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Sciences et Techniques Industrielles
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Automatique et Informatique Industrielle
Génie Mécanique – Première
C’est à partir du moment ou l’on a su détecter une grandeur physique et exploiter sa variation que
l’on a pu créer des systèmes automatiques qui s’autocontrôlent (indépendamment de l’homme).
1 –
CARACTÉRISTIQUES DES CAPTEURS
Un capteur doit détecter une grandeur physique, et transformer les variations de cette grandeur en
une image informationnelle exploitable par l’unité de traitement.
A – Nature de l’information à détecter
En automatisme, les informations à détecter les plus courantes sont relatives aux positions, ainsi
qu’aux grandeurs physiques telles que force, température, débit, pression, temps, déplacement,
vitesse, accélération…
B – Principes de fonctionnement
Les principes de fonctionnement des capteurs sont basés sur une transformation mécanique (contact
électrique à commande mécanique), thermique (dilatation), chimique, physique, électronique, en
tension ou en intensité d’un courant électrique.
C – Nature de l’information à délivrer
Les informations à délivrer peuvent être sous forme :
-
Tout Ou Rien (TOR), en général 0 et 5 volts ;
-
Analogique, le signal de sortie est une tension (0-10V) qui donne l’image de la grandeur
détectée ;
-
Numérique, le signal numérique peut être sous forme binaire ou décimale.
D – Qualité d’un capteur
Un capteur possède un élément de mesure qui doit avoir les qualités suivantes :
-
la sensibilité : c’est la plus petite valeur de la grandeur mesurée que peut détecter un
capteur ;
-
la rapidité : elle est définie par le temps de réponse qui doit être le plus court possible ;
-
la linéarité : les valeurs de sortie sont toujours proportionnelles aux valeurs d’entrée dans
toute l’étendue de la mesure ;
-
l’étendue de mesure : elle est définie par les valeurs minimales et maximales que peut
détecter un capteur.
E – Facteurs d’environnement
Un capteur subit des influences externes auxquelles il doit résister. Les principaux agents extérieurs
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sont : les poussières, l’eau, les chocs, la température ambiante.
L’encombrement des capteurs ainsi que leur fixation, font partie des caractéristiques mécaniques des
capteurs.
2 –
LES DÉTECTEURS DE PROXIMITÉ
Un détecteur de proximité permet de détecter sans contact
la présence ou le passage de pièces,
le défilement d’objets. On distingue trois types
de détecteurs de proximité :
inductifs, capacitifs et optiques.
A – Détecteurs inductifs
Un détecteur inductif comporte un oscillateur
dont les bobinages constituent la face
sensible. À l’avant de cette face sensible est
créé un champ magnétique alternatif.
Lorsqu’une pièce métallique est placée dans
ce champ, des courants induits constituent
une charge additionnelle qui provoque l’arrêt
des oscillations. Après mise en forme, on génère
un signal de sortie correspondant à un contact à
ouverture ou à fermeture.
Ce type de détecteur est adapté à la détection
d’objets métalliques.
B – Détecteurs capacitifs
Un détecteur capacitif comporte un oscillateur
dont le condensateur constitue la face sensible.
Lorsqu’un matériau dont la permittivité est supérieur
à 1 est placé dans ce champ, il modifie la capacité
de couplage et modifie les oscillations. Après mise
en forme, on génère comme précédemment un
signal analogue à un contact électrique à ouverture
ou à fermeture.
Ce type de détecteur convient pour la détection d’objets
isolants, liquides ou en poudre.
oscillateu
r
Symbole
Symbole
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C – Détecteurs photoélectriques
Système proximité :
Émetteur et récepteur sont situés dans
deux boîtiers séparés. C’est le système
qui autorise les plus longues portés (30
m). Le faisceau est émis en infrarouge.
Il peut détecter des objets de toutes
natures avec une excellente précision à
l’exception des objets transparents qui
ne bloquent pas le faisceau.
Symbole
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.
Il n’est donc pas adapté pour détecter les
objets réfléchissants.
Contrairement au système réflex
standard, le système réflex polarisé
permet de détecter les objets brillants.
Ce type de détecteur émet une lumière
rouge visible
Émetteur et réflecteur 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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3 –
BRANCHEMENT DES DÉTECTEURS
Deux types de branchement sont retenus :
Pour le détecteur NPN :
Lorsque qu'il y a détection, le transistor est passant ( contact fermé ). Il va donc imposer le potentiel -
sur la sortie S . La charge est branchée entre la sortie S et le potentiel + . Ce type de détecteur est
adapté aux unités de traitement qui fonctionnent en logique négative.
On prendra donc soin d'identifier le type de logique utilisée par les unités de traitement ( Automate
programmable , etc... ).
EXEMPLES :
l'API TSX 17 fonctionne exclusivement en logique positive ( pour mettre une entrée automate au 1
logique, il faut lui imposer un potentiel de +24 Volts ).
l'API TSX 37 fonctionne en logique positive ou négative ( configurable ).
La technique 2 fils qui consiste à brancher en série le
détecteur et la charge à commander.
La technique 3 fils pour les détecteurs alimentés en
courant continu, deux des fils servent à l’alimentation,
le troisième à la transmission du signal de sortie.
Le détecteur PNP ou NPN comporte un transistor.
Pour comprendre le branchement, on assimilera ce
dernier à un contact électrique.
Pour le détecteur PNP :
Lorsque qu'il y a détection, le transistor est passant (
contact fermé ). Il va donc imposer le potentiel + sur la
sortie S . La charge est branchée entre la sortie S et le
potentiel - . Ce type de détecteur est adapté aux unités
de traitement qui fonctionnent en logique positive.
