Les capteurs sont des dispositifs capables de détecter et de répondre à des stimuli physiques et de les convertir en signaux numériques ou analogiques. Avec la généralisation de l’automatisation et de l’Internet des objets (IoT), les capteurs sont devenus un composant essentiel de nombreuses applications technologiques, des systèmes automobiles et aérospatiaux aux dispositifs médicaux et à la surveillance de l’environnement. Il existe plusieurs familles de capteurs, chacune ayant son principe de fonctionnement, ses performances et son champ d’application.
L’une des façons de classer les capteurs est de se baser sur leur interaction avec l’environnement mesuré. Les capteurs actifs émettent une forme d’énergie, telle que la lumière, le son ou les ondes radio, et mesurent le signal réfléchi ou absorbé. Les capteurs radar, lidar, ultrasoniques et infrarouges sont des exemples de capteurs actifs. Les capteurs passifs, quant à eux, reçoivent de l’énergie de l’environnement et mesurent son intensité ou sa fréquence. Les capteurs passifs sont par exemple les capteurs de température, de pression, d’humidité et les capteurs magnétiques.
Une autre façon de classer les capteurs est de se baser sur le type de signal de sortie qu’ils fournissent. Les capteurs numériques produisent un code binaire qui représente la quantité mesurée avec une certaine résolution et une certaine précision. Les capteurs numériques sont faciles à interfacer avec les microcontrôleurs et les ordinateurs et peuvent assurer une transmission et un traitement robustes des données. Les capteurs à effet Hall, les thermomètres numériques et les encodeurs optiques sont des exemples de capteurs numériques. Les capteurs analogiques produisent un signal continu qui varie en fonction de la quantité mesurée et qui nécessite une conversion analogique-numérique pour être traité par des systèmes numériques. Les capteurs analogiques sont souvent plus précis et plus sensibles que les capteurs numériques et peuvent couvrir une plus large gamme de valeurs. Les jauges de contrainte, les thermocouples et les capteurs piézoélectriques sont des exemples de capteurs analogiques.
L’un des capteurs les plus courants est la photorésistance, également appelée résistance dépendante de la lumière (LDR). Une photorésistance est un capteur passif qui modifie sa résistance en fonction de l’intensité de la lumière incidente. La photorésistance est constituée d’un matériau semi-conducteur qui présente une résistance élevée dans l’obscurité et une résistance faible à la lumière. Lorsque la lumière frappe la photorésistance, les électrons du semi-conducteur sont excités et se déplacent plus librement, ce qui réduit la résistance du matériau. Ce changement de résistance peut être mesuré comme une chute de tension dans la photorésistance et converti en un signal numérique ou analogique.
Les principales caractéristiques des capteurs sont la sensibilité, la résolution, l’exactitude, la précision, le temps de réponse et la fiabilité. La sensibilité est la capacité d’un capteur à détecter de petites variations de la quantité mesurée et à les convertir en un signal mesurable. La résolution est le plus petit changement détectable dans la quantité mesurée qui peut être distingué du bruit et des erreurs. L’exactitude est le degré de concordance entre la valeur mesurée et la valeur réelle de la quantité. La précision est le degré de répétabilité de la valeur mesurée dans les mêmes conditions. Le temps de réponse est le temps nécessaire à un capteur pour détecter et répondre à un changement de la quantité mesurée. La fiabilité est la capacité d’un capteur à maintenir ses performances dans le temps et dans des conditions différentes.
En conclusion, les capteurs sont des composants essentiels de la technologie moderne qui permettent de mesurer, de surveiller et de contrôler des phénomènes physiques. Les principales familles de capteurs sont les capteurs actifs et passifs, qui diffèrent par leur interaction avec l’environnement, et les capteurs numériques et analogiques, qui diffèrent par leur signal de sortie. Chaque famille de capteurs a son principe de fonctionnement, ses performances et son domaine d’application, et peut être sélectionnée en fonction des exigences spécifiques du système. La photorésistance est un exemple de capteur passif qui fonctionne en modifiant sa résistance à la lumière. Les principales caractéristiques des capteurs sont la sensibilité, la résolution, l’exactitude, la précision, le temps de réponse et la fiabilité, qui déterminent leurs performances globales et leur adéquation à différentes applications.