Les capteurs sont des dispositifs complexes souvent utilisés pour détecter et répondre aux signaux électriques ou optiques. L'appareil convertit un paramètre physique (température, pression artérielle, humidité, vitesse) en un signal pouvant être mesuré par l'appareil.
La classification des capteurs dans ce cas peut être différente. Il existe plusieurs paramètres de base pour la distribution des appareils de mesure, qui seront discutés plus loin. Fondamentalement, cette séparation est due à l'action de diverses forces.
C'est facile à expliquer en utilisant la mesure de la température comme exemple. Le mercure dans un thermomètre en verre se dilate et comprime le liquide pour convertir la température mesurée, qui peut être lue par un observateur à partir d'un tube de verre calibré.
Critères de sélection
Il y a certaines caractéristiques à prendre en compte lors de la classification d'un capteur. Ils sont listés ci-dessous:
- Précision.
- Conditions environnementales: généralement, les capteurs ont des limites de température et d'humidité.
- Plage - limitemesures du capteur.
- Étalonnage - requis pour la plupart des instruments de mesure car les lectures changent avec le temps.
- Coût.
- Répétabilité - Les lectures variables sont mesurées à plusieurs reprises dans le même environnement.
Répartition par catégorie
Les classifications des capteurs sont réparties dans les catégories suivantes:
- Nombre de paramètres d'entrée primaire.
- Principes de transduction (utilisant des effets physiques et chimiques).
- Matériel et technologie.
- Destination.
Le principe de transduction est un critère fondamental suivi pour une collecte d'informations efficace. Généralement, les critères logistiques sont sélectionnés par l'équipe de développement.
La classification des capteurs basée sur les propriétés est répartie comme suit:
- Température: thermistances, thermocouples, thermomètres à résistance, microcircuits.
- Pression: fibre optique, vide, jauges de fluide flexibles, LVDT, électronique.
- Débit: électromagnétique, pression différentielle, déplacement positionnel, masse thermique.
- Capteurs de niveau: pression différentielle, radiofréquence à ultrasons, radar, déplacement thermique.
- Proximité et déplacement: LVDT, photovoltaïque, capacitif, magnétique, ultrasonique.
- Biocapteurs: miroir résonant, électrochimique, résonance plasmonique de surface, potentiométrique adressable par la lumière.
- Image: CCD, CMOS.
- Gaz et chimie: semi-conducteur, infrarouge, conduction, électrochimique.
- Accélération: gyroscopes, accéléromètres.
- Autres: capteur d'humidité, capteur de vitesse, masse, capteur d'inclinaison, force, viscosité.
Ceci est un grand groupe de sous-sections. Il est à noter qu'avec la découverte de nouvelles technologies, les sections sont constamment réapprovisionnées.
Attribution de la classification du capteur en fonction du sens d'utilisation:
- Contrôle, mesure et automatisation du processus de production.
- Utilisation non industrielle: aviation, appareils médicaux, automobiles, électronique grand public.
Les capteurs peuvent être classés en fonction des exigences de puissance:
- Capteur actif - appareils qui nécessitent de l'énergie. Par exemple, LiDAR (détection de lumière et télémètre), cellule photoconductrice.
- Capteur passif - capteurs qui ne nécessitent pas d'alimentation. Par exemple, les radiomètres, la photographie argentique.
Ces deux sections incluent tous les appareils connus de la science.
Dans les applications courantes, l'affectation de la classification des capteurs peut être regroupée comme suit:
- Accéléromètres - basés sur la technologie des capteurs microélectromécaniques. Ils sont utilisés pour surveiller les patients qui allument des stimulateurs cardiaques. et la dynamique du véhicule.
- Biocapteurs - basés sur la technologie électrochimique. Utilisé pour tester les aliments, les dispositifs médicaux, l'eau et détecter les agents pathogènes biologiques dangereux.
- Capteurs d'image - basés sur la technologie CMOS. Ils sont utilisés dans l'électronique grand public, la biométrie, la surveillance du traficle trafic et la sécurité, ainsi que les images informatiques.
- Détecteurs de mouvement - basés sur les technologies infrarouge, ultrasonique et micro-ondes/radar. Utilisé dans les jeux vidéo et les simulations, l'activation de la lumière et la détection de sécurité.
