Comprendre ce qu'est un capteur et son rôle dans un système programmé
Expliquer qu'un capteur mesure ou détecte une information du milieu et la transmet au programme, et distinguer capteur, algorithme et actionneur dans un système simple.
Ce que dit la fiche
Les points essentiels
- Un capteur est un composant qui détecte ou mesure une grandeur de l'environnement (lumière, température, distance, contact, son, humidité) et la transforme en information utilisable par un système.
- Le capteur ne décide de rien : il fournit une information, le programme (l'algorithme) la traite pour choisir une action.
- Le capteur est le point d'entrée d'un système programmé : il sait ce qui se passe autour de l'objet, ce qui lui permet de réagir.
- Chaîne simplifiée d'un système automatique : le capteur recueille une information, l'algorithme la traite, l'actionneur agit (moteur, lampe, buzzer, écran).
- Un algorithme est une suite d'instructions ordonnées ; il utilise souvent une condition du type « si l'information du capteur est telle, alors faire telle action, sinon faire autre chose ».
- Certains capteurs donnent une réponse tout ou rien (porte ouverte ou fermée, bouton appuyé ou non) ; d'autres donnent une valeur qui varie (température, luminosité, distance).
- Un même objet peut avoir plusieurs capteurs : un robot aspirateur détecte les obstacles, le vide devant lui et le niveau de batterie.
- Sans capteur, un objet exécute toujours la même séquence sans tenir compte de ce qui l'entoure ; avec un capteur, il s'adapte aux situations.
Les mots à connaître
- Capteur
- Composant qui détecte ou mesure une information de l'environnement (lumière, chaleur, distance, contact…) et la transmet à la partie programmée d'un objet ou d'un système.
- Algorithme
- Suite ordonnée d'instructions qui indique comment traiter une information et quelles actions réaliser, par exemple avec une condition « si… alors… sinon… ».
- Actionneur
- Composant qui réalise une action visible, sonore ou mécanique à partir d'un ordre du programme, comme un moteur, une lampe ou un buzzer.
La méthode, étape par étape
- Repérer ce que l'objet doit faire et dans quelle situation il doit réagir.
- Chercher le capteur : quelle information du milieu l'objet doit-il connaître (lumière, distance, contact, température) ?
- Écrire l'algorithme en langage simple avec une condition : si le capteur donne telle information, alors…, sinon….
- Identifier l'actionneur qui exécute la réponse (lampe, moteur, buzzer, écran).
- Vérifier la chaîne complète dans l'ordre : capteur, puis algorithme, puis actionneur, et tester avec une situation concrète.
Des exemples résolus
Un lampadaire s'allume tout seul quand il fait nuit. Quel est le capteur, que fait l'algorithme, quel est l'actionneur ?
Le capteur est le capteur de luminosité : il mesure la lumière du milieu. L'algorithme compare cette information à un seuil : si la lumière est faible, alors allumer la lampe, sinon l'éteindre. L'actionneur est la lampe, qui s'allume ou s'éteint. Le capteur informe, l'algorithme décide, l'actionneur agit.
Une porte automatique de magasin s'ouvre quand une personne s'approche. Décris la chaîne complète et explique ce qui se passerait si le capteur était cassé.
Le capteur de présence détecte une personne devant la porte. L'algorithme dit : si une personne est détectée, alors ordonner l'ouverture, sinon garder la porte fermée. L'actionneur est le moteur qui fait coulisser la porte. Si le capteur est cassé, le programme ne reçoit plus aucune information : il ne peut plus savoir qu'une personne approche, donc la porte ne s'ouvre pas, alors que le moteur et le programme fonctionnent encore.
Les pièges à éviter
- Croire que le capteur décide de l'action. Faux : le capteur ne fait que détecter ou mesurer. La décision vient de l'algorithme et l'action est réalisée par l'actionneur.
- Confondre capteur et actionneur parce que les deux sont des composants. Le capteur reçoit une information du milieu (entrée), l'actionneur produit une action sur le milieu (sortie). Une lampe qui s'allume est un actionneur, la cellule qui mesure la lumière est un capteur.
Teste-toi
Un ventilateur se met en marche quand la température de la pièce dépasse une certaine valeur. Nomme le capteur et l'actionneur.
Voir la réponse
Le capteur est le capteur de température ; l'actionneur est le moteur du ventilateur.
Le capteur de température mesure l'information du milieu et la transmet au programme. Quand la valeur dépasse le seuil, le programme commande le moteur, qui fait tourner les pales : c'est l'actionneur qui agit.
Complète l'algorithme d'un robot qui évite les murs : « Si le capteur de distance détecte un obstacle proche, alors … ; sinon … ».
Voir la réponse
Si un obstacle est proche, alors tourner (ou s'arrêter et reculer) ; sinon avancer.
L'algorithme utilise l'information du capteur de distance dans une condition. La réponse est une action de moteur qui change la trajectoire quand il y a un obstacle, et continue d'avancer dans le cas contraire.
Pourquoi un objet sans capteur ne peut-il pas s'adapter à son environnement ? Donne une explication avec un exemple.
Voir la réponse
Sans capteur, l'objet ne reçoit aucune information sur ce qui l'entoure et répète toujours la même séquence.
Par exemple, un lampadaire sans capteur de luminosité resterait allumé en plein jour ou nécessiterait un réglage manuel. Le capteur est ce qui permet au programme de réagir à la situation réelle.
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