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La fonction acquérir les informations est réalisée par les Capteurs
Pour exploiter correctement un système automatisé il est nécessaire :
de mesurer les variations de certaines grandeurs physiques,
Exemple:
de contrôler l’état physique de certains de ses constituants,
Exemple:
Les capteurs traduisent la variation de la grandeur physique ou le changement de l’état physique en un signal compatible avec l’unité de traitement de la partie commande.
Ce signal exploitable devient donc l’image informationnelle du phénomène physique.
Pour obtenir une image informationnelle de la variation d’une grandeur ou le changement d’un état physique il est nécessaire :
Exemple: Etude fonctionnelle d’un anémomètre.
Dans la commande automatique d’un store, l’anémomètre assure le repli immédiat de ce dernier pour une vitesse de vent prédéterminée (Système SOMFY).
Cet anémomètre doit :
L’analyse de l’organisation fonctionnelle de cet anémomètre se traduit par deux éléments :
Trois aimants permanents solidaires de la turbine provoquent, par tour, trois fermetures successives du contact électrique. Le signal électrique est un train d’impulsions dont la fréquence est l’image
informationnelle de la vitesse du vent.
Suivant la nature du signal exploitable les capteurs se classent en trois catégories:
Plusieurs critères de classification des capteurs sont possibles.
Les capteurs logiques de positions, désignés par détecteurs de position « tout ou rien » se rencontrent sur de nombreuses machines:
Dans cette catégorie sont classés tous les systèmes qui permettent, à partir d’une action mécanique directe, de fermer ou d’ouvrir un ou plusieurs contacts électriques ou de permettre ou non le passage d’un fluide (pneumatique, hydraulique).
Elles définissent:
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Les caractéristiques électriques définissent:
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Capteur pneumatique miniature à un étage:
Le signal de sortie apparaît lorsqu’il y a action mécanique sur le poussoir ou sur le galet. Par construction, la fermeture de l’échappement et l’ouverture de l’arrivée de pression se font simultanément en un point précis de la course. Pour une pression de 6 bar l’effort sur le galet est de 0,5 à 2 daN. Le diamètre de passage du fluide est de 1,5 à 2,5 mm.
Capteur pneumatique à deux étages:
Actionné par l’action mécanique transmise par la tête, l’étage pilote commute l’étage relais associé.
Les détecteurs opèrent à distance, sans contact avec l’objet dont ils contrôlent la position (depuis 1 mm à quelques mètres).
Un détecteur de proximité interrompt ou établit un circuit électrique en fonction de la présence ou de la non-présence d’un objet dans sa zone sensible.Dans tous ces détecteurs la présence de l’objet à détecter dans la zone sensible modifie une grandeur physique:
Le choix d’un détecteur de proximité dépend:
Ces capteurs servent à la détection sans contact de la position du piston des vérins spéciaux. Le capteur à signal électrique est constitué d’un relais à lame souple noyé dans un bloc de résine. Le relais se ferme à l’approche d’un champ magnétique (aimant permanent sur le piston du vérin) et transmet un signal électrique.
| Un oscillateur comportant une bobine logée dans un circuit magnétique engendre un champ magnétique alternatif. Ce champ sort du corps de l’appareil par sa face sensible. La présence d’un objet métallique dans ce champ crée des courants induits et provoquent l’arrêt des oscillations. Un circuit de communication met en forme cette information. Selon les modèles, les distances de détection vont de quelques millimètres à quelques centimètres. Robustes et fiables ces détections ont l’inconvénient d’être sensibles à la présence de poussières métalliques qui peuvent perturber leur fonctionnement en provoquant des détections parasites .
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Les détecteurs inductifs peuvent se présenter sous différentes formes :
Les détecteurs inductifs existent suivant différents modèles, en fonction de leur mode de raccordement.
| Dans le cas du détecteur capacitif l’objet à détecter fait varier par sa position la capacité d’un condensateur formé par la face sensible du détecteur et l’objet lui-même s’il est métallique ou la masse électrique environnante s’il est isolant. Ses caractéristiques lui permettent de détecter tout objet même si celui-ci n’est pas métallique. |
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Dans l'air
Tout matériau dont Lorsqu'un objet de nature quelconque Cette variation de capacité (C1>C0) provoque le démarrage de l'oscillateur. Après mise en forme, un signal de sortie est délivré. |
| Avec un réglage précis, il est possible de détecter un objet à travers une paroi mince et non métallique (liquide ou pulvérulent, à l’intérieur d’un récipient). Les détecteurs capacitifs peuvent se présenter sous différentes formes :
Les détecteurs capacitifs existent suivant différents modèles, en fonction de leur mode de raccordement. (voir détecteurs inductifs)
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Les systèmes détecteurs de proximités photoélectriques comprennent:
L’objet est détecté lorsqu’il interrompt, ou fait varier, l’intensité du faisceau lumineux sur le récepteur.
| Il existe 3 types de détecteurs photoélectriques:
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Un émetteur et un récepteur sont regroupés dans un même boîtier. Le faisceau lumineux, émis en infrarouge, est renvoyé vers le récepteur par tout objet suffisamment réfléchissant qui pénètre dans la zone de détection.
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La portée d’un système proximité est généralement inférieure à celle d’un système reflex. Pour cette raison, son utilisation en environnement pollué est déconseillée. Cette portée dépend de la couleur de la cible, de son pouvoir réfléchissant et de ses dimensions.
