CAPTEURS ET INSTRUMENTATION

Abstract

Ce polycopié de capteurs et instrumentation est conforme au programme national officiel de 3éme année LMD de l'enseignement supérieur et de la recherche scientifique, spécialité électronique. Ce polycopié élabore des cours, des exercices corrigés et des travaux pratiques sur capteurs et instrumentation destins aux étudiants de la troisième année Licence, spécialité électronique, pour l’unité d’enseignement fondamentale (CAPI). L'objectif de ce polycopié est de présenter le plus large éventail possible des connaissances de base sur les capteurs et instrumentation. A cet effet, ce polycopié est consacré à la description des constituants d’une chaîne de mesure et circuits électroniques : éléments constitutifs d’une chaîne, structure globale d’une chaîne de mesure complète (acquisition, traitement, restitution), capteurs : types, caractéristiques, différents types de capteurs (passif, actif), phénomènes physiques utilisés dans les capteurs (Loi d’induction électromagnétique, effet hall, effet thermoélectrique, effet magnéto-résistif, effet photoélectrique, effet piézoélectrique, effet doppler, …), les caractéristiques métrologiques (sensibilité, linéarité, courbe d’étalonnage, résolution, rapidité, temps de réponse et bande passante, limites d’utilisation, étalonnage, étendue de mesure, domaine nominal d’emploi, zone de non détérioration), critères de choix d’un capteur, conditionnement du capteur (montage potentiométrique, montage push-pull, montage en pont). Cette description sera suivie d’une présentation de la linéarisation analogique et des circuits de conditionnement et amplification du signal mesuré (amplificateur différentiel, amplificateur d’instrumentation, taux de réjection en mode commun, amplificateur d’isolation), classification des capteurs, et enfin quelques exemples de capteurs et de leur fabrication exposant les avantages et les inconvénients de chacun. Ce document présente cinq chapitres et à la fin de chaque chapitre une série d’exercices corrigés renforçant la compréhension du cours. La thématique des exercices n’aborde souvent qu’un aspect de la problématique des capteurs (physique, électronique, statistique, etc.). Enfin une série des travaux pratiques est introduite dans le but de permettre aux étudiants de réaliser des montages électroniques sur plaque d'essai, et de valider leur fonctionnement au moyen des appareils de mesures. Les contenus sont construits dans une démarche d’analyse basée essentiellement sur la manipulation. Cette démarche, adaptée à la technologie, s’appuie sur une stratégie structurée et organisée selon les étapes suivantes :  une «introduction» ou «problème posé» ou «mise en situation» pour donner sens à ce qu’on projette faire acquérir;  un résumé des connaissances fondamentales ;  un apprentissage suite à des activités pratiques significatives;  une évaluation significative d’une autonomie. Je tiens à exprimer ma profonde reconnaissance à tous ceux, qui à des degrés divers, ont contribué à la publication de ce polycopié. Je souhaite que ce manuel soit profitable et servira comme référence, à toute personne, intéressée par l’étude du capteur et instrumentation