Capteurs et actionneurs : cours de technologie en 5e

Pense à un objet que tu utilises tous les jours : un podomètre, un boîtier lumineux d'entraînement, une porte qui s'ouvre quand tu approches. Chacun perçoit quelque chose, décide et agit. Sans cette suite, l'objet resterait inerte, comme une simple boîte.

En technologie au cycle 4, on étudie justement le rôle des données dans le fonctionnement d'un système technique. On relie des capteurs, des microcontrôleurs, des programmes et des interfaces homme-machine.¹ Ce cours s'appuie sur ce que tu as vu avant : un algorithme et un programme, c'est-à-dire une suite d'instructions que l'on écrit pour qu'une machine les exécute.

Dans ce chapitre, tu vas apprendre à :

• distinguer ce qui mesure (le capteur) de ce qui agit (l'actionneur) ;
• comprendre le rôle du microcontrôleur, au milieu ;
• reconnaître un signal analogique et un signal tout ou rien ;
• lire un petit programme où une mesure déclenche une action.

Une grandeur physique, c'est quelque chose que l'on peut mesurer : une température, une luminosité, une humidité, une accélération. Le capteur est le « sens » de l'objet : il joue le rôle des yeux, de la peau ou de l'oreille. Les capteurs sont des instruments qui mesurent différentes grandeurs physiques, comme la température.²

Pourquoi un signal électrique ? Parce que le microcontrôleur est un composant électronique : il ne comprend que l'électricité. Le capteur sert donc de traducteur entre le monde physique et le monde électronique.

Si le capteur est le sens de l'objet, l'actionneur est son muscle ou sa voix. Dans les boîtiers lumineux d'entraînement sportif, les boîtiers s'allument de façon aléatoire : l'allumage est une action produite par le système, tandis que le toucher de l'utilisateur est détecté par un capteur.¹

Dans les maquettes de domotique étudiées en collège, on met en route un actionneur en fonction de ce que détecte un capteur tout ou rien.⁶ On retrouve donc toujours le même schéma : un événement extérieur est détecté, puis une action est déclenchée.

Son travail se fait en trois temps. Il lit ce que lui envoient les capteurs. Il applique ensuite le programme qu'on lui a donné. Il commande enfin les actionneurs pour que l'objet réagisse.² Ce travail s'appelle le traitement de l'information.

Le mot « programmable » est capital : une même puce peut équiper un podomètre ou un robot, et seul le programme change. Tu retrouves ici ton chapitre précédent sur les algorithmes : l'algorithme que tu écris devient le comportement de l'objet.

Tous les capteurs ne parlent pas de la même façon au microcontrôleur. On les range en deux grandes familles selon la forme de leur signal de sortie.

Un capteur de présence répond naturellement par oui ou non : il y a quelqu'un, ou personne. C'est le comportement d'un signal tout ou rien. À l'inverse, une température change progressivement, et un capteur analogique rend compte de ces nuances.

Il existe aussi des signaux numériques plus riches, par exemple un train d'impulsions dont on compte le nombre ou la fréquence.³ Retiens simplement qu'un microcontrôleur travaille avec des valeurs numériques.

Il reste à relier les trois composants par un programme. Le programme de technologie te demande justement d'écrire un programme où des actions sont déclenchées par des événements extérieurs.⁶ Un événement est un changement dans l'environnement : quelqu'un entre dans la pièce, la lumière baisse, un bouton est touché.

Face à un objet technique inconnu, tu peux toujours appliquer la même grille. Elle te sert en classe, lors d'un contrôle, mais aussi à la maison pour comprendre un appareil.