Qu'est-ce qu'un capteur IoT ? Guide complet des technologies connectées

L’internet des objets se définit par des appareils qui collectent des informations, analysent ces dernières et les traitent pour offrir une réponse adaptée. Concrètement : un capteur envoie des données vers une plateforme via un réseau, pour un faible coût.

Mais qu’appelle-t-on capteur IoT ? Il s’agit d’une technologie plus ou moins complexe qui mesure des données et détecte des changements dans l’environnement. Ainsi, ce petit appareil joue un rôle primordial dans le fonctionnement de l’internet des objets – IoT ou Internet of Things. Il est effectivement capable de déceler les formes d'énergie (lumière, force…) et de les convertir en informations numériques.

Le capteur IoT, véritable technologie de connectivité et intelligence, est donc l’un des trois éléments principaux d’un écosystème IoT. Les réseaux de communication, quant à eux, servent à transporter diverses données. Enfin, le Cloud Computing permet de stocker et d’analyser ces informations. Une véritable infrastructure qui permet d’interconnecter des objets avec les technologies de l’information et de la communication !

Et si les technologies connectées vous assistaient dans l’exercice de votre activité ? S’il existe plusieurs types de capteurs, ces derniers possèdent trois atouts principaux dans le domaine de l’industrie :

• La surveillance des actifs et la collecte des données en continu,
• Un prix relativement faible,
• Une communication facilitée avec d'autres systèmes informatiques.

Traçabilité, monitoring, traitement de données… Grâce au capteur IoT, place à l’automatisation et à l’accès 24h/24 aux données de vos équipements ! En effet, il relie le périphérique intelligent et l’environnement tout en exerçant une influence sur ce dernier : un véritable confort et un quotidien plus facile pour l’entreprise, aussi bien dans le secteur industriel que dans un autre domaine d’activité.

Les capteurs connectés trouvent leur utilité dans de nombreux domaines. Dans l'industrie, ils permettent la surveillance en temps réel des équipements et l'optimisation des processus. Les applications s'étendent de la maintenance prédictive à la gestion énergétique, en passant par le contrôle qualité et la sécurité des installations.

Vous souhaitez simplifier la connexion des systèmes existants dans les industries à l'Internet des objets ? Le capteur IoT est votre allié ! Les capteurs IoT se déclinent en plusieurs catégories selon leurs fonctions spécifiques pour surveiller différents paramètres environnementaux et industriels.

Les technologies de l’internet industriel des objets (IIoT ou Industrial Internet Of Things) doivent reposer sur des capteurs de pointe, car l’automatisation reste un point essentiel à développer dans les futures technologies industrielles. Des capteurs de température aux détecteurs de vibrations, chaque type est conçu pour optimiser des applications précises dans l'Internet des Objets.

Température et humidité

Les capteurs de température et d’humidité figurent parmi les plus répandus dans l’industrie. Ils assurent le suivi de paramètres essentiels au bon fonctionnement des équipements et à la qualité des produits. Ils trouvent leur place :

• dans les chaînes du froid ;
• dans les armoires électriques ;
• dans les salles blanches ;
• dans les ateliers de production.

Connectés à une plateforme IoT, ces capteurs détectent des écarts de température ou d’humidité anormaux et permettent de prévenir des risques de surchauffe, de condensation ou de dégradation de composants sensibles.

Pression et débit

Les capteurs de pression et de débit interviennent dans le** pilotage des réseaux de fluides **(eau, air, gaz, huile…). Ils permettent de :

• contrôler la conformité des installations dans le respect de normes de pression ou de débit ;
• détecter des pertes de charges, des surpressions ou des fuites ;
• garantir la régularité des flux dans les circuits hydrauliques ou pneumatiques.

La pression est mesurée, en bar ou en Pascal par la déformation d’une membrane située dans le capteur. Couplés à une solution IoT, les capteurs remontent des alertes en cas de variation soudaine du débit ou de la pression, signalant un bouchon, une fuite, un écoulement anormal ou un dysfonctionnement. Ces capteurs permettent également de réduire les arrêts de production grâce à la maintenance conditionnelle (les techniciens peuvent anticiper le changement des pièces avant la panne).