Types de capteurs
Il y a aussi un groupe principal. Il est divisé en six zones principales:
- Température.
- Infrarouge.
- Ultraviolet.
- Capteur.
- Approche, mouvement.
- Échographie.
Chaque groupe peut inclure des sous-sections, si la technologie est même partiellement utilisée dans le cadre d'un appareil particulier.
1. Capteurs de température
C'est l'un des principaux groupes. La classification des capteurs de température réunit tous les appareils capables d'évaluer des paramètres basés sur le chauffage ou le refroidissement d'un type particulier de substance ou de matériau.
Cet appareil recueille des informations sur la température à partir d'une source et les convertit sous une forme compréhensible par d'autres équipements ou personnes. La meilleure illustration d'un capteur de température est le mercure dans un thermomètre en verre. Le mercure dans le verre se dilate et se contracte avec les changements de température. La température extérieure est l'élément de départ pour la mesure de l'indicateur. La position du mercure est observée par le spectateur pour mesurer le paramètre. Il existe deux principaux types de capteurs de température:
- Capteurs de contact. Ce type d'appareil nécessite un contact physique direct avec l'objet ou le porteur. Ils sont sous contrôletempérature des solides, des liquides et des gaz sur une large plage de températures.
- Capteurs de proximité. Ce type de capteur ne nécessite aucun contact physique avec l'objet ou le milieu mesuré. Ils contrôlent les solides et les liquides non réfléchissants, mais sont inutiles pour les gaz en raison de leur transparence naturelle. Ces instruments utilisent la loi de Planck pour mesurer la température. Cette loi concerne la chaleur émise par la source pour mesurer le repère.
Travailler avec divers appareils
Le principe de fonctionnement et la classification des capteurs de température sont divisés en utilisation de la technologie dans d'autres types d'équipements. Il peut s'agir de tableaux de bord dans une voiture et d'unités de production spéciales dans un atelier industriel.
- Thermocouple - les modules sont constitués de deux fils (chacun provenant de différents alliages ou métaux homogènes), qui forment une transition de mesure en se connectant à une extrémité. Cette unité de mesure est ouverte aux éléments étudiés. L'autre extrémité du fil se termine par un appareil de mesure où une jonction de référence est formée. Le courant circule dans le circuit car les températures des deux jonctions sont différentes. La tension en millivolts résultante est mesurée pour déterminer la température au niveau de la jonction.
- Les détecteurs de température à résistance (RTD) sont des types de thermistances conçues pour mesurer la résistance électrique lorsque la température change. Ils sont plus chers que tout autre appareil de détection de température.
- Thermistances. Il s'agit d'un autre type de résistance thermique dans laquelle une grandechangement de résistance est proportionnel à un petit changement de température.
2. Capteur infrarouge
Cet appareil émet ou détecte un rayonnement infrarouge pour détecter une phase spécifique dans l'environnement. En règle générale, le rayonnement thermique est émis par tous les objets dans le spectre infrarouge. Ce capteur détecte le type de source qui n'est pas visible à l'œil humain.
L'idée de base est d'utiliser des LED infrarouges pour transmettre des ondes lumineuses à un objet. Une autre diode IR du même type doit être utilisée pour détecter l'onde réfléchie par l'objet.
Principe de fonctionnement
La classification des capteurs dans le système d'automatisation dans cette direction est courante. Cela est dû au fait que la technologie permet d'utiliser des outils supplémentaires pour évaluer les paramètres externes. Lorsqu'un récepteur infrarouge est exposé à la lumière infrarouge, une différence de tension se développe entre les fils. Les propriétés électriques des composants du capteur IR peuvent être utilisées pour mesurer la distance à un objet. Lorsqu'un récepteur infrarouge est exposé à la lumière, une différence de potentiel se produit entre les fils.
Le cas échéant:
- Thermographie: Selon la loi du rayonnement des objets, il est possible d'observer l'environnement avec ou sans lumière visible grâce à cette technologie.
- Chauffage: l'infrarouge peut être utilisé pour cuire et réchauffer des aliments. Ils peuvent enlever la glace des ailes des avions. Les convertisseurs sont populaires dans l'industriedomaines tels que l'impression, le moulage plastique et le soudage polymère.
