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                              Sciences et Techniques Industrielles               Ιlθve page 1 sur 6 
Automatique et Informatique Industrielle 
Gιnie Mιcanique - Terminale 
 
 
       
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CI n° 3 : la chaξne fonctionnelle 
 
 
 
SUPPORT D’ACTIVITΙ :
 
 
-
 Vidιos : Les capteurs analogiques et numιriques de position (nathan vidιo) 
 
Travail demandι 
 
1
θre
 partie : les capteurs numιriques de position 
 
Mesurer et dιtecter : il n’y a pas d’activitι technique ou scientifique sans ces deux fonctions 
essentielles. 
La mesure d’une grandeur physique est rιservιe aux capteurs de type analogique ou numιrique. La 
diversitι et le nombre de grandeurs physiques que l’homme est amener ΰ mesurer sont illimitιs. Le 
monde des capteurs analogiques est, de ce fait, particuliθrement riche, que ce soit dans les 
domaines industriels, mιdicaux ou dans ceux de la recherche. 
On distingue trθs nettement ces capteurs des capteurs du type tout ou rien : trθs nombreux et trθs 
divers ιgalement, ils n’ont pas pour fonction de mesurer, mais simplement de dιtecter des 
ιvιnements ; on les trouve en grand nombre dans les machines automatiques de production et dans 
les systθmes automatisιs d’une faηon gιnιrale. 
Nous nous intιresserons en premier lieu ΰ la mesure des dιplacements et des positions. Cette 
fonction est en effet trθs prιsente dans les machines de production. 
Le dιveloppement de l’informatique dans la commande des processus ΰ beaucoup favorisι le 
dιveloppement des capteurs de dιplacement numιriques. Ce sont eux qui font l’objet de cette vidιo. 
 
Visionner la vidιo dans son intιgralitι (vidιo en ressource ιlectronique : les capteurs numιriques). 
 
Sιquence 1
 : Les capteurs de position : capteurs de position et capteurs de dιplacement, 
capteurs linιaires et capteurs angulaires, capteurs analogiques et capteurs numιriques. 
Visionner de nouveau la sιquence 1 puis rιpondre aux questions ci-dessous. 
1 – Quelle est la diffιrence entre un capteur de position « tout ou rien » et un capteur de 
dιplacement ? 
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2 – Dans quel cas une mesure en continu du dιplacement d’un mobile est-elle nιcessaire ? 
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3 – Quelles prιcautions doit-on prendre lorqu’on utilise un capteur circulaire pour effectuer une 
mesure linιaire ? 
 
 
TP Les capteurs analogiques et numιriques.doc 
 
 
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4 – De quelle nature est le signal dιlivrι par un capteur analogique ? 
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Sιquence 2
 : Les capteurs de position incrιmentaux : dιtection du sens de rotation, 
initialisation des codeurs incrιmentaux. 
Visionner de nouveau la sιquence 2 puis rιpondre aux questions ci-dessous. 
1 – Quels sont les trois ιlιments essentiels d’un capteur incrιmental optique ? 
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2 – Qu’est-ce qui dιtermine la rιsolution d’un capteur incrιmental ? 
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3 – Quel moyen ιlectronique peut-on utiliser pour augmenter la rιsolution d’un capteur incrιmental ? 
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4 – Quel doit κtre la position du deuxiθme dιtecteur par rapport au premier ? 
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5 – ΐ quoi sert le deuxiθme photodιtecteur d’un capteur incrιmental ? 
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 6 – Pourquoi un capteur incrιmental doit-il κtre initialisι ΰ chaque remise sous tension ? 
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Complιments
 : 
 
1 – La technique prιsentιe ici est une technique opto-ιlectronique. On peut envisager tout autre 
moyen pour gιnιrer des impulsions : effet magnιtique ou effet capacitif. 
Le signal de sortie se prιsente alors comme un train d’impulsions semblable ΰ celui des capteurs 
opto-ιlectroniques dont l’utilisation et le traitement sont identiques. 
Cependant, ces techniques sont souvent plus onιreuses et moins performantes, ce qui explique le 
quasi-monopole de l’opto-ιlectronique dans les capteurs incrιmentaux. 
On peut trouver d’autres appellations : capteurs digitaux ou encore G.I.O. : gιnιrateurs d’impulsions 
optiques. 
 
