Capteurs (transducteurs)

1. Capteurs de position:
   • résistance variable
   
   
   
   
   
   
   

   On a un diviseur de tension de rapport variable avec la position du curseur: $u=E\frac{x}{L}$ , $L$ étant la longueur de la piste du potentiomètre.

   • capteur inductif (transformateur différentiel)

     
     
     

     
     
     
     

   d'une façon schématique on peut dire qu'on a un transformateur à deux secondaires, dont les nombres de spires $n_{s1}$ et $n_{s2}$ sont fonctions de la position $x$ du noyau: $n_{s1}=n_{s0}+ax$ et $n_{s2}=n_{s0}-ax.$ La tension de sortie s'exprime donc par $v_{s}=e\frac{n_{s1}}{n_{p}}-e\frac{n_{s2}}{n_{p}}=e\frac{2ax}{n_{p}}.$

2. Niveau: capteur capacitif.

   
   
   

   
   
   
   

   Le condensateur C présente deux parties en parallèle: une partie de longueur H dans le liquide de permittivité relative $\varepsilon_{r}$ , l'autre de longueur L-H dans l'air de permittivité relative 1. D'où: $C=\varepsilon_{0}\frac{l}{e}(\varepsilon_{r}H+L-H)$ est fonction linéaire de H. L'intensité du courant alternatif est $I=EC\omega$ ($\omega$ pulsation du réseau) est également fonction linéaire de la variation de H: $i=E\omega\varepsilon_{0}\frac{l}{e}(\varepsilon_{r}-1)h$

3. Capteurs de vitesse:
   • dynamo tachymétrique: $e=k\Omega$
   
   
   
   
   
   
   
   • alternateur tachymétrique
   • tube Pitot: basé sur l'équation de Bernouilli $\frac{1}{2}v^{2}+\frac{p}{\rho}+gz=cste$. $p_{t}$ est la pression totale et $p_{s}$ la pression statique.
   
   
   
   
   
   
   

4. Force:
   • Jauge d'extensométrie: il s'agit d'un élément résistif déformable collé à la surface d'un corps élastique (poutre, barre de torsion). La variation de la résistance est proportionnelle à la force appliquée. On utilise pour mesurer cette variation un montage en pont de Wheatstone (pont d'extensométrie).
   
   
   
   
   
   
   
   • élément piezoélectrique
   • dynamomètre élastique
5. Accélération: masse associée à un capteur de force
6. Pression: capteur capacitif. Le condensateur se déforme sous l'effet de la pression: son épaisseur varie et sa capacité aussi. On peut convertir cette information en fréquence par un circuit oscillant LC ou une bascule astable construite autour d'un circuit RC.
7. Champ magnétique: capteur à effet Hall. Cet effet résulte de la force exercée par le champ magnétique sur les charges en déplacement dans le semi-conducteur. Ces charges s'accumulent d'un côté de la sonde, créant une d.d.p.

   
   
   

   
   
   
   

8. Intensité électrique: on mesure l'effet magnétique du courant, soit par un appareil à cadre mobile qui mesure le couple exercé sur un cadre bobiné placé dans un champ magnétique, soit par mesure du champ magnétique produit par le courant, à l'aide d'un capteur à effet Hall.
9. Fréquence: discriminateur (circuit résonnant + redresseur).

   
   
   

   
   
   
   

10. Température:

• sonde Pt100: il s'agit d'un fil de platine dont la résistance varie linéairement avec la température. Sa résistance est de $100\Omega$ à $0\textdegree C$ . $R=100(1+a\theta)$
• thermocouple: on a deux soudures entre deux fils de métaux différents, par exemple cuivre et un alliage, le constantant. Une soudure (soudure froide) sert de référence de température et l'autre de point de mesure. La d.d.p. produite est fonction de l'écart de température entre les deux soudures.

• varistance: il s'agit d'un élément résistant réalisé avec un semi-conducteur comme le silicium. Sa résistance décroît rapidement avec la température, suivant une loi exponentielle.
• transducteur à circuit intégré