📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
Un capteur est un élément de la chaîne d'information qui prélève une grandeur physique (température, pression, position) et la transforme en une grandeur exploitable (généralement électrique).
- Chaîne de mesure : Grandeur physique $\rightarrow$ Capteur $\rightarrow$ Conditionnement $\rightarrow$ CAN $\rightarrow$ Unité de traitement.
- Caractéristiques métrologiques :
- Sensibilité ($S$) : $S = \frac{\Delta S_s}{\Delta S_e}$ où $S_s$ est le signal de sortie et $S_e$ le signal d'entrée.
- Résolution : Plus petite variation mesurable.
- Étendue de mesure : $EM = X_{max} - X_{min}$.
- Conversion Analogique-Numérique :
- Échantillonnage : Période $T_e$, fréquence $f_e = 1/T_e$. Théorème de Shannon : $f_e > 2 \cdot f_{max}$.
- Quantification : Pas de quantification $q = \frac{V_{ref}}{2^n - 1}$ (où $n$ est le nombre de bits).
Méthodes à maîtriser
- Calculer la sensibilité : Identifier la pente de la droite caractéristique $S_s = f(S_e)$.
- Vérifier le théorème de Shannon : Comparer la fréquence d'échantillonnage à deux fois la fréquence maximale du signal.
- Calculer la valeur numérique (N) : $N = \frac{V_{in}}{q}$ avec $q = \frac{V_{ref}}{2^n}$.
Exemples corrigés
Exemple : Un capteur de température a une sortie $V_s$ variant de 0V à 5V pour une température de 0°C à 100°C.
- Sensibilité $S = \frac{5 - 0}{100 - 0} = 0,05 , V/°C$.
- Si $T = 50°C$, alors $V_s = 0,05 \times 50 = 2,5 , V$.
Erreurs fréquentes
- Confondre la résolution avec la précision.
- Oublier l'unité dans les calculs de sensibilité.
- Ne pas respecter la condition de Shannon (risque de repliement de spectre).