Types de capteurs avec leurs schémas de circuit

Généralement , nous utilisons des tableaux de distribution muraux conventionnels pour allumer des appareils industriels ou des appareils ménagers tels que ventilateur, refroidisseur, moteurs industriels, etc. Mais, il est très difficile de faire fonctionner les interrupteurs régulièrement. Par conséquent, les systèmes domotiques et d'automatisation industrielle sont développés pour faciliter le contrôle de toutes les charges électriques et électroniques requises. Cette automatisation dans un système d'alimentation peut être conçue à l'aide de divers types de capteurs et de circuits de capteurs. Ainsi, cet article donne un aperçu complet de ce qu'est un capteur, différents types, principe ainsi que des schémas de circuit.

Qu'est-ce que le capteur ?

Un appareil qui donne une sortie en détectant les changements de quantités ou d'événements peut être défini comme un capteur. En général, les capteurs sont appelés dispositifs qui génèrent un signal électrique ou un signal de sortie optique correspondant aux variations du niveau des entrées. Il existe différents types de capteurs, par exemple, considérons un thermocouple qui peut être considéré comme un capteur de température qui produit une tension de sortie en fonction des changements de température d'entrée.

On peut observer de nombreux types de capteurs dans de nombreux domaines utilisés pour diverses applications. Considérons quelques-uns des types de capteurs .

Différents types de capteurs en électronique

Dans notre vie de tous les jours, nous sommes habitués à implémenter fréquemment différents types de capteurs dans nos systèmes d'alimentation tels que les appareils électriques et électroniques, les systèmes de contrôle de charge, la domotique ou automatisation industrielle, etc.

Tous les types de capteurs peuvent être essentiellement classés en capteurs analogiques et capteurs numériques. Cependant, il existe quelques types de capteurs tels que les capteurs de température, les capteurs IR, les capteurs à ultrasons, les capteurs de pression, les capteurs de proximité et les capteurs tactiles qui sont fréquemment utilisés dans la plupart des applications électroniques.

1. Capteur de température
2. Capteur infrarouge
3. Capteur à ultrasons
4. Capteur tactile
5. Capteurs de proximité
6. Capteur de pression
7. Capteurs de niveau
8. Capteurs de fumée et de gaz

Capteur de température

La température est l'une des grandeurs environnementales les plus couramment mesurées pour différentes raisons. Il existe différents types de capteurs de température capables de mesurer la température, tels qu'un thermocouple, des thermistances, des capteurs de température à semi-conducteur, des détecteurs de température à résistance (RTD), etc. En fonction des besoins, différents types de capteurs sont utilisés pour mesurer la température dans différentes applications.

Circuit du capteur de température

Un simple capteur de température avec le circuit peut être utilisé pour allumer ou éteindre la charge à une température spécifique qui est détectée par le capteur de température (la thermistance est utilisée ici). Le circuit se compose de la batterie, de la thermistance, des transistors et du relais qui sont connectés comme indiqué sur la figure.

Le relais est activé par le capteur de température en détectant la température souhaitée. Ainsi, le relais allume la charge qui lui est connectée (la charge peut être AC ou DC). Nous pouvons utiliser ce circuit pour contrôler le ventilateur automatiquement en fonction de la température.

Application pratique du capteur de température

Considérez principalement les capteurs de température qui sont à nouveau classés en différents types de capteurs tels que les thermistances, les capteurs de température numériques, etc.

Le contrôleur de température numérique programmable est un projet électronique basé sur un système embarqué pratique qu'il est conçu, qui est utilisé pour contrôler la température de tout appareil en fonction des exigences des applications industrielles. Le kit de circuit du capteur de température numérique est illustré dans la figure ci-dessous.

Le schéma fonctionnel du projet peut être représenté comme suit avec différents blocs, comme indiqué sur la figure.

Le bloc d'alimentation se compose d'une alimentation AC 230V, d'un transformateur abaisseur pour abaisser la tension, d'un redresseur pour la rectification de la tension AC à DC, d'un régulateur de tension pour maintenir une sortie constante Tension continue pour fournir une entrée au circuit du projet.