- Spectroscopie: Cette technique est utilisée pour identifier les molécules en analysant les liaisons constitutives. La technologie utilise le rayonnement lumineux pour étudier les composés organiques.
- Météorologie: mesurer la hauteur des nuages, calculer la température de la terre et de la surface est possible si les satellites météorologiques sont équipés de radiomètres à balayage.
- Photobiomodulation: utilisée pour la chimiothérapie chez les patients atteints de cancer. De plus, la technologie est utilisée pour traiter le virus de l'herpès.
- Climatologie: surveiller les échanges d'énergie entre l'atmosphère et la terre.
- Communication: un laser infrarouge fournit de la lumière pour la communication par fibre optique. Ces émissions sont également utilisées pour les communications à courte distance entre les périphériques mobiles et informatiques.
3. Capteur UV
Ces capteurs mesurent l'intensité ou la puissance du rayonnement ultraviolet incident. Une forme de rayonnement électromagnétique a une longueur d'onde plus longue que les rayons X, mais est toujours plus courte que le rayonnement visible.
Un matériau actif connu sous le nom de diamant polycristallin est utilisé pour mesurer de manière fiable l'ultraviolet. Les instruments peuvent détecter divers impacts environnementaux.
Critères de sélection des appareils:
- Plages de longueurs d'onde en nanomètres (nm) pouvant être détectées par les capteurs ultraviolets.
- Température de fonctionnement.
- Précision.
- Poids.
- Plagepouvoir.
Principe de fonctionnement
Un capteur ultraviolet reçoit un type de signal d'énergie et transmet un autre type de signal. Pour observer et enregistrer ces flux de sortie, ils sont envoyés à un compteur électrique. Pour créer des graphiques et des rapports, les lectures sont transférées vers un convertisseur analogique-numérique (ADC), puis vers un ordinateur avec un logiciel.
Utilisé dans les appareils suivants:
- Les phototubes UV sont des capteurs sensibles aux rayonnements qui surveillent le traitement UV de l'air, le traitement UV de l'eau et l'exposition solaire.
- Capteurs de lumière - mesurent l'intensité du faisceau incident.
- Les capteurs de spectre UV sont des dispositifs à couplage de charge (CCD) utilisés en imagerie de laboratoire.
- Détecteurs de lumière UV.
- Détecteurs UV germicides.
- Capteurs de photostabilité.
4. Capteur tactile
Il s'agit d'un autre grand groupe d'appareils. La classification des capteurs de pression est utilisée pour évaluer les paramètres externes responsables de l'apparition de caractéristiques supplémentaires sous l'action d'un certain objet ou substance.
Le capteur tactile agit comme une résistance variable selon l'endroit où il est connecté.
Le capteur tactile se compose de:
- Un matériau entièrement conducteur tel que le cuivre.
- Matériau intermédiaire isolé tel que mousse ou plastique.
- Matériau partiellement conducteur.
En même temps, il n'y a pas de séparation stricte. La classification des capteurs de pression est établie en sélectionnant un capteur spécifique, qui évalue la tension émergente à l'intérieur ou à l'extérieur de l'objet étudié.
Principe de fonctionnement
Le matériau partiellement conducteur s'oppose à la circulation du courant. Le principe du codeur linéaire est que le passage du courant est considéré comme plus opposé lorsque la longueur du matériau à travers lequel le courant doit passer est plus grande. En conséquence, la résistance du matériau change en changeant la position dans laquelle il entre en contact avec un objet entièrement conducteur.
La classification des capteurs d'automatisation est entièrement basée sur le principe décrit. Ici, des ressources supplémentaires sont impliquées sous la forme de logiciels spécialement développés. Typiquement, le logiciel est associé à des capteurs tactiles. Les appareils peuvent mémoriser le "dernier contact" lorsque le capteur est désactivé. Ils peuvent enregistrer le "premier contact" dès que le capteur est activé et comprendre toutes les significations qui y sont associées. Cette action est similaire au déplacement d'une souris d'ordinateur à l'autre extrémité du tapis de souris pour déplacer le curseur de l'autre côté de l'écran.
