Capteurs

Les capteurs

1- Définition :

Un capteur est un organe de prélèvement d’information qui élabore à partir d’une grandeur physique (information entrante) une autre grandeur physique de nature différente (information sortante : très souvent électrique). Cette grandeur, représentative de la grandeur prélevée, est utilisable à des fins de mesure ou de commande.

2-    Caractéristiques d’un capteur :

·         L’étendue de la mesure : C’est la différence entre le plus petit signal détecté et le plus grand perceptible sans risque de destruction pour le capteur.

·         La sensibilité : ce paramètre caractérise la capacité du capteur à détecter la plus petite variation de la grandeur à mesurer. C’est le rapport entre la variation ∆V de signal électrique de sortie pour une variation donnée ∆Ψ de la grandeur physique d’entrée :  S = ∆V/∆ Ψ

·         La fidélité : Un capteur est dit fidèle si le signal qu’il délivre en sortie ne varie pas dans le temps pour une série de mesures concernant la même valeur de la grandeur physique Ψ d’entré. Elle caractérise l’influence du vieillissement.

·         Le temps de réponse : C’est le temps de réaction d’un capteur entre la variation de la grandeur physique qu’il mesure et l’instant ou l’information est prise en compte par la partie commande.

     2- Capteurs logiques (Tout Ou Rien : TOR) :

Ils génèrent un signal de type binaire (donc deux états). L’avantage est qu’ils sont peu coûteux mais ils sont spécialisés dans un type précis de mesure. Par exemple ils peuvent dire si une pièce est présente ou non, si le tapis roulant est bien en fonctionnement, si l’appareil se trouve à 20 cm ou pas d’un mur. Ils ne permettent pas de mesurer sur toute une plage.

3-1 Capteur avec contact :

Ce type de capteur est constitué d’un contact électrique qui s’ouvre ou se ferme lorsque l’objet détecté actionne par contact un élément mobile du capteur (dispositif d’attaque). Les  gammes de ce type de capteur sont très variées ; elles sont fonction des problèmes posés par leur utilisation.

Ainsi, la tête de commande et le dispositif d’attaque sont déterminés à partir de :

·         La forme de l’objet : came 30°, face plane ou forme quelconque :

·         La trajectoire de l’objet : frontale, latérale ou multidirectionnelle ;

·         La précision de guidage. 

3-2 Capteurs sans contact :

Les capteurs sans contact ou de proximité détectent à distance et sans contact avec l’objet dont ils contrôlent la position. Un contact électrique s’ouvre alors ou se ferme en fonction de la présence ou du non présence d’un objet dans a zone sensible du capteur.

A l’inverse des capteurs avec contacts, les capteurs de proximité sont des détecteurs statiques (pas de pièce mobile) dont la durée de vie est indépendante du nombre de manœuvres. Ils ont aussi une très bonne tenue à l’environnement industriel (atmosphère polluante).

Le choix d’un détecteur de proximité dépend :

•   De la nature du matériau constituant l’objet à détecter,
•   De la distance de l’objet à détecter,
•   Des dimensions de l’emplacement disponible pour implanter le détecteur.

Capteurs inductifs :

La technologie des détecteurs de proximité inductifs est basés sur la variation d’un champ magnétique à l’approche d’un objet conducteur du courant électrique. Leur usage es uniquement réservé à la détection d’éléments métalliques dans les secteurs de la machine outil, l’agroalimentaire la robotique, et les applications de l’usinage, la manutention, l’assemblage, le convoyage.

Fig.  Détecteur de proximité inductifs 

Caractéristiques : 

·         Portée nominale qui définit la zone de détection. Elle dépend de l’épaisseur de l’objet et peut aller jusqu’à 50mm

•      Tension d’alimentation de 12 à 48V continu et de 24 à 240V alternatif. 
•     Technique de raccordement 2 fils et 3 fils

Les détecteurs inductifs existent suivant différents modèles ; ceci en fonction de leur mode de raccordement comme c’est illustré à la figure 6 :

•   2 fils avec courant continu ou alternatif ;
•   3 fils avec courant continu type PNP ou NPN, en fonction de l’électronique interne.

