Chapitre 7 : Les capteurs
Topic outline
-
-
Présentation de la séquence
Cette séquence permet de comprendre le principe, la structure et l’exploitation des capteurs photoélectriques, éléments essentiels de la chaîne d’information d’un système automatisé.
L’approche s’appuie sur la démarche expérimentale, la mesure analogique et l’analyse du signal, afin d’interpréter la variation lumineuse transformée en donnée exploitable par les systèmes numériques.
Situation déclenchante
Comment un capteur photoélectrique convertit-il une variation lumineuse en un signal électrique exploitable par un système automatisé ?
Objectifs de la séquence
-
Identifier et modéliser le principe de fonctionnement d’un capteur (CO3.1, CO5.8.SIN1).
-
Élaborer et appliquer un protocole de mesure analogique (CO7.3.SIN1).
-
Acquérir, analyser et interpréter les signaux électriques obtenus (CO7.3.SIN1, CO6.5.SIN1).
-
Exploiter les résultats pour valider un modèle de fonctionnement et argumenter les choix techniques (CO7.3.SIN2, CO4.1).
-
Restituer les observations et conclusions à travers une fiche de synthèse et une présentation orale (CO4.2, CO4.3).
Compétences SIN du BO mobilisées
-
CO3.1 : Identifier les fonctions et les constituants du capteur, modéliser le signal d’entrée/sortie.
-
CO5.8.SIN1 : Proposer ou choisir l’architecture matérielle permettant la mesure et la transmission du signal.
-
CO7.3.SIN1 : Mettre en œuvre les moyens matériels de mesure (capteur, multimètre, oscilloscope).
-
CO7.3.SIN2 : Concevoir et valider la chaîne d’acquisition du signal.
-
CO6.5.SIN1 : Simuler ou interpréter le comportement analogique de la chaîne de traitement.
-
CO4.1 / CO4.2 / CO4.3 : Restituer et valoriser la démarche expérimentale sous forme argumentée et structurée.
Progression simplifiée
Étape Activité principale Compétences visées Connaissances travaillées 1 Découverte du capteur photoélectrique CO3.1, CO5.8.SIN1 Schéma, principe de conversion lumière → signal 2 Mesures analogiques (tension/courant) CO7.3.SIN1, CO7.3.SIN2 Protocole, courbes de mesure, acquisition du signal 3 Analyse et interprétation des résultats CO6.5.SIN1 Étude de la relation grandeur/signal, courbes 4 Bilan et restitution CO4.1, CO4.2, CO4.3 Démarche expérimentale, oral, schéma, justification
Pistes d’évaluation
-
Capacité à décrire et expliquer le fonctionnement du capteur.
-
Pertinence du protocole expérimental et de la mise en œuvre.
-
Qualité des mesures et interprétation correcte des courbes.
-
Clarté de la restitution écrite/orale et précision du vocabulaire technique.
-
Capacité à relier le capteur à la chaîne globale d’information SIN.
Liens avec d'autres disciplines et parcours
-
Maths : proportionnalité, représentation et analyse de courbes.
-
SPC : interaction lumière/matière, conversion énergie-lumière.
-
ETLV : vocabulaire technique anglais (photodiode sensor, analog output, light intensity).
-
Parcours Avenir : métiers de la maintenance, automatisation, instrumentation et électronique.
Ressources disponibles
-
Fiches de cours explicatives sur les capteurs photoélectriques et analogiques.
-
Fiche protocole : mesure de tension/courant selon intensité lumineuse.
-
Tutoriels de branchement, paramétrage et vérification des mesures.
-
Exercices et quiz d’auto-validation.
-
Grille d’évaluation et modèle de fiche de synthèse.
-
-
-
-
Les capteurs photoélectriques
-
-
La sortie est une grandeur physique dont la valeur est proportionnelle à la grandeur physique mesurée par le capteur.
La sortie peut prendre une infinité de valeurs continues. Le signal des capteurs analogiques peut être du type : sortie tension ou sortie courant.
-
-