GPA668 Capteurs et actionneurs cours #2

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1 GPA668 Capteurs et actionneurs cours #2 Aujourd hui: Capteurs Tout ou Rien; 2 La distance nominale : Est la distance a laquelle le capteur est conçu pour travailler et en mesure de différencier présence et absence. Ce paramètre du capteur est défini par le fabricant. La distance effective de détection : Est la zone de détection qui se situe entre la distance de détection nominale et la distance de détection la plus défavorable. 1

2 3 L hystérésis : Est la différence entre le point d activation lors du rapprochement et le point de désactivation lors de l éloignement. Cette valeur est habituellement exprimée en pourcentage. L hystérésis est un paramètre nécessaire dans les capteurs digitaux. 4 La répétabilité: Est la capacité du toujours détecter un objet à la même distance à tout moment. Habituellement exprimé en pourcentage de la distance nominale de détection. 2

3 5 La fréquence de commutation : Est le nombre de commutations que le capteur peut faire par seconde. C est de façon relative la vitesse du capteur. 6 Le temps de réponse: Est le temps qui s écoule entre le changement physique à l entrée et le changement physique à la sortie du capteur. À noter que régulièrement ce temps n est pas le même pour un passage de «OFF à ON» que pour un passage de «ON à OFF». 3

4 7 Détecteurs de position (de fin de course) Source: 8 Détecteurs de position 4

5 9 Est un dispositif électromécanique qui se compose d un actionneur lié mécaniquement à un ensemble de contacts. 10 LE mécanisme est habituellement sans rebond pour éviter les problèmes dans la logique. 5

6 Détecteurs de position 11 Capteur de présence Reed (détection d un champ magnétique) Un interrupteur reed ou interrupteur à lames souples est un interrupteur magnétique dont les deux contacts sont en ferronickel, souvent protégés par une couche d'or et de zinc, et sont magnétisés placés dans une bulle de verre contenant du diazote en général. En temps normal, les 2 contacts sont éloignés d'une dizaine de micromètres environ, mais sous l'effet d'un champ magnétique, ils se rapprochent jusqu'à la fermeture de l'interrupteur. Il existe aussi des interrupteurs bicontacts qui permettent de déterminer le sens du champ magnétique

7 13 Les avantages mécaniques des détecteurs de fin de course sont les suivants : Facilité d utilisation Fonctionnement visible simple Boîtier durable Bonne étanchéité, offrant un fonctionnement fiable Résistance élevée aux différentes conditions ambiantes rencontrées dans l industrie Répétabilité élevée Fonctionnement à ouverture positive des contacts (certains modèles) Les avantages électriques des détecteurs de fin de course sont les suivants : Ils sont adaptés à la commutation de charges plus élevées que d autres technologies de détecteurs (5 A à 24 V c.c. ou 10 A à 120 V c.a. typiquement, moins de 1 A pour les détecteurs de proximité ou photoélectriques) Immunité aux interférences électriques Immunité aux interférences radio (talkies-walkies) Pas de courant de fuite Chute de tension minimale Fonctionnement normalement ouvert ou normalement fermé simple 14 Les inconvénients des interrupteurs de fin de course sont les suivants : Durée de vie des contacts plus courte qu avec les technologies à circuits intégrés Usure des pièces mécaniques Toutes les applications ne peuvent pas utiliser une détection par contact 7

8 Est un dispositif à circuits intégrés conçus pour détecter la réflexion de sa source lumineuse. Ainsi, le système détecte si le faisceau lumineux est présent ou non. Les détecteurs photoélectriques permettent une détection précise des objets sans contact physique. Il existe une large gamme de détecteurs photoélectriques. Chacun offre une combinaison unique de performances de détection, de caractéristiques de sortie et d options de montage. 8

9 Principe de fonctionnement (Spectre des fréquences) 18 Un détecteur à proximité photo-électrique comporte cinq composantes principales: Émetteur Détecteur de lumière Lentilles Circuit de logique Circuit de sortie 9

10 19 Circuit émetteur de rayonnement 20 Circuit récepteur de rayonnement 10

11 21 Il existe plusieurs types de capteur photoélectrique, les plus communs sont : Proximité (diffuse) Réflex Barrage Méthodes de détection possibles 22 Méthode de la barrière; Méthode rétro-réflective (polarisé ou non); Méthode diffuse; Méthode du champ-fixe; Méthode spéculaire. 11

12 Réponse spectrale de la fibre optique 23 Marge de fonctionnement 24 Caractéristique importante: EXCESS GAIN (en anglais) Pour aider à choisir un capteur convenable avec l environnement. 12