L'écran LCD est interfacé avec les microcontrôleurs 8051 pour afficher les lectures de température dans la plage de -55 degrés C à + 125 degrés C. Le capteur de température numérique IC DS1621 est utilisé pour fournir des lectures de température sur 9 bits au microcontrôleur.

La mémoire non volatile EEPROM est utilisée pour stocker les réglages de température définis par l'utilisateur (maximum et minimum) via un ensemble de commutateurs vers les microcontrôleurs 8051. Un relais est connecté au microcontrôleur qui peut être piloté à l'aide du pilote de transistor. La charge peut être entraînée à l'aide de ce relais (ici la charge est représentée comme une lampe à des fins de démonstration).

Capteur IR

Les petites puces photo ayant une cellule photoélectrique qui sont utilisées pour émettre et détecter la lumière infrarouge sont appelées capteurs IR. Les capteurs IR sont généralement utilisés pour concevoir la technologie de contrôle à distance. Des capteurs IR peuvent être utilisés pour détecter les obstacles du véhicule robotisé et ainsi contrôler la direction du véhicule robotique. Il existe différents types de capteurs qui peuvent être utilisés pour détecter les lumières infrarouges.

Circuit de capteur IR

Un simple circuit de capteur IR est utilisé dans notre vie de tous les jours comme télécommande pour un téléviseur. Il se compose d'un circuit émetteur IR et de circuits récepteurs IR qui peuvent être conçus comme indiqué sur la figure.

Le circuit émetteur infrarouge qui est utilisé comme télécommande par le contrôleur est utilisé pour émettre de la lumière infrarouge. Cette lumière infrarouge est envoyée ou transmise vers le circuit récepteur IR qui s'interface avec l'appareil comme un téléviseur ou un robot télécommandé IR. En fonction des commandes reçues, le téléviseur ou le robot est contrôlé.

Application pratique du capteur IR

Les capteurs infrarouges sont fréquemment utilisés pour concevoir des télécommandes de télévision. Il s'agit d'un simple projet électronique basé sur un capteur IR utilisé pour contrôler un véhicule robotique à distance à l'aide de la télécommande générale du téléviseur ou de la télécommande IR. Le circuit de projet de véhicule robotique commandé par capteur infrarouge est illustré sur la figure.

Le schéma fonctionnel des véhicules robotiques à commande infrarouge se compose de différents blocs tels que les moteurs et le moteur de plongée interfacés avec les microcontrôleurs 8051, la batterie pour l'alimentation, le bloc récepteur infrarouge et la télécommande du téléviseur ou télécommande IR comme indiqué sur la figure.

Ici, la télécommande du téléviseur à capteur infrarouge est utilisée pour envoyer des commandes au véhicule robotique à distance par l'utilisateur. Basé sur les commandes reçues par le récepteur IR interfacé au microcontrôleur à l'extrémité du récepteur. Le microcontrôleur génère des signaux appropriés pour entraîner les moteurs de manière à contrôler la direction du véhicule robotique en avant ou en arrière ou à gauche ou à droite.

Capteur à ultrasons

Un transducteur qui fonctionne sur le principe similaire au sonar ou au radar et estime les attributs de la cible en interprétant est appelé un capteur à ultrasons ou un émetteur-récepteur. Il existe différents types de capteurs classés en capteurs à ultrasons actifs et passifs qui peuvent être différenciés en fonction du fonctionnement des capteurs.

Les ondes sonores à haute fréquence générées par les capteurs à ultrasons actifs sont reçues en retour par le capteur à ultrasons pour évaluer l'écho. Ainsi, l'intervalle de temps pris pour transmettre et recevoir l'écho est utilisé pour déterminer la distance à un objet. Mais, les capteurs à ultrasons passifs ne sont utilisés que pour détecter le bruit ultrasonore qui est présent dans des conditions spécifiques.

Le module à ultrasons illustré dans la figure ci-dessus se compose d'un émetteur à ultrasons, d'un récepteur et d'un circuit de commande. L'application pratique d'un capteur à ultrasons avec le circuit peut être utilisée comme circuit de capteur de distance à ultrasons comme indiqué ci-dessous.

