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capteur instrumentation
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I Gnralits :Les capteurs Tout ou Rien (TOR) dlivrent une information du type binaire. Chaque tat possde une signification dans le contexte du systme.Exemple : prsence absence
On distingue essentiellement- les capteurs de type mcanique- les capteurs lectroniques ( de proximit: cellules photolectriques , inductifs ou capacitifs)
ils sont constitus d'un lment sensible mcanique ou lectrique d'un ou plusieurs contacts
de type NF (normalement ferm = ouverture)ou
de type NO (normalement ouvert = fermeture)
Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
I Gnralits :
Caractristiques gnrales
nature de la dtection(mcanique, optique, inductif,capacitif) distances de dtection tension d'alimentation (valeur, continu ou alternatif) type de raccordement (2 fils ou 4 fils, PNP ou NPN) nombre et types de contacts noyable, non noyable (inductifs ou capacitifs) type de raccordement (vis, connecteur) taille et encombrement mcanique
Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
II Les capteurs mcaniques
principe : Lobjet dtecter touche physiquement llment mobile du capteur.
Le contact ouvre ou ferme le circuit d'information.
Un contact est dit "sec" s'il est libre de potentiel :
le potentiel est donn par la partie oprative.
Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
Utilisation : la dtection de pices machines (cames, butes, pignons...) la dtection de balancelles, chariots, wagons, la dtection directe d'objets, etc.
Les avantages en sont les suivants : scurit de fonctionnement leve : fiabilit des contacts et manuvre positive d'ouverture bonne fidlit sur les points d'enclenchement ( jusqu' 0,01 mm) sparation galvanique des circuits bonne aptitude commuter les courants faibles combine une grande endurance lectrique tension d'emploi leve mise en oeuvre simple grande rsistance aux ambiances industrielles
II Les capteurs mcaniques avantages et utilisation
Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
II Les capteurs mcaniques
Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
Choix du corps:
Normalis CENELEC (Comit Europen de Normalisation ELECtrotechnique)
ou
encombrement rduit, fixe ou embrochable, mtallique (IP65/66/67) ou plastique (IP 65), une ou plusieurs entres de cble, le corps, choisi parmi diverses
versions, permet de s'adapter aux contraintes de montage, aux caractristiques d'environnement (temprature, humidit, poussires,...) et au type de contact recherch ( rupture brusque ou action dpendante).
Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
III Capteurs Electroniques de proximitLes capteurs inductifs : principe La dtection de fait sans contact. Un circuit lectronique effet inductif transforme une perturbation magntique due la prsence de lobjet en commande d'ouverture ou de fermeture statique (par transistor) du circuit d'information. La face sensible cre un champ magntique local. Lorsque l'objet pntre dans le champ magntique, l'oscillateur se met en route et la sortie est active.Dtecte uniquement les mtaux. Courants induits sont appels les Courants de Foucault (Eddy Currents)
Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
pas de contact physique avec l'objet (pas d'usure), possibilit de dtecter la prsence d'objets frachement peints ou de surfaces fragiles cadences de fonctionnement leves en parfaite adquation avec les modules ou les automatismes lectroniques grandes vitesses d'attaque pour la prise en compte d'informations de courte dure produits entirement enrobs dans une rsine, pour une trs bonne tenue aux environnements industriels agressifs produits statiques (pas de pices en mouvement) pour une dure de vie indpendante du nombre de cycles de manuvres visualisation de l'tat de la sortie
Les capteurs inductifs : avantages
Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
III Capteurs Electroniques de proximit
Les capteurs inductifs : choix Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
Outre les donnes du tableau, le choix final prend en compte deux paramtres supplmentaires :
la porte : elle doit tre suprieure la distance de l'objet dtecter
le raccordement : 2 fils (continu ou alternatif) ou 3 fils (continu PNP ou NPN) pour des vitesses de commutation leves
Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
III Capteurs Electroniques de proximit
Les capteurs inductifs
La dtection de fait sans contact. Un circuit lectronique effet capacitif transforme une perturbation lectrique due la prsence de lobjet en commande d'ouverture ou de fermeture statique (par transistor) du circuit d'information.
La face sensible cre un champ lectrique local. Lorsque l'objet pntre dans le champ lectrique, l'oscillateur se met en route et la sortie est active.
Dtecte tout type de matriau
Les capteurs capacitifs : principe
Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
III Capteurs Electroniques de proximit
pas de contact physique avec l'objet (pas d'usure), possibilit de dtecter la prsence de tous types d'objets cadences de fonctionnement leves en parfaite adquation avec les modules ou les automatismes lectroniques grandes vitesses d'attaque pour la prise en compte d'informations de courte dure produits entirement enrobs dans une rsine, pour une trs bonne tenue aux environnements industriels agressifs produits statiques (pas de pices en mouvement) pour une dure de vie indpendante du nombre de cycles de manuvres visualisation de l'tat de la sortie.
Les capteurs capacitifs : avantages
Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
III Capteurs Electroniques de proximit
Les capteurs capacitifs : choix
Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
III Capteurs Electroniques de proximit
Les cellules en barrage sont composes d'un metteur et d'un rcepteur spars.