Emetteur et récepteur sont situés dans deux boîtiers séparés. C’est le système qui autorise les plus longues portées (jusqu’à 30 m). Le faisceau est émis en infrarouge.
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A l’exception des objets transparents qui ne bloquent pas le faisceau lumineux, il peut détecter des objets de toutes natures (opaques, réfléchissants...). Les détecteurs barrage sont particulièrement bien adaptés aux environnements pollués (fumée, poussières, emplacements soumis aux intempéries,...). L’alignement entre émetteur et récepteur doit être réalisé avec soin.
Comme pour le système de proximité, émetteur et récepteur sont regroupés dans un même boîtier. En l’absence de cible, le faisceau émis en infrarouge par l’émetteur est renvoyé sur le récepteur par un réflecteur. Celui-ci est constitué d’une multitude de trièdre trirectangles à réflexion totale et dont la propriété est de renvoyer tout rayon lumineux incident dans la même direction (sorte de catadioptre).
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La détection est réalisée lorsque la cible bloque le faisceau entre l’émetteur et le réflecteur. C’est donc un système qui n’est pas adapté pour la détection d’objets réfléchissants qui pourraient renvoyer une quantité plus ou moins importante de la lumière sur le récepteur. Son utilisation est un peu plus limité bien que son utilisation dans un environnement pollué moyennement soit possible.
Les détecteurs photoélectriques peuvent utiliser des fibres optiques permettant d’éloigner l’émetteur et le récepteur par rapport au point de détection. La lumière est véhiculée entre ce point et l’amplificateur par des fibres optiques qui, grâce à leurs faibles dimensions, peuvent s’intégrer dans les emplacements les plus exigus. Ces appareils sont également parfaitement adaptés pour la détection de cibles de très petites tailles (vis, rondelles, capsules...).
Ces détecteurs existent en système barrage et proximité.
Deux types de fibres sont utilisés:
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| Fibre de verre et fibre plastique |
Propagation du rayon lumineux |
Implantés directement sur les orifices du vérin, ces capteurs émettent un signal lorsque le vérin s’arrête en fin de course.
Ils sont très simples à mettre en œuvre car ils n’exigent pas l‘installation de came d’actionnement et délivrent un signal directement exploitable.
FONCTIONNEMENT
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La vitesse du vérin est réglée par le débit d’échappement contrôlé par le régleur de vitesse. Il en résulte le maintien d’une contre-pression d’échappement qui chute lorsque le piston s’arrête en butée. Grâce à sa membrane, le capteur à seuil de pression commute et traduit cette chute de pression en un signal de fin de course. Ce capteur est également utilisé pour détecter les arrêts en cours de course pour les vérins agissant sur des butées variables : vérins de serrage, etc...
CONSTITUTION
La gamme est modulaire : le même élément “banjo”, peut être équipé au choix de modules de détection à signal de sortie pneumatique ou électrique, ou électronique, ce qui permet l’emploi de ces capteurs en automatismes TOUT PNEUMATIQUES et automatismes ELECTRO-PNEUMATIQUES.
Les codeurs optiquesUn codeur optique rotatif est un capteur angulaire de position. Lié mécaniquement à un arbre qui l’entraîne, son axe fait tourner un disque qui comporte une succession de zones opaques et transparentes. La lumière émise par des diodes électroluminescentes arrive sur des photodiodes chaque fois qu’elle traverse les zones transparentes du disque. Les photodiodes génèrent alors un signal électrique qui est amplifié et converti en signal carré avant d’être transmis vers une unité de traitement. Il existe deux types de codeurs optiques rotatifs :
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| Le disque d’un codeur incrémental comporte 3 pistes : Deux pistes A et B divisées en « n » intervalles d’angles égaux et alternativement opaques et transparents. « n » permet de définir la résolution ou période. La piste A est décalée de ¼ de période par rapport à B. Le déphasage entre A et B permet de définir le sens de rotation. Deux photodiodes délivrent des signaux carrés pour les pistes A et B chaque fois que le faisceau lumineux traverse une zone transparente. Une piste Z comporte une seule fenêtre transparente. Le signal Z appelé « top zéro » est synchrone avec les signaux A et B. Il définit une position de référence et permet la réinitialisation à chaque tour. |
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Les codeurs absolus sont destinés à des applications de contrôle de déplacement et de positionnement d’un mobile par codage. Le disque d’un codeur absolu comporte plusieurs pistes jusqu’à 20, selon les modèles. Comme les codeurs incrémentaux les pistes sont alternativement opaques et transparentes. La résolution d’un tel capteur est de 2 à la puissance N (avec N = nombre de pistes). Deux types de codes sont utilisés :
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| Le code binaire pur a l’avantage de permettre des opérations arithmétiques sur des nombres exprimés dans ce code. Il est directement exploitable par les systèmes de traitement comme les automates programmables. Le code binaire pur à l’inconvénient d’avoir plusieurs bits qui changent d’état entre deux positions, ce qui provoque des aléas de lecture. Le code Gray : Le code Gray dans lequel un seul bit change à chaque fois ne possède pas d’ambiguïté de lecture. Mais celui-ci ne fournit pas un code pondéré, il doit donc être transcodé en binaire avant toute utilisation, d’où un traitement plus complexe. |
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la capacité de ce condensateur est C0.
est la constante diélectrique, elle dépend de la nature
du matériau.
sera détecté.