Chaque fois que l'alimentation est fournie au circuit, des ondes ultrasonores sont générées et transmises par le capteur et réfléchies par un obstacle ou un objet devant lui. Ensuite, le récepteur le reçoit et le temps total d'envoi et de réception est utilisé pour calculer la distance entre l'objet et le capteur. Le microcontrôleur est utilisé pour traiter et contrôler des opérations entières à l'aide de techniques de programmation. L'afficheur LCD est interfacé au circuit d'affichage de la distance (généralement en cm).

Application pratique du capteur à ultrasons

Des capteurs à ultrasons avec circuits peuvent être utilisés pour mesurer la distance d'un objet. Cette méthode est utilisée lorsque nous ne pouvons pas mettre en œuvre les méthodes conventionnelles pour mesurer comme des zones inaccessibles telles que des zones de température ou de pression élevées, etc. Le kit de circuit de projet de mesure de distance basé sur un capteur à ultrasons est illustré dans la figure.

La mesure de distance par le schéma fonctionnel du circuit du projet de capteur à ultrasons est illustrée dans le schéma fonctionnel ci-dessous. Il se compose de différents blocs tels qu'un bloc d'alimentation, un écran LCD, un module à ultrasons, un objet dont la distance doit être mesurée et les microcontrôleurs 8051.

Le transducteur à ultrasons utilisé dans ce projet se compose d'un émetteur et d'un récepteur à ultrasons. Les ondes transmises par l'émetteur à ultrasons sont réfléchies par l'objet vers le récepteur à ultrasons. Le temps nécessaire pour envoyer et recevoir ces ondes est calculé en utilisant la vitesse du son.

Capteur tactile

Les capteurs tactiles peuvent être définis comme des commutateurs activés par le toucher. Il existe différents types de capteurs tactiles qui sont classés en fonction du type de contact, tels que le commutateur tactile capacitif, le commutateur tactile à résistance et le commutateur tactile piézo.

Circuit de capteur tactile

Le circuit représente une application simple d'un capteur tactile qui se compose d'une minuterie 555 fonctionnant en mode monostable, d'un capteur tactile ou d'une plaque, d'une LED, d'une batterie et de composants électroniques de base.

Le circuit est connecté comme indiqué dans la figure ci-dessus. Pendant l'état normal, lorsque la plaque tactile n'est pas touchée, la LED reste à l'état éteint. Si une fois la plaque tactile est touchée, alors un signal est donné aux 555 minuteries. En détectant le signal reçu de la plaque tactile, la minuterie 555 active la LED et ainsi la LED s'allume indiquant le toucher effectué sur le capteur tactile ou la plaque.

Application pratique du capteur tactile

Une charge tactile est conçue pour contrôler la charge. Le kit de circuit de projet d'interrupteur de charge à commande tactile est illustré sur la figure.

Le commutateur de charge à commande tactile basé sur le principe du capteur tactile se compose de différents blocs tels qu'un bloc d'alimentation, 555 minuteries, une plaque de capteur tactile ou une plaque tactile, un relais et une charge, comme indiqué dans le schéma fonctionnel de l'interrupteur de charge à commande tactile.

Les 555 minuteries utilisées dans le circuit sont connectées en mode monostable, qui sert à piloter un relais pour allumer une charge pendant une durée fixe. La broche de déclenchement des minuteries 555 est connectée à la plaque tactile, ainsi, les minuteries 555 peuvent être déclenchées par le toucher. Chaque fois que 555 minuteries sont déclenchées par le toucher (la tension se développe avec le toucher du corps humain), elle délivre une logique élevée pendant un intervalle de temps fixe. Cet intervalle de temps fixe peut être modifié en modifiant la connexion de la constante de temps RC à la minuterie. Ainsi, la sortie du temporisateur 555 entraîne la charge à travers le relais et la charge s'éteint automatiquement après une durée fixe.

