Mesure de position et de vitesse. Contrairement aux capteurs vue dans le chapitre précédent on recherche ici une information analogique ou numérique image de la position de l'objet à contrôler. 1) Capteur potentiométrique de distance On utilise une résistance fixe bobinée ou une piste conductrice. Un curseur est lié mécaniquement à la pièce en déplacement et est placé en contact avec cette résistance. On mesure alors la tension sur le curseur. R $?<5>/<5 = Q "!! # %! " $ # # & %! " $"# #" # " $ $ $ & %! # $ % On peut aussi utiliser un potentiomètre angulaire on a alors la relation :!! % % ' % Systèmes de mesure analogiques MLO-POT- -TLF Potentiomètre à plastique conducteur Mesure absolue à haute résolution Vitesse de traitement élevée, longue durée de vie Diverses possibilités de fixation aux vérins linéaires pneumatiques DGPL Connecteurs enfichables Course : 225 2 000 mm Avantages : - simplicité - peu coûteux - angle de mesure 10 à 3600 - la sortie est indépendant R => stable par rapport à la température Inconvénients : - charge mécanique - usure par frottements - influence de la source - influence de l'appareil de mesure. solution : amplificateur suiveur pour garantir la validité de l'utilisation du diviseur de tension 2) Capteur inductif de déplacement Principe Le déplacement que l'on veut mesurer est imposé à un des éléments d'un circuit magnétique entraînant une variation de flux. Linear Variable Differential Transformer (LVDT) Mesure de position et de vitesse.!!!!!!! Page 1/7
Capteur de déplacement inductif utilisant le principe de variation de flux dus au mouvement du noyau. J 16G J C 512<;216 C64A38;216 3AL;? II Le primaire est attaqué par un signal sinusoïdal. Un signal sinusoïdal est induit dans les 2 bobines du secondaire. Quand le noyau est au milieu du transformateur, on a Vs =0, car les tensions induites dans les deux bobines sont d'amplitudes égales mais de sens opposé. Comme Fonctionne-T-il - C.C. LVDT 3)Capteurs à ultrason Principe : Émission et réception d'une onde acoustique. La distance entre l'émetteur et l'obstacle est donnée par le temps de vol de l'onde acoustique. HE2GG2K@!! " #!"# " $!;@AK;G)I2)AF3G@P62 @HA2BG2K@! I +NQ2G v : vitesse de l'onde dans le milieu T : temps entre l'émission et la réception de l'onde Avantages! - ne dépend pas du matériau en déplacement! - E.M jusqu'à une dizaine de m Inconvénients - E.M à partir du cm! - dépend de l'angle de réflexion Mesure de position et de vitesse.!!!!!!! Page 2/7
?@2AA2BC=C2D2EA2BC +F:A4D62 GHC6HI2 Y.!H@EA4I2)J2:);@EB6:;H3:)JKLHC6HI2)MDHB6M,NO La mesure dépend de : - l'amplitude de l'écho - de l'angle d'incidence du faisceau sur l'objet La précision de la mesure dépend de : - l'horloge utilisé pour le comptage - la capacité du système électronique à détecter l'écho - La précision peut être meilleure que 0.1 mm 4)Capteurs optique principe Émission et réception d'un faisceau optique et mesure de distance suivant un principe de triangulation optique.la lumière réfléchie est focalisée sur la surface du capteur (Position Sensitive Détector). Le capteur délivre alors un courant Ia et Ib proportionnel à la distance x du point d'impact du faisceau au milieu du capteur. L V + P!!"! "! # $ 7 P 723G<662; + 4 7 F 72I Avantages - très bonne résolution! Inconvénients - dépend de la réflectivité du matériau ciblé. Il existe également des capteurs fonctionnant sur la mesure du temp de vol d'un signal laser Mesure de position et de vitesse.!!!!!!! Page 3/7
5)Génératrice tachymétrique Elles délivrent une tension proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur auquel elle est couplée. Il en existe de deux sortes 51) Génératrice a courant continu L'excitation est assurée par des aimants permanents. U = E - r.i et U = Rc.I (Rc est la résistance de charge) d'où: U = E / (1+r/Rc) = Ke.W / (1+r/ Rc) = K.W avec Ke: constante de f.e.m. en v/rd/ s et W : pulsation en rd/s La caractéristique tension-vitesse est donc linéaire. 52) Génératrice a courant alternatif caractéristique tension-vitesse n'est plus linéaire E et Z sont les f.e.m. et impédance par phase. V = E - Z. I et V = Rc. I (Rc résistance de charge par phase) d'où: V = E / (1 + Z / Rc) Z est fonction de la pulsation des grandeurs électriques, donc dépend de la vitesse de rotation de la génératrice: la Caractéristiques principales: - vitesse maximale de rotation (en tours par minute), - constante de f.e.m. (en volts à 1000 trs/mn ou en v/tr/mn), - linéarité (en %), - ondulation crête à crête (en %), - courant maximal. Pour atténuer l'ondulation sur la tension de sortie, un filtrage peut s'avérer nécessaire: Mesure de position et de vitesse.!!!!!!! Page 4/7
La fréquence de coupure du filtre passe-bas est donnée par: fc = 1/(2.π.R.C). 6) Codeur incrémental Lorsque le déroulement de mouvements mécaniques doit être surveillé, le codeur est le lien le plus important entre la mécanique et la commande. Le codeur, que l'on appelle aussi capteur de pas angulaire, transforme un mouvement rotatif en un signal électrique exploitable. Pour ce faire, un disque d'impulsions a été doté d'un nombre déterminé de segments clair/sombre qui sont palpés par un rayon lumineux. Le nombre de segments détermine la résolution possible et par là, la précision de positionnement du mouvement à contrôler. Avec deux signaux déphasés chacun de 90 degrés, il est possible de déterminer le sens de rotation et, en plus, pour chaque rotation, on dispose d'un signal de référence pour la position zéro. Un codeur incrémental possède généralement plusieurs voies: - voie Z donnant une impulsion par tour, - voie A donnant n impulsions par tour, - voie B identique à voie A, mais dont les signaux sont déphasés de + ou - 90, suivant le sens de rotation. La simple utilisation d'une bascule D permet d'obtenir une information logique concernant le sens de rotation: Mesure de position et de vitesse.!!!!!!! Page 5/7
7) Codeur absolu Principe: un disque est divisé en pistes.chaque piste comporte une alternance de secteurs réfléchissants et absorbants. Comme pour le codeur incrémental, un émetteur- Mesure de position et de vitesse.!!!!!!! Page 6/7
récepteur par piste fournit les informations. Le nombre de pistes fixe le nombre de positions discrètes pouvant être définies: 1 piste = 2 positions, 2 pistes = 4 positions, 3 pistes = 8 positions... n pistes = 2 exp n positions. Son principal avantage est qu'il donne une information de position absolue, alors que le codeur incrémental donne la position relative (par rapport à une position initiale variable). En revanche, il est plus complexe, du fait qu'une grande précision de position dépend du nombre de pistes (alors que la précision d'un codeur incrémental dépend seulement du nombre de graduations sur la piste). Mesure de position et de vitesse.!!!!!!! Page 7/7