Capteurs électriques

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Fiches
Classe(s) : 2de | Thème(s) : Signaux et capteurs
 

Les objets de la vie quotidienne renferment des capteurs de toutes sortes qui permettent de recueillir de l’information pour la traiter, notamment des capteurs électriques résistifs.

I Exemples de capteurs électriques

Un capteur électrique est un dispositif qui transforme une grandeur physique observée (température, intensité lumineuse, pression…) en un signal électrique. Il est associé à un système d’acquisition et de traitement du signal permettant de mesurer la grandeur et de commander un autre dispositif en conséquence.

Exemple : Capteur de température déclenchant un système de chauffage

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Les objets de la vie quotidienne contiennent de multiples capteurs permettant d’effectuer des mesures et de communiquer avec l’environnement.

Exemple : Capteurs d’un smartphone

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II Capteurs électriques résistifs

Un capteur résistif est un composant électrique dont la résistance varie avec une grandeur physique : température, intensité lumineuse, pression…

Pour mesurer indirectement la grandeur physique recherchée à l’aide du capteur résistif, il faut au préalable tracer une courbe d’étalonnage.

Exemple : Courbe d’étalonnage d’une thermistance (ci-dessous).

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Méthode

Tracer et exploiter la courbe d’étalonnage d’un capteur résistif

Un capteur de luminosité comprend un composant appelé photorésistance, de symbole 05282_C12_15

, se comportant comme un dipôle ohmique dont la résistance R est fonction de l’éclairement E (grandeur exprimée en lux).

Pour étalonner la photorésistance, une série de mesures est effectuée :

E (lux)

10

20

30

50

100

R (kΩ)

100

46

30

21

15

a. Tracer la courbe d’étalonnage de la photorésistance. La résistance est-elle proportionnelle à l’éclairement ?

b. Le capteur a pour fonction d’allumer un système d’éclairage public lorsque l’éclairement ambiant passe en dessous d’un seuil de 30 lux. Estimer l’incertitude sur la détection du seuil sachant que la valeur de la résistance de la photorésistance est mesurée à ± 2 kΩ près.

c. Sans faire de mesure, indiquer si cette incertitude serait inchangée, augmentée ou diminuée si le seuil était choisi à 50 lux au lieu de 30 lux.

Conseils

a. Utilisez un tableur-grapheur.

b. Exploitez la courbe tracée en a. pour déterminer la valeur de la résistance R correspondant au seuil de luminosité et l’incertitude sur la détection du seuil.

c. Observez, sans faire de calcul, l’évolution de la pente de la courbe.

 

Solution

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a. La courbe d’étalonnage n’est pas une droite passant par l’origine.

R n’est donc pas proportionnelle à E.

b. Pour E = 30 lux, = 30 kΩ. Avec l’incertitude de 2 kΩ, cela signifie que : 28 kΩ < R <32 kΩ.

Pour R = 28 kΩ, E = 32 lux et pour R = 32 kΩ, E = 28 lux donc E est déterminé à ± 2 lux près : E = 30 ± 2 lux.

c. On remarque que pour 50 lux, la courbe d’étalonnage est moins pentue, donc une incertitude de 2 kΩ entraînerait une incertitude très supérieure à ± 2 lux sur le seuil.