De même, nous pouvons développer des projets électriques et électroniques simples et innovants en utilisant des capteurs plus avancés tels qu'un système d'ouverture de porte automatique basé sur des capteurs PIR. Production d'électricité à base de capteurs de pression qui peut être mise en œuvre en plaçant les plaques piézoélectriques (il s'agit d'un type de capteurs de pression) sous un disjoncteur de vitesse sur les autoroutes pour produire de l'électricité pour les lampadaires des autoroutes. Circuit détecteur de proximité basé sur un capteur de proximité.

Maintenant, allons de l'avant et connaissons les types de capteurs basés sur chaque domaine, comme dans l'IoT, la robotique, le bâtiment et dans de nombreux secteurs.

Capteurs dans l'IoT

L'IoT est la plate-forme où, ces derniers temps, il est devenu le centre d'intérêt pour toutes les choses liées à la technologie. La fonction de l'IoT est de fournir plusieurs types d'informations et de renseignements grâce à la mise en œuvre de divers types de capteurs. Ces capteurs fonctionnent pour collecter des informations, fonctionner dessus et les partager entre plusieurs appareils connectés. Avec toutes les informations recueillies, les capteurs permettent une fonctionnalité automatique et rendent la technologie plus intelligente. Vous trouverez ci-dessous les types de capteurs dans l'IoT domaine.

Capteurs de proximité

Il s'agit d'un type de capteur IoT où il identifie l'existence ou la non-existence de l'objet environnant ou trouve les propriétés de l'objet. Ensuite, il convertit le signal détecté sous une forme clairement comprise par l'utilisateur ou peut être un simple appareil électronique qui n'entre pas en contact avec lui.

L'application des capteurs de proximité est principalement dans le domaine de la vente au détail où ils peuvent découvrir le mouvement et l'association qui existe entre le produit et le consommateur. Avec cela, les utilisateurs peuvent recevoir des notifications rapides des mises à jour des remises et des offres exclusives de produits intéressants. Et l'autre domaine est celui de l'automobile.

Par exemple, lorsque vous faites reculer une voiture, vous obtiendrez des sons si un obstacle est trouvé, et ici le fonctionnement du capteur de proximité est mis en œuvre.

Il existe de nombreux autres types de capteurs de proximité et ceux-ci sont :

• Capteurs capacitifs
• Capteurs inductifs
• Capteurs photoélectriques

Capteur chimique

Ces capteurs sont mis en œuvre dans diverses industries. L'objectif principal de ces capteurs est de signaler tout type de changement dans le liquide ou de détecter toute variation chimique de l'air. Celles-ci sont mises en œuvre de manière cruciale dans les grandes villes, car il est important de rechercher des changements et d'assurer la sécurité de la population.

La mise en œuvre essentielle des capteurs chimiques peut être vue dans l'observation atmosphérique commerciale et dans la gestion des processus qui peuvent être des produits chimiques intentionnellement ou fortuitement évolués, une exposition dangereuse ou radioactive, des opérations réutilisables dans des stations spatiales, des industries pharmaceutiques et bien d'autres.

Les capteurs chimiques les plus couramment utilisés sont

• Type de gaz électrochimique
• FET chimique
• Résistance chimique
• IR non dispersif
• Type d'électrode en verre pH
• Nanotige d'oxyde de zinc
• Type de chlorure fluorescent

Capteur de gaz

Ce sont presque les mêmes que les capteurs chimiques mais sont exclusivement mis en œuvre pour observer les modifications de la qualité de l'air et connaître l'existence de différents types de gaz. Semblables aux capteurs chimiques, ils sont employés dans de multiples domaines tels que l'agriculture, la santé, la fabrication et utilisés pour l'observation de la qualité de l'air, la reconnaissance des gaz toxiques ou inflammables, la surveillance des gaz dangereux dans les industries du charbon, les entreprises pétrolières et gazières, les recherches en laboratoire chimique, l'ingénierie - peintures , plastiques, caoutchouc, médicinaux et pétrochimiques, et autres.

Quelques-uns des capteurs de gaz les plus implémentés sont de

• Type d'hydrogène
• Type de surveillance de l'ozone
• Hygromètre
• Capteur de dioxyde de carbone
• Type électrochimique gazeux
• Type de billes catalytiques
• Type de pollution atmosphérique
• Type de détection de monoxyde de carbone
• Type de détection de gaz

Il s'agit de capteurs de gaz et de produits chimiques et leurs types.

