Les capteurs permettent à un système électronique de mesurer des grandeurs physiques et de connaître ce qui se passe dans son environnement. Grâce à eux, une machine peut détecter la lumière, la température, la pression, la position d'un objet, un mouvement, une force ou encore la présence d'un gaz. Sans capteurs, les appareils électroniques seraient incapables de réagir automatiquement à ce qui les entoure.

Un capteur transforme une grandeur physique en un signal électrique que les circuits électroniques peuvent interpréter. Selon le type de capteur, ce signal peut être une tension, un courant, une résistance, une fréquence ou un signal numérique. Le microcontrôleur ou le microprocesseur analyse ensuite cette information afin de prendre une décision ou d'effectuer un calcul.

Les grandeurs physiques mesurées sont très nombreuses. On peut par exemple mesurer la température d'une pièce, la luminosité d'un écran, la vitesse d'un véhicule, l'humidité de l'air, la pression atmosphérique, la distance d'un obstacle, l'accélération d'un téléphone ou encore la concentration d'un gaz dans l'air.

Une mesure n'est jamais parfaitement exacte. Tout capteur possède une certaine précision, une résolution et une plage de mesure. La précision indique à quel point la valeur mesurée est proche de la réalité. La résolution correspond à la plus petite variation que le capteur est capable de détecter. La plage de mesure définit les valeurs minimales et maximales qu'il peut mesurer correctement.

Pour garantir des mesures fiables, de nombreux capteurs doivent être étalonnés. Cette opération consiste à comparer leurs mesures à une valeur de référence afin de corriger les éventuels écarts. Les instruments utilisés dans les laboratoires, les hôpitaux ou l'industrie sont régulièrement étalonnés pour conserver leur précision.

Exemple : un thermostat électronique contient un capteur de température. Celui-ci mesure en permanence la température de la pièce et transmet cette information au microcontrôleur. Si la température devient inférieure à la valeur choisie, le chauffage est automatiquement mis en marche. Lorsqu'elle est atteinte, le chauffage s'arrête.

Les capteurs sont souvent associés aux actionneurs dans les systèmes automatisés. Les capteurs observent l'environnement, le circuit électronique traite les informations reçues, puis les actionneurs réalisent les actions nécessaires. Ce fonctionnement est à la base des robots, des véhicules modernes, des appareils médicaux, des objets connectés et de nombreux systèmes industriels.

Aujourd'hui, les capteurs sont présents partout : smartphones, automobiles, satellites, avions, stations météorologiques, montres connectées, appareils électroménagers ou robots. Grâce à eux, les appareils peuvent s'adapter automatiquement à leur environnement et prendre des décisions de plus en plus intelligentes.

Les instruments de mesure

Les instruments de mesure sont des appareils qui permettent d'observer, mesurer et analyser le fonctionnement d'un circuit électrique ou électronique. Ils sont indispensables pour concevoir un montage, vérifier qu'il fonctionne correctement, rechercher une panne ou contrôler les performances d'un appareil. Les deux instruments les plus utilisés en électronique sont le multimètre et l'oscilloscope.

Le multimètre est l'appareil de base de tout électronicien. Il regroupe plusieurs fonctions dans un seul boîtier. Selon le mode choisi, il peut mesurer la tension, le courant, la résistance, tester la continuité d'un circuit ou vérifier le fonctionnement de certaines diodes. De nombreux modèles permettent également de mesurer la capacité des condensateurs, la fréquence d'un signal ou encore la température.

Le multimètre possède généralement deux cordons de mesure. Les pointes de touche sont placées sur le circuit afin d'effectuer les mesures. Avant toute utilisation, il faut choisir le bon mode de mesure, connecter les cordons sur les bonnes bornes et sélectionner un calibre adapté lorsque l'appareil n'est pas entièrement automatique.

L'oscilloscope est un appareil beaucoup plus complet. Contrairement au multimètre qui affiche seulement une valeur numérique, il permet de visualiser l'évolution d'un signal électrique au cours du temps. Son écran affiche une courbe représentant la tension en fonction du temps.

Grâce à cette représentation graphique, il est possible d'observer des phénomènes invisibles avec un simple multimètre : la forme d'un signal, ses variations, sa fréquence, sa période, son amplitude ou encore les parasites présents sur une ligne électrique.

Exemple : si un capteur fournit une tension qui varie régulièrement entre 0 V et 5 V, un multimètre indiquera seulement une valeur instantanée ou une valeur moyenne selon le mode utilisé. L'oscilloscope, lui, montrera toute la courbe du signal et permettra de voir précisément comment cette tension évolue au fil du temps.

Les oscilloscopes modernes sont entièrement numériques. Ils enregistrent des milliers, voire des millions de mesures chaque seconde afin d'afficher des signaux très rapides. Certains modèles permettent également de sauvegarder les courbes, d'effectuer automatiquement des calculs ou de transférer les mesures vers un ordinateur.

Le multimètre et l'oscilloscope sont complémentaires. Le premier est idéal pour effectuer rapidement des mesures simples, tandis que le second est indispensable lorsqu'il faut analyser le comportement détaillé d'un circuit électronique ou comprendre l'origine d'un dysfonctionnement.

Ces deux instruments sont utilisés dans les laboratoires, les ateliers de réparation, les usines, les centres de recherche, les établissements scolaires et partout où l'on conçoit ou entretient des équipements électriques et électroniques.