Vibrations et bruit

La surveillance vibratoire est l’un des piliers de la maintenance prédictive. Les capteurs IoT dédiés aux vibrations ou au bruit **de composants mécaniques **(roulements, engrenages, moteurs, pompes…). Une variation de fréquence, de couple ou d’amplitude peut en effet signaler un désalignement, un déséquilibre ou un défaut d’assemblage.

Connectés à une solution de supervision, ces capteurs aident les équipes à planifier les interventions de maintenance avant qu’une panne ne survienne.

Consommation énergétique

Les capteurs dédiés au suivi énergétique mesurent la consommation en électricité, gaz, eau ou air comprimé. Installés sur les machines, sur les lignes de production ou les bâtiments, ils repèrent les équipements les plus énergivores et identifient les dérives. Les données collectées s’intègrent aisément dans une démarche d’amélioration continue ou de certification énergétique (ISO 50001). À grande échelle, elles participent à la réduction de l’empreinte carbone et des coûts d’exploitation.

Usure des pièces mécaniques

Certains capteurs IoT surveillent spécifiquement l’état d’usure des composants mécaniques en mesurant par exemple l’élongation d’une courroie, le frottement sur un axe ou encore la corrosion sur des pièces métalliques. Ces informations permettent de **planifier l’entretien ou le remplacement **des éléments avant sa défaillance.

En associant ces données à l’historique d’utilisation et aux conditions de fonctionnement, les responsables de maintenance peuvent affiner leurs stratégies de remplacement et allonger la durée de vie des équipements.

Compacité

Un capteur devra être suffisamment compact afin de se fondre le plus discrètement possible dans l’architecture des appareils ou des équipements qu’il équipe sans perturber leur fonctionnement, augmenter leur encombrement ou les alourdir. Ainsi, un capteur monté sur le moyeu de la roue du vélo pour mesurer la puissance développée par le cycliste ne doit pas obliger ce dernier à réaliser davantage d'effort ni augmenter significativement le poids du vélo. De même, les performances d'un roulement instrumenté ne devront pas être amoindries par le capteur intégré destiné à mesurer le nombre de révolutions, les déplacements angulaires, la vitesse, le sens de rotation, la position relative et l'accélération.

Traitement embarqué

Le capteur doit être associé à une électronique qui permet la réalisation de certains traitements embarqués pour fournir en temps réel les résultats permettant de prendre rapidement la décision appropriée ou de commander un actionneur de façon pertinente. Un capteur de température doit non seulement effectuer des mesures mais être associé à une unité de conditionnement et de traitement du signal afin d'être capable de suivre l'évolution des valeurs mesurées et d'envoyer des notifications lorsque des seuils d'alerte prédéfinis par l'utilisateur sont dépassés.

Robustesse

Les capteurs doivent être conçus afin de fonctionner dans une variété de conditions environnementales (température, pression, vibration, humidité, etc.). Ils doivent être intégrés dans des boîtiers suffisamment robustes pour supporter des chocs et des vibrations. On ne peut évidemment pas fixer sur le manche d'une raquette de tennis n'importe quel capteurs destinés aux calcul de métriques de performances du joueur (types de coups, puissance, vitesse de balle...). Ces capteurs doivent résister aux chocs et aux vibrations engendrés par la frappe de la balle. Des sondes de pression et de température installées sur une pompe ou des capteurs de vibrations installés sur un moteur devront quant à eux être protégés contre la poussière, les projections d'eau (voire d'huile) et être à même d'opérer sur une plage de températures étendue.