2 – Pour dιtecter le sens de rotation du capteur, on peut utiliser les ιquations suivantes : 
sens direct :   
Dd = B
?
A + B
?
A 
sens indirect :  
Di = B
?
A + B
?
A 
Sιquence 3
 : Les codeurs numιriques de position : principe, codage et nature de la mesure 
Visionner de nouveau la sιquence 3 puis rιpondre aux questions ci-dessous. 
1 – Qu’est-ce qui diffιrencie, dans sa structure, un capteur incrιmental d’un codeur numιrique ? 
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TP Les capteurs analogiques et numιriques.doc
 
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2 – Combien de pistes comportent le disque d’un codeur numιrique ? 
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3 – Citer deux types de codages binaires utilisιs dans les codeurs numιriques. 
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4 – Quel est l’avantage du code GRAY ? 
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5 – Un codeur numιrique de position est-il un capteur relatif ou un capteur absolu ? 
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Sιquence 4
 : Avantages et ιvolution des capteurs numιriques : avantages, ιvolution des 
capteurs numιriques 
Visionner de nouveau la sιquence 4 puis rιpondre aux questions ci-dessous. 
1 – Quel sont les avantages des capteurs numιriques ? 
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2 – Comment peut-on mesurer la vitesse d’un mobile avec un capteur incrιmental ? 
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3 – Comment peut-on transformer un codeur numιrique semi-absolu en codeur absolu ? 
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Complιments
 : 
 
Il est fait allusion ici ΰ la notion de capteur intelligent. Ce type de capteur qui concerne tous les 
capteurs et non pas seulement les capteurs de position est caractιrisι par : 
-
 la prιsence d’un microcontrτleur ou microprocesseur qui permet de traiter l’information 
directement par le capteur ; 
-
 les programmes stockιs en mιmoire morte ; 
-
 les circuits d’interfaηage qui autorisent le dialogue du capteur avec d’autres systθmes 
informatiques. 
Certains codeurs programmables sont rendus ainsi totalement configurables par l’utilisateur : 
sιlection du type de codage (binaire pur, code GRAY, code BCD, etc…), sιlection du nombre de bits 
pour le codage de la position, dιfinition de l’origine machine, programmation du type de liaison avec 
l’ordinateur et de son protocole de transmission, calculs en ligne… 
Le codeur devient alors un composant trθs flexible et facilite ιnormιment la conception et la mise en 
œuvre du systθme dans lequel il est intιgrι, la mesure de la position n’ιtant plus dιpendante de 
l’ordinateur de commande. 
Les capteurs intelligents sont actuellement en plein dιveloppement. On les trouve en particulier sur 
les systθmes dιportιs assez loin des centres de calcul classique. 
Exemple : capteurs intelligents de position montιs sur des vannes devant rιguler un dιbit. 
 
2
θme
 partie : les capteurs analogiques de position 
 
Bien que la place prise par les capteurs numιriques dans les systθmes automatiques soit  
 
TP Les capteurs analogiques et numιriques.doc
 
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considιrable, les capteurs de dιplacement analogiques trouvent encore leur place dans bon nombre 
d’applications, en raisons de leurs qualitιs mιtrologiques, de leur facilitι d’intιgration (capteurs 
linιaires en particulier), ou encore de la forme particuliθre du signal ιmis. 
Le principe de mesure est celui de tout capteur analogique : mesurer une grandeur physique qui 
varie en mκme temps que la grandeur ΰ mesurer appelιe mesurande, pour obtenir une tension qui 
constitue une image du mesurande. Si la tension est alternative, l’image peut κtre constituιe, le plus 
souvent, par l’amplitude, plus rarement par sa frιquence. 
La mesure n’est donc pas une mesure directe, ce qui est parfois source d’erreurs et, en particulier 
d’erreurs de linιaritι. 
Dans le cas des capteurs de dιplacement, on fait gιnιralement appel ΰ des variations de rιsistance, 
de capacitι et plus encore d’inductance. Les qualitιs mιtrologiques obtenues sont assez variables ;il 
est important de connaξtre les avantages et les dιfauts des uns et des autres. 
Bien entendu, les qualitιs demandιes ΰ un capteur dιpendent de l’application ΰ laquelle il est 
destinι. Un bon capteur est un capteur adaptι ΰ la mesure ΰ effectuer. 
On ne saurait trop insister sur ce point, surtout dans un contexte industriel oω le coϋt est un critθre 
dιterminant dans le choix d’un ιquipement. 
 
