Senseurs Adafruit

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1 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).” [1]

2 Les différents types de senseurs

Senseurs intégrés à l'Adafruit

Adafruit Circuit Playground Express est équipé de senseurs intégrés.

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.

2.1 Toucher

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

2.1.1 Comment coder le toucher 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"[2] permet de programmer une action qui sera déclenchée par le toucher.

Input Click sur MakeCode

2.2 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 imprimés avec ces 3 types de capteurs.

2.2.1 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 détecter un choc ou une vibration ainsi que l'attraction gravitationnelle, l'orientation ou l'inclinaison.

2.2.2 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 donne un capteur de type 6-DoF.

2.2.3 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 donne une boussole électronique.

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

2.2.3.1 Comment coder le mouvement avec MakeCode

Le code "Shake"[3] peut être utilisé lorsqu'on veut générer une action suite à un mouvement comme lorsqu'on secoue l'Adafruit Circuit Playground Express.

Input Shake sur MakeCode

2.3 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.

2.4 Localisation GPS

Adafruit propose plusieurs types de modules GPS grâce auxquels 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 par le fait qu'ils sont petits et maniables.

2.5 Microphone, Sons

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

2.5.1 Comment coder la détection de son avec MakeCode

L'input "On loud sound"[4] permet de programmer une action par exemple à la détection d'un fort bruit.

Input On loud sound sur MakeCode

2.6 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.

2.6.1 Comment coder la détection de luminosité avec MakeCode

L'input "On light"[5] permet de programmer une action lorsque la luminosité atteint un certain niveau.

Input On light sur MakeCode

2.7 Température

Ces capteurs permettent de mesurer la température. D'autres capteurs sont plus complets et permettent de mesurer, dans un même senseur, l'humidité, la pression ainsi que d'autres éléments combinés.

2.7.1 Comment coder la mesure de la température avec MakeCode

L'input "Temperature"[6] permet de programmer une action par exemple lorsque la température atteint un certain niveau.

Input Temperature sur MakeCode

2.8 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 exercé 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.

2.9 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 ambiante mais il est possible d'en trouver avec des ports pour les fixer sur un tube.

2.10 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.

2.11 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.

2.12 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.

2.13 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 capable d'apprentissage automatique (machine learning)

2.14 Biométrie

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

2.14.1 Empreintes digitales

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

2.14.2 Électrodes

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.

2.14.3 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.

2.15 Bande magnétique, Code-barres

2.15.1 Bandes magnétiques

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

2.15.2 Code-barres

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

2.16 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.

2.17 Radiation, Geiger

Adafruit propose un kit de détection de radiation.

3 Références

  • Futura Sciences. Senseur : qu’est-ce que c’est ? Consulté le 25 mars 2021, à l’adresse https://www.futura-sciences.com/tech/definitions/technologie-senseur-8460/
  • Capacitive Touch. Microsoft MakeCode. Consulté le 25 mai 2021, à l’adresse https://learn.adafruit.com/sensors-in-makecode/capacitive-touch
  • Accelerometer. Microsoft MakeCode. Consulté le 25 mai 2021, à l’adresse https://learn.adafruit.com/sensors-in-makecode/accelerometer
  • Microphone. Microsoft MakeCode. Consulté le 25 mai 2021, à l’adresse https://learn.adafruit.com/sensors-in-makecode/microphone
  • Light sensor. Microsoft MakeCode. Consulté le 25 mai 2021, à l’adresse https://learn.adafruit.com/sensors-in-makecode/light-sensor
  • Thermometer. Microsoft MakeCode. Consulté le 25 mai 2021, à l’adresse https://learn.adafruit.com/sensors-in-makecode/thermometer