Senseurs Adafruit

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Cette page est réalisée dans le cadre du cours STIC:STIC III (2020) (Semestre: Printemps 2021) · Responsables du cours: Lydie Boufflers et Kalliopi Benetos

Introduction

Le mot "senseur" est un emprunt fait à l'anglais pour désigner un capteur.

Par définition, c'est “un dispositif sensible à un phénomène déterminé et transformant cette grandeur physique en signal (en général électrique).”

Adafruit Circuit Playground Express est équipé de senseurs intégrés.

Les différents types de senseurs

L'objectif de cette page est de détailler les différents senseurs disponibles compatibles avec Adafruit Circuit Playground Express dont la liste complète est disponible sur le site Adafruit.

En effet, Adafruit propose de nombreux types de capteurs Open Source qui permettent de mesurer différents éléments, détaillés dans les sections ci-dessous.

Poids

Ce type de capteur électronique permet de mesurer la pression, la force, le poids et la tension grâce à des cellules de charge. Elle est constituée d'un support flexible isolant et d'une partie métallique. La résistance du capteur change lorsqu'une force est exercée et ce changement produit un output électrique différent.

Un côté du capteur doit être fixé à une partie fixe pour l'empêcher de bouger et le poids doit être exercée sur l'autre partie, soit par gravité (vers le bas), soit en tirant (vers le haut). Ainsi, la résistance de sortie varie en fonction de la déviation et est mesurée.

Pour le paramétrer, il est nécessaire d'étalonner le capteur électronique avec des poids connus.

• Liste des senseurs disponibles pour la mesure de poids sur le site d'Adafruit

Mouvements et orientation

Les accéléromètres, les gyroscopes et les magnétomètres sont les trois principaux capteurs qui permettent de détecter le mouvement et l'orientation.

Adafruit propose plusieurs cartes à circuits imprimé avec ces 3 types de capteurs.

• Liste des senseurs disponibles pour la mesure de déplacement et d'orientation sur le site d'Adafruit

Accéléromètre

L'accéléromètre permet de détecter le mouvement et notamment l'accélération. En d'autres termes, le mouvement linéaire en X, Y ou Z.

Ils peuvent également être utilisés pour déterre un choc ou une vibration ainsi que l'attraction gravitationnelle pour détecter l'orientation ou l'inclinaison.

Gyroscope

Le gyroscope est utilisé pour mesurer le mouvement de rotation en X, Y ou Z.

Il est souvent associé à un accéléromètre pour des systèmes de guidage en inertie, le mouvement 3D et les applications de type pendule inversé (par exemple Segway).

La combinaison d'un accéléromètre et d'un gyroscope sont des capteurs de type 6-DoF.

Magnétomètre

Le magnétomètre peut détecter l'origine de la force magnétique la plus forte et est généralement utilisé pour détecter le nord magnétique.

Il peut également servir à mesurer les champs magnétiques.

Associé à un accéléromètre et à un gyroscope, ces capteurs permettent de stabiliser les calculs d'orientation et de déterminer l'orientation par rapport à la Terre.

La combinaison d'un magnétomètre et d'un accéléromètre sont des boussoles électroniques.

La combinaison des trois types de capteurs (accéléromètre + gyroscope + magnétomètre) sont des capteurs tous en un de type 9-DoF.

Comment coder le mouvement avec MakeCode

Le code "Shake" peut être utilisé lorsqu'on veut générer une action suite à un mouvement comme par exemple lorsqu'on secoue l'Adafruit Circuit Playground Express.

• Liste des senseurs disponibles pour mesurer le mouvement sur le site d'Adafruit

Microphone, Sons

Ces capteurs permettent de détecter le son et l'enregistrer. D'autres capteurs permettent également d'amplifier le son.

• Liste des microphones disponibles sur le site d'Adafruit

Comment coder la détection de son avec MakeCode

L'input "On loud sound" permet de programmer une action par exemple à la détection d'un fort bruit.

Lumière, couleurs

Ces capteurs permettent de détecter la lumière et la couleur en fonction de la détection de gestes. Ces capteurs détectent à la fois les couleurs RVB ainsi que la lumière ambiante mais peuvent également détecter si un objet se trouve à proximité.

• Liste des senseurs disponibles pour mesurer la lumière et les couleurs sur le site d'Adafruit

Comment coder la détection de luminosité avec MakeCode

L'input "On light" permet de programmer une action lorsque la luminosité atteint un certain niveau.

Pression atmosphérique

Ces capteurs sont utiles pour mesurer la pression atmosphérique barométrique pour connaître le temps qu'il fait ou pour déterminer l'altitude en se basant sur le principe physique que plus on s'élève au-dessus du niveau de la mer, plus l'air se raréfie et inversement, lorsqu'on descend à un niveau inférieur de celui de la mer, la pression atmosphérique diminue. Cela implique donc qu'en mesurant la pression, il est possible de déterminer l'altitude sans avoir besoin d'utiliser un appareil GPS.