Rappels : 
-
 fidιlitι : un appareil fidθle est peu sujet, d’une part aux erreurs de mesure alιatoires et, d’autre 
part, aux dιrives dans le temps ; 
-
 justesse : on appelle justesse la composante systιmatique de l’erreur d’un instrument de 
mesure ; 
-
 exactitude : un appareil exact est ΰ la fois fidθle et juste. L’exactitude est spιcifiιe par un nombre 
qui donne l’intervalle ΰ l’intιrieur duquel on est sϋr de trouver la valeur mesurιe vraie. 
-
 sensibilitι : c’est le rapport entre la variation de la grandeur de sortie et celle du mesurande : S = 
Ds / Dm. 
-
 rιsolution : c’est la plus petite valeur mesurable (encore appelιe mobilitι). Dans le cas d’un 
capteur de dιplacement, la rιsolution correspond au plus petit dιplacement que peut « voir » le 
capteur. 
-
 ιtendue de mesure : elle est dιfinie par les valeurs extrκmes mesurables par le capteur. Dans 
certains cas, elle est infinie. 
 
Visionner la vidιo dans son intιgralitι (vidιo en ressource ιlectronique : les capteurs analogiques). 
 
Sιquence 1
 : Principes gιnιraux des capteurs analogiques de position 
Visionner de nouveau la sιquence 1 puis rιpondre aux questions ci-dessous. 
1 – Sous quelle forme un capteur analogique fournit-il un dιplacement mesurι ? 
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2 – Citer les trois classes de capteurs de dιplacement ? 
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Complιments
 : 
 
L’utilisation d’un convertisseur analogique/numιrique (CAN) influe directement sur la rιsolution de 
l’ensemble capteur-convertisseur qui est directement fonction du nombre de bits du CAN. 
 
Sιquence 2
 : Les capteurs potentiomιtriques : principe, conditionnement du signal, 
inconvιnients des potentiomθtres 
Visionner de nouveau la sιquence 2 puis rιpondre aux questions ci-dessous. 
TP Les capteurs analogiques et numιriques.doc
 
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1 – Quel est le principe du potentiomθtre ? 
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2 – Comment est constituι un potentiomθtre ? 
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3 – Quel est la fonction du conditionneur du signal d’un potentiomθtre ? 
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Sιquence 3
 : Les capteurs de dιplacement capacitifs : principe du condensateur variable, 
principe de la mesure, caractιristiques et applications 
Visionner de nouveau la sιquence 3 puis rιpondre aux questions ci-dessous. 
1 – Comment peut-on faire varier la capacitι d’un condensateur ? 
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2 – Comment est alimentι un capteur capacitif ? 
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3 – Quelle est la fonction principale du conditionneur d’un capteur capacitifs ? 
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4 – quels sont les avantages des capteurs capacitifs ? Quel est leur inconvιnient principal ? 
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5 – Citer une application des capteurs capacitifs. 
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Sιquence 4
 : Transformateurs diffιrentiels variables : principe de fonctionnement, 
avantages et inconvιnients des capteurs LVDT 
Visionner de nouveau la sιquence 4 puis rιpondre aux questions ci-dessous. 
1 – Quel est le principe de fonctionnement d’un capteur LVDT ? 
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2 – Que veut dire LVDT ? 
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3 – Comment est constituιe la partie fixe du LVDT ? 
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4 – De quoi est formιe la partie mobile LVDT ? 
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TP Les capteurs analogiques et numιriques.doc
 
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5 – Comment est alimentι le capteur ? 
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Sιquence 5
 : Resolver : principe, applications 
Visionner de nouveau la sιquence 5 puis rιpondre aux questions ci-dessous. 
1 – Quel est le principe de fonctionnement d’un resolver ? 
…………………………………………………………………………………….. 
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2 – Comment est constituι un resolver ? 
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3 – Sous quelle forme se prιsente le signal ιmis par un resolver ? 
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Sιquence 6
 : Inductosyn : principe, applications 
Visionner de nouveau la sιquence 6 puis rιpondre aux questions ci-dessous. 
1 – Comment est constituιe la partie fixe d’un capteur inductosyn ? 
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2 – Pourquoi les deux circuits du curseur sont-ils dιcalιs d’un demi-pas par rapport ΰ la rθgle ? 
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3 – Quels sont les avantages principaux du capteur inductosyn ? 
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NOM :  
 
 
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