Un signal logique ou tout ou rien (T.O.R.) ou encore binaire ne peut prendre que 2 états différents qu'on traduit par un 0 et un 1. Les capteurs qui délivrent ce type de signal sont appelés détecteurs.
Signal analogique
Un signal analogique varie de façon continue dans le temps et peut prendre une infinité de valeurs. Un capteur analogique fournit donc en sortie un signal électrique qui est l'image de la grandeur qu'il mesure.
Signal numérique
Un signal numérique est un signal qui ne peut prendre qu'un nombre défini de valeurs qu'on code généralement par un chiffre binaire composé d'une succession de 0 et de 1. Les capteurs qui délivrent ce type de signal sont appelés codeurs.
Un signal est dit périodique s'il se répète à intervalles réguliers dans le temps.
Fréquence d'un signal
La fréquence d'un signal est le nombre de fois où il se répète par unité de temps. L'unité légale est le hertz (Hz). 1 Hz = 1 s-1.
Période d'un signal
La période d'un signal est la durée du motif de base qui se répète dans le temps. Elle s'exprime généralement en secondes.
Relation entre période et fréquence
La période et la fréquence sont l'inverse l'une de l'autre :
Fréquence = 1 / Période
Période = 1 / Fréquence
Rapport cyclique
Sur un signal ne pouvant prendre que 2 niveaux, on appelle rapport cyclique le ratio, sur une période, entre le temps à un niveau donné et la période du signal. On l'exprime généralement en % et il peut varier de 0 % à 100 %.
Nous comptons en générale dans une base décimale, c'est à dire comportant 10 chiffres de base de 0 à 9, inspirée par les 10 doigts de nos mains.
Base binaire
Les ordinateurs et appareils numériques effectuent leurs opérations dans une base binaire, c'est à dire ne comportant que 2 chiffres 0 et 1. Cette base simple a l'avantage d'être peu sensible aux erreurs, mais les nombres ainsi formés peuvent être très longs.
Base hexadécimale
Pour interpréter les données binaires avec des chiffres plus courts on utilise généralement une base hexadécimale à 16 chiffres. On utilise alors les 10 chiffres décimaux de 0 à 9 auxquels on ajoute 6 lettres de A à F.
Correspondance des bases de numération
Voici la correspondance des premiers nombres dans chacune des bases de numération :
En logique combinatoire, on effectue des opérations uniquement sur des variables logiques ne pouvant prendre que 2 états logiques : 1 ou 0 (VRAI ou FAUX).
Variables d'entrée et de sortie
On distingue les variables d'entrée (cause) notées en minuscule et les variables de sortie (conséquence) notées en majuscule. En logique, l'égalité S = e signifie « si e alors S », e étant la cause, S la conséquence. S = e n'est donc pas équivalent à e = S.
Exemple
La relation « Si l'interrupteur i est enclenché, alors le moteur M tourne » s'écrit : M = i
Opérateurs de base
Les opérateurs de base en logique sont NON (noté /), OU (noté +), ET (noté .).
Opérateur NON (/)
/1 = 0
/0 = 1
L'opérateur NON donne en sortie l'inverse de l'entrée.
Exemple d'utilisation de l'opérateur NON
Un compresseur (C) doit se couper lorsque le capteur de pression (p) détecte que la pression d'air comprimé dans l'accumulateur est supérieure à 6 bars :
C = /p (C = NON p)
Opérateur OU (+)
0 + 0 = 0
0 + 1 = 1
1 + 0 = 1
1 + 1 = 1
L'opérateur OU donne 1 seulement si au moins une des entrées est à 1.
Exemple d'utilisation de l'opérateur OU
Une alarme incendie (A) doit se déclencher si le détecteur de fumée (f) envoie un signal OU si un déclencheur manuel (m) est brisé :
A = f + m (A = f OU m)
Opérateur ET (.)
0 . 0 = 0
0 . 1 = 0
1 . 0 = 0
1 . 1 = 1
L'opérateur ET donne 1 seulement si toutes les entrées sont à 1.
Exemple d'utilisation de l'opérateur ET
Une lampe crépusculaire (L) doit s'allumer s'il fait nuit (n) ET qu'un mouvement est détecté (m) :
L = n . m (L = n ET m)
Propriétés des opérateurs
Les opérateurs ET et OU sont commutatifs :
a + b = b + a
a . b = b . a
Les opérateurs ET et OU sont distributifs l'un sur l'autre :
Les détecteurs électromécaniques sont appelés aussi interrupteurs de position. C'est le contact de l'objet à détecter sur le dispositif d'attaque (galet, tige, poussoir...) qui établit un contact électrique.
Détecteurs magnétiques
Les détecteurs magnétiques sont généralement des Interrupteurs à Lame Souple (ILS) qui se composent d'une lame souple en acier à l'intérieur d'une ampoule de verre. Dès qu'on approche un aimant de ce capteur, la lame se colle pour établir un contact électrique.
Détecteurs photo-électriques
Les détecteurs photo-électriques ou optiques se composent d'un émetteur et d'un récepteur de rayon lumineux (ou infrarouge). Si l'objet à détecter renvoie ou coupe le rayon lumineux, un signal électrique est émis.
Détecteurs inductifs
Les détecteurs inductifs émettent un champ électromagnétique qui est perturbé par la proximité d'une pièce métallique. Cette perturbation commande alors l'ouverture ou la fermeture d'un contact électrique.
Détecteurs capacitifs
Un détecteur capacitif se comporte comme un condensateur dont la capacité est modifiée par la proximité d'un objet. Ce détecteur détecte tous type de matériaux, solides ou liquides, mais à une très courte distance (quelques mm).
Détecteurs à ultrason
Un détecteur à ultrason émet une onde sonore à haute fréquence dont l'écho sur l'objet à détecter revient ou non sur un récepteur.
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