Fig. Technique de raccordement des capteurs inductifs et capacitifs

La technologie des détecteurs de proximité capacitifs est basée sur la variation d’un champ électrique à l’approche d’un objet quelconque. ils  permettent de détecter tout type d’objet dans les domaines de l’agro-alimentaire, de la chimie, de transformation des matières plastiques, du bois et des matériaux de construction.

Capteurs capacitifs :

La technologie des détecteurs de proximité capacitifs est basée sur la variation d’un champ électrique à l’approche d’un objet quelconque. Ils permettent de détecter tout type d’objet dans les domaines de l’agro-alimentaire, de la chimie, de la transformation des matières plastique, du bois et des matériaux de construction

Fig. Détecteur de proximité capacitif.

Caractéristiques :

·         Portée nominale qui définit la zone de détection. Elle dépend de l’épaisseur de l’objet et peut aller jusqu’à 50mm

·         Tension alimentation de 12Và 48V continu et de 24 à 240V alternatif

·         Technique de raccordement 2 fils et 3 fils.

Capteur magnétique :

Principe de fonctionnement :

Un interrupteur à lame souple est constitué d’un corps (2) à l’intérieur duquel est placé un contact électrique métallique souple (1) sensible aux champs magnétiques.

Lorsqu’un champ magnétique (4) est dirigé sur la face sensible (3) du capteur, le contact s’établit entre les deux bornes du capteur. Ce type de détecteurs est souvent monté directement sur le corps de vérins en tant que fin de course (dans ce type de montage, le piston de vérin est magnétisé)

Caractéristique générales :

Symbole :

 

Portée nominale : Dépend de l’amplitude du champ magnétique de l’objet à détecter. 

Tension d’alimentation : 10 à 30 V DC.

Applications :

3-3 Capteurs photoélectriques à distance :

Un détecteur photoélectrique se compose essentiellement d’un émetteur de lumière (diode électroluminescente) associée à un récepteur sensible à la lumière reçue (phototransistor). Une diode électroluminescente émet de la lumière lorsqu’il est traversé par un courant électrique. Il y a détection quand la cible pénètre dans la faisceau lumineux émis par le détecteur et modifie la lumière reçue par le récepteur pour provoquer un changement d’état de la sortie.

 
 

Détecteurs de type barrage :

 

Principe de fonctionnement :

Un détecteur de type barrage est composé d’un émetteur de lumière associé à un récepteur photosensible.

Dans le cas de système barrage, les deux composants sont indépendants et placés l’un objet dans le champ du capteur délivre alors un signal.

Caractéristiques générales :

Portée nominale : jusqu’à 50 m pour le type barrage.

Tension d’alimentation : 20 à 264 V AC ; 10 à 30V DC.

Détecteurs de type proximité :

 

Un détecteur photoélectrique de type proximité est composé d’un émetteur de lumière associé à un récepteur photosensible.

Dans le cas du système proximité, les  deux composants sont placés dans le même boîtier et c’est l’objet à détecter qui renvoie le faisceau lumineux vers le récepteur.

La présence d’un objet suffisamment réfléchissant dans le champ du capteur réfléchit le faisceau lumineux et le récepteur  délivre alors un signal.

 

Caractéristique générales :

Protée nominale : de 0.005 à 2 m.

Tension d’alimentation : 20 à 264V AC ; 10 à 30V DC

                Détecteurs de type réflex :

Un détecteur photoélectrique de type réflex est composé d’un émetteur de lumière associé à un récepteur photosensible.

Dans le cas du système réflex, les deux composants sont placés dans le même boîtier et c’est un réflecteur qui renvoie le faisceau lumineux vers le récepteur délivre alors un signal.

Caractéristiques générales :

Portée nominale : jusqu'à 15 m

Tension d’alimentation : 20 à 264V AC ; 10 à 30V DC