Autonomie

Les capteurs IoT doivent consommer le moins possible d’énergie pour éviter le changement fréquent de batteries ou ne pas nécessiter l’augmentation de la puissance du système d’alimentation de l’équipement ou de l’appareil sur lequel ils sont installés. Bien que les développements en matière de gestion d’énergie permettent aux circuits électroniques de fonctionner plus longtemps en étant alimenté par batterie, l'autonomie de cette dernière ne sera pas infinie. Les solutions de collecte d’énergie constituent un moyen d'alimentation complémentaire. Elles peuvent alimenter les capteurs en convertissant l’énergie ambiante locale en énergie électrique utilisable. Les sources d’énergie ambiante peuvent être la lumière, les différences de température, les vibrations mécaniques, les signaux RF transmis, ou toute source susceptible de produire une charge électrique par l’intermédiaire d’un transducteur. Ces sources d’énergie peuvent être converties en énergie électrique en utilisant un transducteur approprié, comme un générateur thermoélectrique (TEG) pour un différentiel de température, un élément piézoélectrique pour des vibrations, une cellule photovoltaïque pour les rayonnements solaires, et même de l’énergie galvanique pour de l’humidité. Ces sources d’énergie peuvent alimenter les capteurs IoT ou servir de support à la batterie.

Valeurs mesurées

Le capteur doit être sélectionné d'une part en fonction du paramètre physique ou chimique à mesurer (température, pression, vibrations, chocs, accélération, humidité, couple, CO2, pH, etc.) mais également selon la plage de mesure et l'incertitude de mesure répondant aux exigences de l'application IoT. L'étendue de mesure d'une sonde de température peut par exemple être de -50 à +260 °C pour un capteur alors qu'elle sera de -40 …+150 °C pour un autre. Bien entendu, chaque type de capteur présentera une incertitude qui lui est propre et qui peut évoluer selon la valeur mesurer. L’erreur de mesure d'une sonde, dont l'étendue de mesure se situe entre -50 °C et +125 °C, peut notamment rester à l’intérieur de la limite définie de +- 0,2 °C (entre - 25 °C et +80 °C) et de +- 0,4 °C dans l’étendue de mesure restante. Outre les grandeurs à mesurer indispensables à l'application IoT, l'étendue de mesure et la précision attendue, il faut déterminer l’endroit idéal où les mesures doivent être effectuées et quel est leur objectif.

Fiabilité

es applications IoT doivent exploiter des capteurs qui sont fiables dans le temps du point de vue de la justesse de la mesure. La confiance dans la qualité métrologique est un enjeu majeur. Il faut s'assurer de la performance de l’électronique de mesure sur une longue durée. Le vieillissement de l'électronique ne doit pas conduire à la dérive des mesures. Pour ce faire, le capteur devrait pouvoir s'auto-contrôler et être à même de fonctionner pendant des années dans un environnement présentant des contraintes sévères en termes de température, d'humidité, de vibrations, d'interférences électromagnétiques… L’erreur de mesure doit être maîtrisée. Les valeurs mesurées doivent être justes et fidèles pour garantir la pertinence des actions ou des décisions dont elles dépendent.

Connectivité

La connectivité représente un aspect fondamental des capteurs IoT. Ces appareils utilisent différentes technologies de communication pour transmettre leurs données vers les plateformes de traitement. L'efficacité d'un capteur dépend de sa capacité à communiquer de manière fiable avec l'infrastructure IoT tout en optimisant sa consommation énergétique.

Précision des capteurs

La précision des mesures constitue un critère essentiel dans le choix des capteurs IoT. Les technologies actuelles permettent d'obtenir des données de plus en plus précises, essentielles pour la prise de décision et l'automatisation des processus. La fiabilité des capteurs détermine directement la qualité des analyses et des actions qui en découlent.

Si l’analyse et le Big Data se présentent comme les «cerveaux» de l’IIOT, les capteurs, de leur côté, sont vus comme le système nerveux de cet écosystème. Alors, mieux vaut faire le bon choix pour ces derniers !

Bien analyser ses besoins au préalable

La sélection des capteurs IoT nécessite une analyse approfondie des besoins spécifiques. Il faut considérer plusieurs facteurs : le type de données à collecter, l'environnement d'utilisation, la fréquence des mesures, et la compatibilité avec les systèmes existants. Le choix doit également tenir compte des contraintes techniques et des objectifs de performance.

Pour bien choisir les capteurs IoT dont vous avez besoin, il est d’abord recommandé d’appréhender ses besoins, les usages prévus pour ces éléments et le budget alloué. Aussi, mieux vaut s’astreindre à d’importants protocoles de tests avant d’acheter un grand nombre de capteurs.