Capteurs d'humidité

L'humidité est le terme qui est spécifié comme la quantité de vapeur qui existe dans l'air atmosphérique ou dans d'autres substances gazeuses. Les capteurs d'humidité adhèrent généralement à l'utilisation de capteurs de température car la plupart des opérations de fabrication nécessitent des conditions de fonctionnement exactes. Avec la mesure de l'humidité, on peut s'assurer que l'ensemble de la procédure se déroule facilement et lorsqu'il y a une modification brusque, alors ils vont avec une action immédiate car ces capteurs identifient la variation plus rapidement.

De nombreux domaines tels que le résidentiel et le commercial utilisent ces capteurs d'humidité à des fins de chauffage, de ventilation et de refroidissement. Même ces capteurs peuvent être observés dans de nombreux autres domaines tels que la peinture, les hôpitaux, la pharmacie, la météorologie, l'automobile, les serres et les industries de revêtement.

Ce sont les types de capteurs principalement utilisés dans l'IoT domaine.

Capteurs en robotique

Les capteurs ont plus d'importance dans l'industrie de la robotique car ils permettent au robot d'être informé de l'environnement environnant et lui facilitent ainsi les opérations nécessaires. Sans la mise en œuvre de ces capteurs, les robots ne peuvent effectuer que quelques activités monotones qui limitent les capacités du robot.

Avec toutes ces capacités, les robots peuvent effectuer de nombreuses opérations de haut niveau. Discutons plus clairement des différents types de capteurs en robotique .

Capteur d'accélération

Ce type de capteur est utilisé pour calculer les valeurs angulaires et d'accélération. Un accéléromètre est principalement utilisé pour le calcul de l'accélération. Il existe deux types de forces qui montrent l'impact sur un accéléromètre et ce sont :

Force statique – C'est la force de friction qui existe entre deux objets. Avec le calcul de la force gravitationnelle, on peut connaître la valeur d'inclinaison du robot. Ce calcul est utile pour l'équilibrage robotique, ou pour savoir que le robot a un mouvement de conduite en montée ou sur un bord plat.

Force dynamique – Ceci est mesuré comme la quantité d'accélération qui est nécessaire pour le mouvement d'un objet. Le calcul de la force dynamique via un accéléromètre définit soit la vitesse, soit les taux de vitesse pour lesquels le robot est en mouvement.

Ces capteurs accéléromètres sont disponibles en plusieurs configurations. Le type de sélection dépend des exigences de l'industrie. Quelques-uns des paramètres à vérifier avant de sélectionner correctement le capteur sont la bande passante, le type de sortie numérique ou analogique, le nombre total d'axes et la sensibilité.

L'image ci-dessous montre le schéma d'un capteur d'accélération.

Capteur de son

Ces capteurs sont généralement des microphones qui sont utilisés pour connaître le son et délivrer le niveau de tension correspondant en fonction du niveau sonore détecté. Avec la mise en place d'un capteur sonore, un petit robot peut être fabriqué pour naviguer en fonction du niveau du son reçu.

Par rapport aux capteurs de lumière, le processus de conception des capteurs de son est quelque peu compliqué. En effet, les capteurs sonores fournissent une différence de tension très minime et celle-ci doit être amplifiée pour fournir une variation de tension mesurable. Le circuit de commutation du capteur sonore est illustré ci-dessous :

Capteur de lumière

Les capteurs de lumière sont des types de transducteurs utilisés pour identifier la lumière et génèrent un changement de tension qui est le même que l'intensité de la lumière qui passe sous les capteurs de lumière.

Il existe principalement deux types de capteurs dans l'industrie de la robotique et ce sont les photorésistances et les photovoltaïques. Même il existe d'autres types de capteurs de lumière qui ne sont pas très implémentés comme les phototransistors et les phototubes.