13 Marge de fonctionnement 25 Marge de fonctionnement (barrière) 26 13

14 Marge de fonctionnement (rétroréflective) 27 Marge de fonctionnement (diffuse) 28 14

15 Contraste 29 Caractéristique importante: CONTRASTE Contraste 30 15

16 Réflectivité 31 Patrons des champs de détection (barrière) 32 16

17 Patrons des champs de détection (rétroréflective) 33 Patrons des champs de détection (diffuse) 34 17

18

19 37 Détecteur de proximité capacitif 38 Principe de fonctionnement Champs électriques 19

20 39 Est un dispositif à circuits intégrés conçus pour détecter des objets métalliques, non métalliques, solides ou liquides. La nature sans contact de leurs technologies et sans pièces mobiles permet d éviter l usure et le bris de composantes. Le dispositif détecte la variation de capacité causée par l approche d un objet externe au capteur, cette variation active une oscillation, quand l oscillation est significative, la sortie du capteur est activée. 40 Un détecteur à proximité capacitive comporte quatre composantes principales: Sonde ou plaque capacitive Oscillateur Circuit déclencheur Circuit de sortie Potentiomètre de réglage 20

21 41 Un détecteur de proximité capacitif peut être classé comme blindé «shield» ou non blindé Les capteurs blindés sont dotés d un anneau blindé entourant a sonde. Ceci concentre le champ électrostatique vers l avant de la face du détecteur. Portée du détecteur 42 La portée dépend aussi de la constante diélectrique de la cible à détecter. 21

22 Portée du détecteur 44 Avec blindage Sans blindage 22

23 45 Les avantages des détecteurs de proximité capacitifs sont les suivants : 1. La détection des métaux et des objets non métalliques, des liquides et des solides 2. La possibilité de «voir au travers» de certains matériaux (boîtes de produit) 3. Présence de circuits intégrés, longue durée de vie 4. Nombreuses configurations de montage Les inconvénients des détecteurs de proximité capacitifs sont les suivants : 1. Les distances de détection courtes (2,5 cm ou moins) varient fortement selon le matériau à détecter 2. Très sensibles aux facteurs d environnement l humidité des climats côtiers/marins peut affecter la sortie de détection 3. Très mauvaise sélectivité sur la cible le contrôle de ce qui passe près du détecteur est essentiel Détecteur de proximité inductive 46 23

24 47 Principe de fonctionnement Courants de Foucault 48 Un détecteur de proximité inductif peut être classé comme blindé «shield» ou non blindé Les capteurs blindés sont dotés d un anneau blindé entourant le noyau et la bobine. Ceci concentre le champ électromagnétique vers l avant de la face du détecteur. Dans les détecteurs à boîtier métallique, le boîtier possède souvent ce blindage. 24

25 49 Est un dispositif à circuits intégrés conçus pour détecter des objets métalliques. La nature sans contact de leurs technologies et sans pièces mobiles permet d éviter l usure et le bris de composantes. La détection se fait lorsqu une pièce métallique vient perturber l oscillateur à neutralisation par courant de Foucault

26 Portée du détecteur 51 Elle dépend aussi du métal de la cible: 52 Sans blindage Avec blindage 26

27 53 Les avantages des détecteurs de proximité inductifs sont les suivants : 1. Non affectés par l humidité 2. Non affectés par les environnements poussiéreux/sales 3. Pas de pièces mobiles/pas d usure mécanique 4. Pas de dépendance par rapport à la couleur 5. Moins de dépendance par rapport à la surface qu avec d autres technologies de détection 6. Pas de zone aveugle (25 μm à 60 mm) Les inconvénients des détecteurs de proximité inductifs sont les suivants : 1. Ils ne détectent que la présence de cibles métalliques 2. Leur plage de fonctionnement est plus faible que celle d autres technologies de détection 3. Ils peuvent être affectés par des champs électromagnétiques intenses Capteur de proximité ultrasonique 54 27

28 55 Perpendicularité de la surface 56 Champ d émission 28

29 Montage de plusieurs détecteurs de proximité ultrasoniques 57 *Existe en version capteur de proximité: Sortie analogique est fonction de la distance. Norme IP (indice de protection) des boîtiers Le premier terme défini le degré de protection au pénétration solide et le 2 e chiffre le degré de protection à la partie liquide

30 Norme NEMA 59 La norme NEMA (National Electrical Manufacturers Association) L indice NEMA (norme NEMA 250) est principalement utilisé aux États-Unis et au Canada alors que l indice IP (norme IEC 60529) est utilisé dans le reste du monde. Symbolique dans les plans 60 ation.pdf 30

31 Identifications dans un plan électrique (exemple..) 61 Types de branchements classiques 3 fils: NPN (Drain ou Sink): 62 PNP (Source): 31

32 63 Références Notes de cours: chapitre 2 Questions: chapitre 3 32