.
• Sortie électrique — analogique ou numérique selon le capteur.

3. 🔬 Fonctions, Mécanismes & Relations

• La transformation physique → électrique via modification de propriétés (capacité, résistance, émission lumineuse).
• La sensibilité dépend de la fonction de transfert du capteur.
• La précision dépend de la reproductibilité et de la stabilité du capteur.
• La saturation limite la plage utile du capteur.
• Le dead band évite la sensibilité aux faibles variations proches de zéro.
• La sortie peut être amplifiée ou filtrée pour l’intégration dans un système.
• La sélection du capteur dépend de l’environnement et du phénomène à mesurer.

4. Tableau comparatif : Passifs vs Actifs

5. 🗂️ Diagramme Hiérarchique

Capteur
 ├─ Classification
 │   ├─ Passif
 │   │    ├─ Capteur capacitif
 │   │    └─ Capteur résistif
 │   └─ Actif
 │        ├─ Thermocouple
 │        ├─ Thermistor
 │        └─ Capteur optique
 ├─ Caractéristiques
 │   ├─ Sensibilité
 │   ├─ Résolution
 │   ├─ Précision
 │   ├─ Saturation
 │   └─ Dead band
 └─ Exemples
     ├─ Capacité modifiée
     ├─ Lumière
     ├─ Champ magnétique
     └─ Température

6. ⚠️ Pièges & Confusions fréquentes

• Confondre capteur passif et actif, notamment thermocouple vs thermistor.
• Négliger l’impact du dead band dans la précision réelle.
• Sous-estimer la saturation, qui limite la plage de mesure.
• Confondre sensibilité et résolution.
• Ignorer l’environnement lors du choix du capteur.
• Confondre signal analogique et numérique.
• Oublier la stabilité et la reproductibilité.
• Confondre la fonction d’un capteur avec celle d’un actionneur.

7. ✅ Checklist Examen Final

• Définir un capteur et ses fonctions principales.
• Expliquer la différence entre capteurs passifs et actifs.
• Citer au moins 4 types de capteurs avec leur principe.
• Définir sensibilité, résolution, précision, saturation, dead band.
• Expliquer le fonctionnement d’un thermocouple.
• Identifier les critères de sélection d’un capteur.
• Illustrer la hiérarchie d’un système de capteurs.
• Connaître les exemples d’applications industrielles.
• Savoir interpréter un tableau comparatif.
• Expliquer le rôle de la sortie électrique.
• Reconnaître un capteur capacitif, optique, magnétique, thermique.
• Comprendre l’impact de la saturation et du dead band.
• Savoir distinguer un capteur passif d’un actif.
• Connaître les limites de chaque type de capteur.
• Maîtriser la terminologie clé : sensibilité, résolution, précision.