Un capteur est l'élément d’un système de mesure qui est directement soumis à l'action du phénomène de la grandeur à mesurer.
Un capteur est un élément dont une des propriétés physiques dépend de la grandeur à mesurer.
Un capteur soumis à une grandeur d'entrée (température, pression, humidité, pH, ….) fournit une grandeur de sortie, souvent électrique (tension, ...) qui sera l'image de la grandeur d'entrée.
Cela veut dire que la grandeur de sortie varie avec la grandeur d'entrée et qu'il existe une relation entre elles.
Remarque : Une grandeur électrique en sortie présente l'intérêt de pouvoir être traitée par un système électronique et ainsi être mise en forme pour être lue par exemple par un afficheur numérique ou un système informatique.
Pour passer de la grandeur d’entrée à celle de sortie les capteurs font souvent intervenir des dispositifs utilisant la résistance électrique.
La grandeur d’entrée va modifier la résistance du circuit, qui va modifier la tension et/ou l’intensité.
Afin d'utiliser une résistance comme capteur, il est nécessaire :
– de connaître la variation de sa résistance en fonction du paramètre mesuré en réalisant un étalonnage (graphique E)
– de réaliser un circuit permettant d'obtenir une tension qui dépendra de cette résistance.
Il existe une relation entre la grandeur d'entrée et la grandeur de sortie du capteur qui doit pouvoir être modélisée par une fonction mathématique simple.
Dans la plupart des cas, la fonction entre l'entrée et la sortie est une fonction affine.
C'est l'équation d'une droite : S = a x E + b
Parfois, la relation entre l'entrée et la sortie n'est pas une droite sur l'ensemble du domaine d'utilisation du capteur.
Dans ce cas, on peut la modéliser par plusieurs droites sur différents intervalles de la courbe.
Par exemple :
Entre E 1 et E 2 : S = a x E + b
Entre E 3 et E 4 : S = c x E + d
Un capteur est d’autant plus sensible qu’il permet de détecter des petites variations de la grandeur d’entrée.
Dans cet exemple deux capteurs ont une sensibilité différente. Pour une même variation de la grandeur d’entrée, le capteur 1 a une variation de la grandeur de sortie plus faible que celle du capteur 2.
Si la variation de la grandeur électrique ΔS est trop faible, elle ne sera pas détectable par l’instrument de mesure.
Remarque : la sensibilité est donc égale coefficient directeur de la droite.
Le temps de réponse permet d'évaluer la manière dont un capteur réagit à une variation brusque de la grandeur d’entrée.
Par exemple un thermomètre passant d'un liquide à un autre, photo-capteur éclairé ou aveuglé d'un seul coup,...
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