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).”

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.

Les différents types de senseurs

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 mouvements et 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.

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.

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

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.

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

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

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

Toucher

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

Références

• Liste des senseurs sur le site Adafruit