Résistance photo

Il s'agit d'une sorte de résistance principalement utilisée à des fins de détection de lumière. En cela, la valeur de résistance est modifiée en fonction du niveau d'intensité de la lumière. La lumière qui tombe sur la photorésistance a une relation inverse avec la valeur de résistance de la photorésistance. Dans la plupart des cas, la photorésistance est même appelée LDR, qui est une résistance dépendante de la lumière. Le schéma de circuit de la photorésistance est illustré ci-dessous :

Cellules photovoltaïques

Les cellules photovoltaïques sont les dispositifs de transformation d'énergie qui sont utilisés dans le but de convertir le rayonnement solaire en une forme d'énergie électrique. Ceux-ci sont principalement utilisés dans le processus de fabrication des robots solaires. Séparément, les cellules photovoltaïques sont prises en compte en tant que dispositifs de source d'énergie, c'est-à-dire l'application fusionnée avec les condensateurs et les transistors et elles peuvent le transformer en un dispositif de capteur.

Capteurs tactiles

Il s'agit d'un type de capteur qui indique le contact entre le capteur et l'objet. Les capteurs tactiles sont probablement mis en œuvre dans des scénarios quotidiens tels que dans les lampes qui atténuent ou améliorent la luminosité en touchant leur base et dans les boutons de levage. De plus, il existe de nombreuses applications étendues de capteurs tactiles dont les gens ne sont pas exactement conscients. Les principaux types de capteurs tactiles sont

Capteur tactile

C'est le capteur qui détient la capacité de détecter et d'identifier le toucher de l'objet et du capteur. Quelques-uns des appareils où les capteurs tactiles sont utilisés sont des interrupteurs de limitation, des micro-interrupteurs et autres. Lorsque l'un des connecteurs entre en contact avec l'une des sections solides, cet appareil sera plus maniable et cela arrêtera le mouvement robotique. De plus, il est utilisé à des fins d'inspection lorsqu'il dispose d'une sonde utilisée pour la mesure de la taille des composants.

Capteur de force

Ceci est utilisé pour mesurer les valeurs de force de plusieurs opérations telles que le déchargement et le chargement de la machine, le transport de matériaux et d'autres qui sont opérés par un robot. Ce capteur est également largement utilisé dans l'approche d'assemblage pour analyser les problèmes. Il existe plusieurs approches qui sont mises en œuvre dans ce capteur, telles que la détection conjointe, la détection tactile par réseau.

En dehors de ceux-ci, il existe de nombreux types de capteurs dans de nombreuses industries. Laissez-nous un bref aperçu de ceux-ci :

Types de capteurs utilisés dans le bâtiment

Les capteurs principalement utilisés dans le bâtiment sont :

• Capteurs de température
• Capteurs de détection de mouvement
• Capteurs de tension et de courant électriques
• Capteurs de détection de fumée et d'incendie
• Capteurs de caméra
• Capteurs de gaz

Types de capteurs en télédétection

Il existe principalement deux types de capteurs de télédétection et ce sont les capteurs actifs et passifs.

Capteurs actifs

Ceux-ci génèrent de l'énergie pour scanner les objets et les emplacements, puis un capteur identifie et calcule la quantité de rayonnement rétrodiffusé ou réfléchi par l'objet cible. Les exemples de capteurs actifs sont RADAR et LIDAR où la différence de temps entre le processus d'émission et le processus de retour est calculée en déterminant la zone, la vitesse et la direction de l'objet.

Capteurs passifs

Ces capteurs collectent le rayonnement qui est soit rayonné, soit réfléchi par les emplacements ou l'objet environnant. L'exemple le plus crucial d'un capteur passif est la lumière solaire réfléchie. Et les autres exemples sont les radiomètres, les objets à couplage de charge, les infrarouges et les caméras.

La classification des capteurs en télédétection sont

Pour concevoir différents types de circuits basés sur des capteurs, vous pouvez télécharger notre eBook gratuit pour concevoir vous-même des projets électroniques. Vous pouvez également nous contacter pour une aide technique en publiant vos idées dans la section commentaires ci-dessous. Voici une question pour vous, quels sont les autres types de capteurs et principalement la conception de circuits de capteurs de débit ?