PROTECTION Protéger un environnement ou un système Comment acquérir les informations à partir de capteur?
Introduction Pour assurer un bon fonctionnement d une éolienne, il faut connaître en permanence le sens et la force du vent. Pour faire fonctionner correctement une pompe à chaleur, il est indispensable de déterminer la température intérieure de la pièce à chauffer.
Exemple : Capteur de température sans fil
Autre exemple d application Pour économiser de l énergie, on peut mettre en place des détecteurs de présence dans un couloir.
Introduction L'acquisition de la grandeur physique est réalisée par un capteur qui traduit la grandeur à acquérir en une grandeur électrique (Vm). Celle-ci est ensuite traitée (amplification et filtrage) par une structure électronique adaptée afin de délivrer le signal (Vt). Puis, ce signal sera converti sous forme numérique, traité et exploité. Signal électrique Vm Signal électrique traité Vt Acquisition de l information
Identification de la fonction réalisée Un capteur associé à une unité de conditionnement réalise la fonction ACQUERIR de la chaîne d'information :
Définition Le capteur est caractérisé par sa fonction : s = F(m) où s est la grandeur de sortie ou la réponse du capteur. Mesurande (m) Grandeur physique à mesurer (déplacement, température ) Capteur Grandeur de sortie (s) Grandeur physique exploitable La mesure de s doit permettre, avec ou sans traitement, de «rendre accessible» la valeur de m.
Les informations transmises par le capteur Logique : information de type tout ou rien (TOR).La fermeture d un contact permet d alimenter un circuit électrique Grandeur mesurée Etat de sortie du capteur Capteur TOR Partie de détection Contact t t C est une information logique, de type Tout Ou Rien (TOR) ouvert ou fermé (0 ou 1) Les détecteurs délivrent donc un signal binaire (deux états possibles : 0 ou 1).
Les informations transmises par le capteur Analogique : Grandeur qui évolue dans le temps et qui peut prendre une infinité de valeurs. L information à transmettre peut varier de manière continue, comme la mesure de température d une pièce à l aide d une sonde. Grandeur mesurée Etat de sortie du capteur t t L information à transmettre peut varier de manière continue, comme la mesure de température d une pièce à l aide d une sonde.
Les informations transmises par le capteur Numérique : Une grandeur numérique est un ensemble ordonné de grandeurs logiques. Information Représentation d un signal numérique codé sur 2 bits 4 ème valeur 3 ème valeur Signal numérique 2 ème valeur 1 ère valeur Temps Ces informations sont codées sur un nombre de bits définis (0 ou 1).
Caractérisation des constituants d un système S si Ici 8 bits. Marc Jacubowicz
Les informations transmises par le capteur Numérique : Les informations qui sont des combinaisons de signaux 0-1, sont transmises à l unité de traitement et peuvent être lues soit en parallèle, soit en série. Transmission parallèle Transmission série
Exercice : Compléter le tableau. Système Grandeurs mesurée Nature de l information
Les deux principales catégories de capteurs Les capteurs avec contact Les capteurs sans contact
Les deux principales catégories de capteurs Exemple de solutions techniques mises en œuvre dans le domaine de l équipement des machines Schneider Electric Détection avec contact Détection sans contact Interrupteur de position Contrôle des fluides Manutention et levage Cellules photoélectriques Détecteurs inductifs Détecteurs capacitifs Identification Codeurs rotatifs Schneider Electric
Capteurs à contact - La détection électromécanique Détections possibles : Tout objet solide ou non déformable (contact avec l objet)
Capteurs sans contact - Les codeurs optiques. Codeur Moteur - Les codeurs incrémentaux - Les codeurs absolus Ils permettent de déterminer et contrôler la situation, le déplacement d un objet : ce sont des capteurs angulaires de position.
Capteurs sans contact Principe de fonctionnement des codeurs optiques
Capteurs sans contact Le codeur incrémental
Capteurs sans contact Le codeur absolu
Capteurs sans contact Interrupteur à lame souple ILS Capteurs pour lesquels la détection est provoquée par «effet magnétique». Détections possibles : Détection de fermeture de portes ou fenêtres (domotique), détection de la position d un vérin sur les systèmes automatisés
Capteurs sans contact Détecteur de proximité inductif D.P.I La technologie est basée sur la variation d un champ magnétique à l approche d un objet conducteur du courant électrique. Détections possibles : Sans contact pour tous les objets métalliques de forme quelconque. Détecteur de proximité capacitif D.P.C La technologie est basée sur la variation d un champ électrique à l approche d un objet quelconque. Détections possibles : Sans contact pour tous types de matériaux conducteurs et isolants (verre, huile, bois, plastique, etc).
Capteurs sans contact Cellule photoélectrique Détections possibles : Sans contact pour tous les matériaux opaques (non transparents), conducteurs d électricité ou non. Système barrage Système réflex Système proximité
Capteurs sans contact Détecteur ultrasons Capteurs pour lesquels la détection est provoquée par un «effet piézoélectrique». Détection possible : sans contact pour tout matériau réfléchissant, quelle que soit sa forme et sa couleur.
Capteurs sans contact Capteur de température : les thermistances Les thermistances sont des semi-conducteurs thermosensibles dont la résistance varie avec la température. - Si la thermistance a une résistance qui diminue lorsque la température augmente, c est une thermistance qui a un coefficient de température négatif (CTN). (Cas le plus courant) - Si la thermistance a une résistance qui augmente lorsque la température augmente, c est une thermistance qui a un coefficient de température positif (CTP).
Applications générales Détection du positionnement, de l absence ou de la présence d une pièce. Les capteurs logiques (les interrupteurs de position, les détecteurs de proximité inductifs, capacitifs, photoélectriques) Détection de grandeurs physiques comme la température, l humidité, la pression, la vitesse. Les capteurs analogiques et les capteurs logiques (les thermostats, pressostats, vacuostats, infrarouge) Détection continue d un déplacement Les capteurs numériques (Les codeurs optiques, incrémentaux, absolus) Détection d identification d un objet. Les capteurs numériques (Les lecteurs de cartes magnétiques, de codes-barres, systèmes RFID)