Les capteurs sont des dispositifs qui détectent et répondent à un stimulus physique particulier ou à un changement environnemental. Ils convertissent le signal ou l’entrée en une sortie électrique, mécanique ou optique qui peut être mesurée, analysée ou utilisée pour contrôler un système. Les capteurs sont des composants essentiels de nombreuses technologies modernes, des smartphones aux voitures en passant par l’automatisation industrielle et les appareils médicaux. Ils sont utilisés pour contrôler et réguler la température, la pression, la lumière, le son, le mouvement, la composition chimique et bien d’autres paramètres.
Il existe deux grandes familles de capteurs : les capteurs analogiques et les capteurs numériques. Les capteurs analogiques produisent un signal de sortie continu et proportionnel qui varie en fonction du stimulus d’entrée. Ils sont souvent utilisés dans des applications qui nécessitent une mesure et un contrôle précis, comme la détection de la température dans les systèmes CVC ou la détection de la pression dans les processus industriels. Les capteurs numériques, quant à eux, produisent un signal de sortie discret et binaire qui indique uniquement la présence ou l’absence du stimulus d’entrée. Ils sont souvent utilisés dans des applications qui nécessitent une simple détection et un retour d’information, comme la détection de mouvement dans les systèmes de sécurité ou la détection tactile dans l’électronique grand public.
Les capteurs peuvent être caractérisés par plusieurs paramètres, notamment la sensibilité, la précision, la résolution, le temps de réponse et la linéarité. La sensibilité fait référence à la capacité d’un capteur à détecter de petits changements dans le stimulus d’entrée, tandis que la précision fait référence au degré de conformité entre la sortie mesurée et la valeur réelle de l’entrée. La résolution correspond au plus petit changement détectable dans le signal de sortie, tandis que le temps de réponse correspond à la vitesse à laquelle le capteur peut détecter le changement d’entrée et y répondre. La linéarité désigne le degré de proportionnalité entre les signaux d’entrée et de sortie.
Dans un ordinateur, les capteurs sont utilisés pour mesurer divers paramètres tels que la température, la tension, le courant et la vitesse. Par exemple, un capteur de température peut être utilisé pour surveiller la chaleur générée par le CPU ou le GPU, et ajuster la vitesse du ventilateur en conséquence pour éviter la surchauffe. Un capteur de tension peut être utilisé pour surveiller l’alimentation électrique et s’assurer que les niveaux de tension se situent dans la plage de sécurité. Un capteur de courant peut être utilisé pour surveiller le flux d’électricité et éviter les courts-circuits ou les surtensions. Un capteur de vitesse peut être utilisé pour surveiller la rotation du disque dur ou du lecteur optique et ajuster la vitesse de lecture/écriture en conséquence.
La principale différence entre un capteur numérique et un capteur analogique est la nature du signal de sortie. Un capteur analogique produit un signal de sortie continu et proportionnel qui peut prendre n’importe quelle valeur dans une certaine plage, tandis qu’un capteur numérique produit un signal de sortie discret et binaire qui ne peut prendre que deux valeurs (0 ou 1). Les capteurs analogiques sont souvent plus précis et plus sensibles que les capteurs numériques, mais ils nécessitent des circuits et un traitement des signaux plus complexes. Les capteurs numériques sont souvent plus simples et moins chers que les capteurs analogiques, mais ils peuvent ne pas offrir le même niveau de précision et de résolution.
Enfin, un capteur est souvent couplé à un actionneur dans un système de contrôle par rétroaction. Un actionneur est un dispositif qui produit un signal de sortie physique, tel qu’un mouvement ou une force, en réponse à un signal de commande provenant d’un capteur ou d’un contrôleur. Les actionneurs sont utilisés pour contrôler divers systèmes, du mouvement d’un bras de robot au débit d’une pompe hydraulique. L’interaction entre un capteur et un actionneur s’appelle un système de rétroaction en boucle fermée, qui permet au système de répondre aux modifications de l’entrée et de maintenir la sortie souhaitée.