La pression barométrique permet également d'estimer la météo selon le principe qu'une basse pression est synonyme d'orage.

Ces types de capteurs permettent également de détecter de la pression de liquides ou de vent ainsi que la pression de l'air à l'intérieur d'un récipient fermé.

Certains capteurs intègrent aussi un thermomètre et des détecteurs d'humidité.

La majorité de ces senseurs sont destinés à détecter la pression amiante mais il est possible d'en trouver avec des ports pour les fixer sur un tube.

• Liste des senseurs disponibles pour mesurer la pression atmosphérique sur le site d'Adafruit

Biométrie

Il existe plusieurs types de senseurs dans cette catégorie dont voici quelques exemples.

Empreintes digitales

La biométrie permet de reconnaitre et de vérifier les empreintes digitales.

Electrodes

Des senseurs de type électrodes permettent de mesurer l'activité électrique produite par les muscles. Ces capteurs sont à usage amateur uniquement et peuvent être utilisés dans la robotique en général.

Fréquence cardiaque

Un kit d'expérimentation contenant des bandes de fréquences cardiaques est disponible pour des projets pédagogiques et permet d'ajouter de l'interactivité biométrique à l'électronique grâce à un bracelet qui permet de détecter les battements du coeur.

• Liste des senseurs disponibles dans la catégorie biométrie sur le site d'Adafruit

Caméras

Il existe plusieurs types de caméras ainsi que différentes méthodes de connexion.

1. Caméra avec vision nocturne avec Raspberry Pi
2. Caméra thermique pour la vision de la chaleur
3. Caméra capables d'apprentissage automatique (machine learning)

• Liste des caméras disponibles sur le site d'Adafruit

Pièces de monnaie

Ces senseurs permettent de valider et d'accepter des pièces de monnaie. Le senseur analyse le diamètre, l'épaisseur, la vitesse de chute, etc. pour déterminer si une pièce est valide.

• Liste des senseurs disponibles pour les pièces de monnaie sur le site d'Adafruit

Qualité de l'air

Un autre type de senseur concerne les capteurs de gaz et la qualité de l'air qui combinent plusieurs éléments de détection pour fournir des signaux sur la qualité de l'air en détectant une large gamme de composés organiques volatils (COV) et de H2 pour surveiller la qualité de l'air intérieur.

• Liste des senseurs disponibles pour mesurer la qualité de l'air sur le site d'Adafruit

Humidité

Par définition, l'humidité est la concentration de vapeur d'eau dans l'air, en d'autres termes: l'eau sous forme de gaz.

Les différents senseurs d'humidité proposés permettent de mesurer l'humidité à l'intérieur mais également à l'extérieur.

• Liste des senseurs disponibles pour mesurer l'humidité sur le site d'Adafruit

Liquides et débits

Ces capteurs sont faits pour pouvoir détecter les niveaux de liquides dans le cadre de projets de jardinage robotisés, d'aquariums, piscines, etc.

• Liste des senseurs disponibles pour mesurer les liquides et débits sur le site d'Adafruit

Localisation GPS

Adafruit propose plusieurs types de modules GPS grâce auquel il est possible d'enregistrer notamment l'heure, la date, la longitude, la latitude et l'altitude.

Ces dispositifs peuvent être intégrés dans des projets portables de part le fait qu'ils sont petits et maniables.

• Liste des GPS disponibles sur le site d'Adafruit

Proximité

Ces capteurs permettent de détecter la proximité d'un objet comme par exemple les mouvements des animaux domestiques ou encore lorsqu'on passe devant le capteur. Ils permettent également de déterminer et calculer leur distance.

D'autres types de capteurs dans cette catégorie sont utilisés en robotique et permettent par exemple de faire correspondre les mouvements de la main avec un robot.

• Liste de capteurs permettant de détecter la proximité/distance d'un objet sur le site d'Adafruit

Radiation, Geiger

Adafruit propose un kit de détection de radiation.

• Liste du matériel disponible pour la mesure de la radiation sur le site d'Adafruit.

Bande magnétique, Code-barres

Bandes magnétiques

Les lecteurs de cartes à bande magnétique permettent de décoder les différentes pistes.

Code-barres

Les scanners contiennent un petit appareil photo de décoder des données et les contrôler.

• Liste des senseurs disponibles pour la lecture des bandes magnétiques et des code-barres sur le site d'Adafruit

Toucher

Les capteurs tactiles permet de détecter une pression physique ou un poids.

• Liste des senseurs disponibles pour mesurer le toucher sur le site d'Adafruit

Comment coder le touché avec MakeCode

L'Adafruit Circuit Playground Express contient des boutons ("A" et "B") ainsi que 7 capteurs tactiles ("A1", "A2", "A3", "A4", "A5", "A6" et "A7") qu'il est possible de presser/toucher pour effectuer une action.

L'input "Click" permet de programmer une action qui sera déclenchée par le touché.

Références

• Guide pour l'utilisation des données de capteurs et des événements dans MakeCode
• Liste des senseurs sur le site Adafruit