5. Capteur de proximité
De plus en plus, les véhicules modernes utilisent cette technologie. La classification des capteurs électriques utilisant des modules de lumière et de capteur gagne en popularité auprès des constructeurs automobiles.
Le capteur de proximité détecte la présence d'objets qui sont presque sans aucunpoints de contacts. Puisqu'il n'y a aucun contact entre les modules et l'objet perçu et aucune pièce mécanique, ces appareils ont une longue durée de vie et une grande fiabilité.
Différents types de capteurs de proximité:
- Détecteurs de proximité inductifs.
- Capteurs de proximité capacitifs.
- Capteurs de proximité à ultrasons.
- Capteurs photoélectriques.
- Capteurs à effet Hall.
Principe de fonctionnement
Le capteur de proximité émet un champ électromagnétique ou électrostatique ou un faisceau de rayonnement électromagnétique (comme l'infrarouge) et attend un signal de réponse ou des changements dans le champ. L'objet détecté est connu comme la cible du module d'enregistrement.
La classification des capteurs selon le principe de fonctionnement et le but sera la suivante:
- Dispositifs inductifs: il y a un oscillateur à l'entrée qui modifie la résistance de perte à la proximité d'un milieu électriquement conducteur. Ces dispositifs sont préférés pour les objets métalliques.
- Capteurs de proximité capacitifs: ils convertissent le changement de capacité électrostatique entre les électrodes de détection et la terre. Cela se produit lors de l'approche d'un objet proche avec un changement de la fréquence d'oscillation. Pour détecter un objet proche, la fréquence d'oscillation est convertie en une tension continue, qui est comparée à un seuil prédéterminé. Ces luminaires sont préférés pour les objets en plastique.
La classification des équipements de mesure et des capteurs ne se limite pas à la description et aux paramètres ci-dessus. Avec l'avènement dede nouveaux types d'instruments de mesure, le groupe total augmente. Diverses définitions ont été approuvées pour faire la distinction entre les capteurs et les transducteurs. Les capteurs peuvent être définis comme un élément qui détecte l'énergie afin de produire une variante sous la même forme d'énergie ou sous une forme différente. Le capteur convertit la valeur mesurée en signal de sortie souhaité en utilisant le principe de conversion.
Selon les signaux reçus et créés, le principe peut être divisé en plusieurs groupes: électrique, mécanique, thermique, chimique, radiant et magnétique.
6. Capteurs à ultrasons
Le capteur à ultrasons sert à détecter la présence d'un objet. Ceci est réalisé en émettant des ondes ultrasonores depuis la tête de l'appareil, puis en recevant le signal ultrasonore réfléchi de l'objet correspondant. Cela aide à détecter la position, la présence et le mouvement des objets.
Étant donné que les capteurs à ultrasons reposent sur le son plutôt que sur la lumière pour la détection, ils sont largement utilisés dans la mesure du niveau d'eau, les procédures de numérisation médicale et dans l'industrie automobile. Les ondes ultrasonores peuvent détecter des objets invisibles tels que des transparents, des bouteilles en verre, des bouteilles en plastique et des plaques de verre grâce à leurs capteurs réfléchissants.
Principe de fonctionnement
La classification des capteurs inductifs est basée sur la portée de leur utilisation. Ici, il est important de prendre en compte les propriétés physiques et chimiques des objets. Le mouvement des ondes ultrasonores diffère selon la forme et le type de milieu. Par exemple, les ondes ultrasonores traversent directement un milieu homogène et sont réfléchies et retransmises à la frontière entre différents milieux. Le corps humain dans l'air provoque une réflexion importante et peut être facilement détecté.
La technologie utilise les principes suivants:
- Multioréflexion. La réflexion multiple se produit lorsque les ondes sont réfléchies plus d'une fois entre le capteur et la cible.
- Zone limite. La distance de détection minimale et la distance de détection maximale peuvent être ajustées. C'est ce qu'on appelle la zone limite.
- Zone de détection. Il s'agit de l'intervalle entre la surface de la tête du capteur et la distance de détection minimale obtenue en ajustant la distance de balayage.
Les appareils équipés de cette technologie peuvent scanner différents types d'objets. Les sources ultrasoniques sont activement utilisées dans la création de véhicules.