Les critères de choix

Il existe différents types de capteurs IoT avec une **certaine variation de prix, **allant de quelques centimes d’euros à plusieurs dizaines, voire centaines d’euros.

Les critères suivants entrent en jeu dans le choix d’un capteur IoT :

• la résistance électrique du capteur (qui s’exprime en Ohm) et le voltage;
• la qualité de fabrication, en particulier celle des connecteurs;
• l’environnement dans lequel il sera installé (résistance aux variations de températures, objet à connecter fixe ou mobile…);
• les types de signaux à capter, qu’il s’agisse de sons ou de vibrations;
• le degré de précision de la mesure;
• la fréquence de collecte des données.

L'écosystème IoT repose sur une grande variété de capteurs intelligents, chacun conçu pour répondre à des besoins spécifiques. Les capteurs de température constituent la base de nombreuses applications, permettant une surveillance précise des environnements industriels et domestiques. Les capteurs d'humidité et de pression complètent souvent ces dispositifs, créant des systèmes de monitoring complets. Dans les projets IoT plus complexes, les capteurs optiques et de mouvement s'intègrent aux systèmes de sécurité, tandis que les capteurs de proximité et de détection de gaz assurent la sécurité des installations.

L’interconnexion des capteurs IoT pour optimiser les processus

La plateforme IoT joue un rôle central dans la collecte et l'analyse des données provenant de ces différents types de capteurs. Les données collectées sont converties en informations exploitables, permettant une prise de décision éclairée. Par exemple, dans un environnement industriel, les capteurs de température peuvent alerter en temps réel sur des anomalies, tandis que les capteurs de vibration surveillent l'état des machines. Les solutions IoT modernes permettent également d'interconnecter ces différents capteurs, créant un véritable réseau intelligent capable d'optimiser automatiquement les processus.

La connectivité IoT ne se limite pas à la simple collecte de données. Les capteurs intelligents peuvent désormais communiquer entre eux, partager des informations et déclencher des actions automatisées. Cette intelligence distribuée transforme les simples dispositifs IoT en véritables systèmes autonomes, capables d'adapter leur comportement en fonction des conditions environnantes. Le choix des capteurs devient ainsi crucial dans la conception d'un projet IoT performant, nécessitant une analyse approfondie des besoins et des contraintes spécifiques à chaque application.

L’intégration des capteurs IoT dans les écosystèmes de maintenance connectée

Dans le cadre d’une stratégie de maintenance connectée, les capteurs IoT jouent un rôle pivot. Ils alimentent en données les plateformes numériques de supervision, les GMAO (gestion de maintenance assistée par ordinateur) ou les jumeaux numériques en fournissant des informations continues sur l’état de fonctionnement des équipements. Cette intégration repose sur une architecture technique robuste qui combine des capteurs intelligents, des passerelles de communication, des réseaux sans fil industriels (LPWAN, Wi-Fi industriel, Zigbee, LoRaWAN…) et des interfaces logicielles compatibles.

Les capteurs doivent pouvoir fonctionner en conditions contraignantes (poussière, vibrations, chaleur, humidité…) et transmettre les données en temps réel ou selon des seuils définis, avec une consommation énergétique minimale. Leur compatibilité avec les protocoles de communication standardisés (Modbus, OPC UA, MQTT…) garantit l’interopérabilité avec les systèmes existants. Le choix de l’architecture dépend des équipements, de la couverture réseau et du volumes de données à traiter.

Intégrés dans un écosystème bien conçu, ces capteurs intelligents permettent de passer d’une maintenance réactive à une maintenance prédictive, en déclenchant automatiquement des alertes, des ordres d’intervention ou des analyses de tendances. Ils contribuent ainsi à :

• réduire les arrêts non planifiés, toujours coûteux et contraignants ;
• améliorer la durée de vie des équipements ;
• optimiser les ressources humaines et matérielles mobilisées pour la maintenance.

Quand Internet et les industries se rencontrent… Le capteur IoT, la bonne idée pour devenir une Smart Industry ! Grâce aux objets connectés, améliorez la performance de vos machines, supervisez vos installations et diminuez vos coûts d’exploitation.