L'metteur envoie le faisceau vers le rcepteur. Le faisceau est coup par l'objet dtecter.
La distance de dtection peut atteindre 30 m
Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
III Capteurs Electroniques de proximit
Dtecteur barrage: la cellule en barrage
III Capteurs Electroniques de proximitDtecteur Reflex: la cellule reflex
Les cellules reflex sont composes d'un metteur/rcepteur (dans le mme botier) et d'un catadioptre (rflecteur).
L'metteur envoie le faisceau qui revient vers le rcepteur aprs s'tre rflchi sur le catadioptre. L'objet dtecter coupe le faisceau.
Si l'objet dtecter est rflchissant, il convient d'utiliser un systme reflex polaris : le rcepteur n'est pas sensible la lumire renvoye par l'objet
La distance de dtection est 2 3 fois infrieure au systme en barrage.
Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
les cellules dtection directe par proximit sont dotes d'un metteur qui envoie le faisceau. Celui-ci se rflchit directement sur l'objet dtecter lui-mme avant de retourner au rcepteur. Lobjet doit tre rflchissant et guid.
Variante : systme avec effacement de l'arrire plan : la dtection est focalise (par rglage avec un potentiomtre) en un point prcis, vitant ainsi la dtection de l'arrire plan.
La distance de dtection (assez faible) et son efficacit dpendent de la couleur et de la taille de l'objet dtecter.
Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
III Capteurs Electroniques de proximitDtecteur direct
Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
Les cellules photolectriques: avantages
dtection d'objets de toutes formes et de matriaux de toutes natures dtection trs grande distance, sortie statique pour la rapidit de rponse ou sortie relais pour la commutation de charges jusqu' 2 A gnralement en lumire infrarouge invisible, indpendante des conditions d'environnement
III Capteurs Electroniques de proximit
Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
Les cellules photolectriques: choix
Autres critres de choix :
la porte la forme du botier la charge commander le raccordement les fonctions complmentaires (fonction claire ou sombre, temporisation, sortie d'alarme, )
III Capteurs Electroniques de proximit
Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
Le choix d'un dtecteur : critres gnraux
Parmi les principaux et nombreux facteurs qui interviennent dans le choix d'un dtecteur, citons : les conditions d'exploitation, caractrises par la frquence de manuvres, la nature, la masse et la vitesse du mobile contrler, la prcision et la fidlit exiges, ou encore l'effort ncessaire pour actionner le contact la nature de l'ambiance, humide, poussireuse, corrosive ainsi que la temprature le niveau de protection recherch contre les chocs, les projections de liquides le nombre de cycles de manuvres la nature du circuit lectrique le nombre et la nature des contacts la place disponible pour loger, fixer et rgler l'appareil
Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
Le choix d'un dtecteur : critres gnraux
Phase 1 : dtermination de la famille de dtecteurs adapte l'application L'identification de la famille recherche s'effectue par un jeu de questions/rponses chronologiquement poses, portant sur des critres gnraux et fondamentaux s'nonant en amont de tout choix : nature de l'objet dtecter : solide, liquide, pulvrulent, mtallique ou non contact possible avec l'objet distance objet/dtecteur masse de l'objet vitesse de dfilement cadences de manuvre espace d'intgration du dtecteur dans la machine
Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
Le choix d'un dtecteur : dmarche phase 2
Phase 2 : dtermination du type et de la rfrence du dtecteur recherch :
Cette deuxime phase tient compte de paramtres lis, selon les familles, :
l'environnement : temprature, humidit, poussires, projections diverses,... la source d'alimentation : alternative ou continue le signal de sortie : lectromcanique, statique le type de raccordement : cble, bornier, connecteur
Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
Le choix d'un dtecteur : critres gnraux
Parmi les principaux et nombreux facteurs qui interviennent dans le choix d'un dtecteur, citons : les conditions d'exploitation, caractrises par la frquence de manuvres, la nature, la masse et la vitesse du mobile contrler, la prcision et la fidlit exiges, ou encore l'effort ncessaire pour actionner le contact la nature de l'ambiance, humide, poussireuse, corrosive ainsi que la temprature le niveau de protection recherch contre les chocs, les projections de liquides le nombre de cycles de manuvres la nature du circuit lectrique le nombre et la nature des contacts la place disponible pour loger, fixer et rgler l'appareil
Chapitre IIILes Capteurs Tout ou Rien
Le choix d'un dtecteur : critres gnraux
Parmi les principaux et nombreux facteurs qui interviennent dans le choix d'un dtecteur, citons : les conditions d'exploitation, caractrises par la frquence de manuvres, la nature, la masse et la vitesse du mobile contrler, la prcision et la fidlit exiges, ou encore l'effort ncessaire pour actionner le contact la nature de l'ambiance, humide, poussireuse, corrosive ainsi que la temprature le niveau de protection recherch contre les chocs, les projections de liquides le nombre de cycles de manuvres la nature du circuit lectrique le nombre et la nature des contacts la place disponible pour loger, fixer et rgler l'appareil