Partie de UN
1. La détection s'effectue par un procédé physique précis, permettant de distinguer les paramètres mesurés appartenant à une certaine plage, afin de déterminer leur conformité ou leur existence. Le processus consiste à comparer la grandeur inconnue mesurée à une grandeur standard de même nature, à déterminer le multiple de la grandeur standard mesuré par l'équipe de mesure et à exprimer ce multiple numériquement.
Dans le domaine de l'automatisation et du contrôle, la détection ne se limite pas à l'inspection et à la mesure des produits finis ou semi-finis. Elle consiste également à contrôler, superviser et maîtriser un processus de production ou un objet en mouvement afin d'optimiser son fonctionnement selon les spécifications humaines. Pour ce faire, il est nécessaire de détecter et de mesurer en permanence les dimensions et les variations de divers paramètres. Cette technologie de détection et de mesure en temps réel des processus de production et des objets en mouvement est également appelée contrôle industriel.
Il existe deux types de mesure : la mesure directe et la mesure indirecte.
La mesure directe consiste à mesurer la valeur affichée par l'appareil sans aucun calcul, par exemple : utiliser un thermomètre pour mesurer la température, utiliser un multimètre pour mesurer la tension.
La mesure indirecte consiste à mesurer plusieurs grandeurs physiques liées entre elles, puis à calculer la valeur mesurée grâce à la relation fonctionnelle. Par exemple, la puissance P est liée à la tension V et au courant I (P = VI), et sa valeur se calcule en mesurant la tension et le courant.
La mesure directe est simple et pratique, et est souvent utilisée en pratique. Cependant, lorsque la mesure directe est impossible, peu pratique ou que son erreur est importante, on peut recourir à la mesure indirecte.
Le concept de capteur photoélectrique et de capteur
La fonction d'un capteur est de convertir une grandeur non électrique en une grandeur électrique correspondante. Il constitue ainsi l'interface entre le système de grandeurs non électriques et le système de grandeurs électriques. Lors des processus de détection et de contrôle, le capteur est un dispositif de conversion essentiel. Du point de vue énergétique, on distingue deux types de capteurs : les capteurs à contrôle d'énergie (ou capteurs actifs) et les capteurs à conversion d'énergie (ou capteurs passifs). Un capteur à contrôle d'énergie mesure les variations de paramètres électriques (tels que la résistance ou la capacité) et nécessite une alimentation externe pour convertir ces variations en variations de tension et de courant. Un capteur à conversion d'énergie, quant à lui, convertit directement la variation mesurée en variations de tension et de courant, sans source d'excitation externe.
Dans de nombreux cas, la grandeur non électrique à mesurer n'est pas de nature à être convertie par le capteur. Il est donc nécessaire d'ajouter un dispositif en amont du capteur pour convertir la grandeur non électrique mesurée en une grandeur non électrique exploitable par celui-ci. Ce composant ou dispositif est un capteur. Par exemple, lors de la mesure de tension avec une jauge de contrainte résistive, il faut fixer la jauge à un élément élastique qui applique une pression. Cet élément élastique convertit la pression en une force de déformation, et la jauge de contrainte convertit cette force en une variation de résistance. Ici, la jauge de contrainte est le capteur, et l'élément élastique est le dispositif de conversion. Le capteur et le dispositif de conversion peuvent tous deux convertir la grandeur non électrique mesurée, mais le capteur la convertit en une grandeur non électrique exploitable, tandis que le dispositif de conversion la convertit en électricité.
2, capteur photoélectriqueIl repose sur l'effet photoélectrique, le signal lumineux étant transformé en capteur de signal électrique, et est largement utilisé dans le contrôle automatique, l'aérospatiale, la radio et la télévision, entre autres domaines.
Les capteurs photoélectriques comprennent principalement les photodiodes, les phototransistors, les photorésistances CdS, les photocoupleurs, les capteurs photoélectriques intégrés, les cellules photoélectriques et les capteurs d'image. Un tableau des principaux types est présenté dans la figure ci-dessous. En pratique, il est nécessaire de choisir le capteur approprié pour obtenir l'effet désiré. Le principe général de sélection est le suivant :détection photoélectrique à haute vitessePour les circuits, les luxmètres à large plage de mesure et les capteurs laser ultra-rapides, il convient d'utiliser des photodiodes ; pour les capteurs photoélectriques à impulsions simples de quelques milliers de hertz et les commutateurs photoélectriques à impulsions basse vitesse dans les circuits simples, il est préférable d'utiliser des phototransistors ; malgré leur lenteur de réponse, les capteurs à pont résistif offrent de bonnes performances, tout comme les capteurs photoélectriques à résistance variable. Dans les circuits d'éclairage automatique des lampadaires, notamment pour les capteurs à résistance variable proportionnelle à l'intensité lumineuse, il est recommandé d'utiliser des éléments photosensibles CdS et PbS ; les codeurs rotatifs, les capteurs de vitesse et les capteurs laser ultra-rapides doivent intégrer des capteurs photoélectriques.
Exemple de capteur photoélectrique
jonction PNPhotodiode PN(Si, Ge, GaAs)
Photodiode PIN (matériau Si)
photodiode à avalanche(Si, Ge)
Phototransistor (tube Darlington) (matériau Si)
Capteur photoélectrique intégré et thyristor photoélectrique (matériau Si)
Cellule photovoltaïque sans jonction pn (matériau utilisant CdS, CdSe, Se, PbS)
Composants thermoélectriques (matériaux utilisés (PZT, LiTaO3, PbTiO3)
Tube photomultiplicateur à électrons
Autres capteurs sensibles à la couleur (Si, matériaux α-Si)
Capteur d'image solide (en silicium, de type CCD, MOS ou CPD).
Élément de détection de position (PSD) (matériau Si)
Cellule photoélectrique (photodiode) (Si pour les matériaux)
Date de publication : 18 juillet 2023