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Capteurs, actionneurs et nature de l'information
En découvrant la chaîne d'information, nous avons appris à différencier un capteur d'un actionneur. nous avons aussi entrevu le fait qu'ils puissent fournir ou utiliser différents types d'informations en fonction des besoins.
Dans cette séance, nous allons approfondir ses différents composants et les types d'informations correspondants. Nous regarderons aussi comment ils s'interfacent avec la carte de traitement.
Compétence(s)
- CS 1.6 : Analyser le fonctionnement et la structure d’un objet, identifier les entrées et sorties.
- CT 2.2 : Identifier le(s) matériau(x), les flux d’énergie et d’information sur un objet et décrire les transformations qui s’opèrent.
- CT 4.1 : Décrire, en utilisant les outils et langages de descriptions adaptés, la structure et le comportement des objets.
J’ai acquis la(les) compétence(s) si :
- Je suis capable d'expliquer ce qu'est un signal analogique ou logique.
- Je suis capable d'identifier le type d'information correspondant à un capteur ou actionneur donné.
- Je suis capable d'interfacer un capteur ou un actionneur à la carte de traitement.
Les capteurs
Il existe de nombreux capteurs, boutons, sondes … pour informer sur ce qui entoure l'objet.
Ils peuvent nécessiter un contact physique (comme un bouton), ou mesurer à distance (comme un détecteur de présence). Ils s'utilisent directement dans les instructions conditionnelles du programme lorsque la valeur renvoyée est logique (vrai/faux, contact/pas_contact …) ou après comparaison à un seuil lorsque la valeur renvoyée est analogique (valeur de température, distance …).
Un capteur fournit une information logique (vrai/faux 2 états) ou une valeur analogique (valeur proportionnelle à la grandeur mesurée) qui sera analysée par la fonction traiter. Il fait parti de la fonction acquérir et est utilisé en entrée par le programme.
Les actionneurs
Il existe de nombreux actionneurs pour communiquer avec l'environnement.
- Les actionneurs de signalisation, voyant, écran, buzzer, servent surtout à communiquer avec l'homme.
- Les actionneurs de motorisation, moteur, servo moteur, vérin, servent surtout à générer des déplacements.
- Les actionneurs de changement d'état modifient la matière d’œuvre comme une résistance chauffante ou un ventilateur …
Un actionneur réalise une action ordonnée par la fonction traiter, il fait partie de la fonction communiquer. Il informe l'utilisateur, agit sur la chaine d'énergie … Il est utilisé en sortie par le programme.
La carte de traitement
La carte de traitement possède des entrées numérotées pour connecter les capteurs et des sorties numérotées pour connecter les actionneurs.
Elle contient un microprocesseur qui lit le programme et l'exécute. En fonction des informations des capteurs, elle agit sur les actionneurs.
Le programme doit être préparé sur un ordinateur puis compilé et téléversé dans le microprocesseur ou sa mémoire de stockage. La carte peut être ensuite déconnectée de l'ordinateur pour fonctionner en autonomie.
La carte de traitement appartient à la fonction traiter, elle exécute un programme qui interroge les capteurs sur les informations à surveiller. En fonction du programme et des réponses, elle modifie l'état des actionneurs. Il est facile de modifier le comportement du système en changeant le programme.
Numérisation d'un signal
Chaque octet du signal numérique contient la valeur d'un point du signal analogique (voir le code binaire). On dit que l'on échantillonne (découpe en points) le signal analogique. Plus on transmet d'échantillon par seconde, meilleure est la qualité. En reliant les points on retrouve le signal.
- En basse définitions“, peu de points sont transmis et le signal manque de détail.
- En haute définition, plus de points sont transmis et le signal est plus précis.
Un signal numérique ne pourra donc pas transmettre autant d'information qu'un signal analogique.
Exemple : un disque vinyle transmettait tous les sons audibles d'une musique alors que son équivalent MP3 élimine les fréquences extrêmes ou de niveau faible si une autre existe en simultané.
La qualité des signaux numériques augmentent avec les progrès des télécommunications et les débits disponibles (SD, Full HD, 4K, 8K).
Un signal analogique est échantillonné (découpé en points) pour être converti en numérique.
La qualité d'un signal numérique dépend du nombre de points transmis (SD, HD, 4K …)
Pour aller plus loin
Fiches de synthèse
