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.

Le capteur de température

Le capteur de température est un composant électronique capable de mesurer la température d'un objet, d'un liquide, d'un gaz ou de l'air. Il transforme cette information en un signal électrique qui peut être interprété par un circuit électronique, un microcontrôleur ou un microprocesseur.

La température correspond au degré d'agitation des particules qui composent la matière. Plus ces particules s'agitent, plus la température est élevée. Le rôle du capteur est de mesurer cette grandeur physique avec la meilleure précision possible.

Il existe plusieurs technologies de capteurs de température. Les thermistances (ou thermistors) sont très courantes : leur résistance électrique varie avec la température. Les modèles NTC (Negative Temperature Coefficient) voient leur résistance diminuer lorsque la température augmente, tandis que les modèles PTC (Positive Temperature Coefficient) voient leur résistance augmenter.

D'autres capteurs utilisent des phénomènes physiques différents. Les thermocouples produisent une très faible tension électrique lorsqu'ils sont soumis à une différence de température. Les sondes à résistance, comme les célèbres PT100 ou PT1000, offrent une excellente précision et sont largement utilisées dans les laboratoires et l'industrie. Les appareils modernes utilisent aussi des capteurs numériques qui mesurent directement la température et transmettent une valeur numérique.

La température se mesure principalement en degrés Celsius (°C). Dans certains pays ou domaines scientifiques, on utilise également les degrés Fahrenheit (°F) ou les kelvins (K).

Exemple : un réfrigérateur possède un capteur de température qui mesure en permanence la température intérieure. Si celle-ci devient trop élevée, le système met automatiquement le compresseur en marche afin de refroidir de nouveau l'intérieur de l'appareil.

Les capteurs de température sont indispensables dans de nombreux domaines : chauffage, climatisation, automobiles, centrales électriques, médecine, industrie alimentaire, météorologie, informatique ou encore exploration spatiale. Les ordinateurs utilisent par exemple plusieurs capteurs afin de surveiller la température du processeur, de la carte graphique et des autres composants pour éviter toute surchauffe.

Pour garantir des mesures fiables, un capteur doit être correctement placé au contact de l'objet ou dans le milieu dont on souhaite mesurer la température. Il faut également lui laisser le temps d'atteindre la même température que son environnement, faute de quoi la mesure risque d'être inexacte.

Grâce à leur précision et à leur faible consommation d'énergie, les capteurs de température permettent aujourd'hui de réguler automatiquement des milliers d'appareils et de garantir leur sécurité ainsi que leur bon fonctionnement.