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LES CAPTEURS

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Page 1: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

LES CAPTEURS

GJC

Page 2: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

Introduction

GJC

Page 3: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

IntroductionConstitution

- le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi connue aux variations de cette grandeur.

Un capteur possède deux éléments indispensables:

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IntroductionConstitution

- le transducteur qui traduit les variations en un signal électrique facile à exploiter dans les équipements modernes.

Un capteur possède deux éléments indispensables:

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IntroductionConstitution

Un capteur possède deux éléments indispensables:

Corps d’épreuve

Transducteur

Page 6: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

IntroductionAppellation

- le terme détecteur s’emploie lorsque le signal obtenu est logique.

- le terme capteur s’emploie lorsque le signal obtenu est analogique.

- le terme codeur s'emploie lorsque le signal obtenu est numérique.

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IntroductionCaractéristiques

- Etendue de mesure  (EM)

c’est la différence algébrique entre les valeurs extrêmes de la grandeurà mesurer pour lesquelles les limites de l’instrument sont spécifiées.

- 20°C / +100°C

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IntroductionCaractéristiques

- Etendue de mesure- Sensibilité

c’est le quotient de l’accroissement du signal de sortie parl’accroissement correspondant d’entrée.

1mm / 1°C

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IntroductionCaractéristiques

- Etendue de mesure- Sensibilité- Rapidité

c’est le temps de réponse elle exprime l’aptitude à suivre dans le temps les variations de la grandeur à mesurer.

1min / 1°C

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IntroductionCaractéristiques

- Etendue de mesure- Sensibilité- Rapidité- Précision de mesure

c’est l’aptitude à donner des indications proches de la valeur vraie.

+ 1°C-

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IntroductionCaractéristiques

- Etendue de mesure- Sensibilité- Rapidité- Précision de mesure- Fidélité

c’est l’aptitude à donner, dans les conditions d’emploi fixées, des réponses très voisines lors de l’application répétée d’un mêmesignal d’entrée.

< 0,5°C

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Détecteurs de position

GJC

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Détecteurs de positionDétecteurs à action mécanique

En général sur le même corps (transducteur) on peut monter des têtes différentes (corps d’épreuve).

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Détecteurs de positionDétecteurs à action mécanique

En aucun cas le mobile n’agit directement sur le détecteur (butée,came)

La position d’action doit être réglable pour délivrer l’information aumoment voulu: - réglage par déplacement du capteur sur son support. - réglage par déplacement de la came mobile.

détecteur

équipagemobile

butée

came

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Détecteurs de positionDétecteurs à action mécanique

Détecteurs à action mécanique linéaire

Détecteurs à action mécanique angulaire

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Détecteurs de positionDétecteurs à action mécanique

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Détecteurs de positionDétecteurs à action mécanique

came

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Détecteurs de positionDétecteurs à action mécanique

came

butée

Page 19: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

Détecteurs de positionDétecteurs à action mécanique

came

butée

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Détecteurs de positionDétecteurs à action mécanique

Endurance mécanique de 20 à 30 M

Endurance électrique on travaille sur abaque en faisant intervenir :

- le courant coupé- la tension d’utilisation

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Détecteurs de positionDétecteurs à action mécanique

Contacts à rupture lente: - la vitesse de déplacement des contacts est liée à la vitesse de l’organe de commande. - la distance d’ouverture est aussi liée à la course de l’organe

de commande.

Type de contacts utilisés

21 - 2213 - 14 21 - 2213 - 14

action

relâchement

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Détecteurs de positionDétecteurs à action mécanique

Contacts à rupture brusque:la vitesse de déplacement des contacts et leur distance d’ouverture sont indépendantes de la vitesse de l’organe de commande.

Type de contacts utilisés

21 - 2213 - 14 21 - 2213 - 14

action

relâchement

Repos Approche Basculement Ouvert

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Détecteurs de positionDétecteurs à action mécanique

Contacts à manœuvre non positive d’ouverture:c’est le ressort qui ouvre le contact.ressort cassé, contacts collés et la machine continue de fonctionner .

Type de contacts utilisés

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Détecteurs de positionDétecteurs à action mécanique

Contacts à manœuvre positive d’ouverture:on amène avec certitude les contacts dans la position d’ouverture car c’est l’effort d’actionnement qui est directement appliqué sur le contact.

Type de contacts utilisés

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Détecteurs de positionDétecteurs à action mécanique

Contacts non liés mécaniquement:suite à un incident, on peut avoir les contacts repos et travail fermés enmême temps !.

Type de contacts utilisés

Contacts à double coupure meilleure performance d’extinction de l’arc électrique

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Détecteurs de positionDétecteurs à action mécanique

Contacts liés mécaniquement:il est impossible de fermer simultanément les contacts repos et travail !.

Type de contacts utilisés

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Détecteurs de positionDétecteurs à action mécanique

Symbole des commandes mécaniques

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Détecteurs de positionDétecteurs à action mécanique

Détecteurs de sécurité pour portes et carters

détecteurs sans verrouillage détecteurs avec verrouillage

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Détecteurs de positionDétecteurs à action mécanique

Avantages:- séparation galvanique des circuits,- immunité aux parasites électromagnétiques,- tension d’emploi élevée.

Inconvénients:- temps de réponse,- rebondissement des contacts,- durée de vie.

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Il permet de signaler la présence d’un objet métalliqueà proximité de sa face sensible.

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

A câble ou à connecteur avec ou sans visualisation d’état.

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

La face sensible est un oscillateur (self et capacité en parallèle),il fabriqueun champ magnétique alternatif dont la fréquence d’oscillation se situeentre 40 Khz et 2000 Khz.Après une mise en forme, le circuit de commutation délivre un signal équivalent à un contact à ouverture ou à fermeture.

Oscillateur Mise en forme

Etage de sortie

Partie commandePartie puissance

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Ils se branchent en série avec la charge à commander cela entraîne:- un courant résiduel (de fuite) à l’état ouvert.- une tension de déchet à ses bornes à l’état fermé.

Etage de sortie

Détecteurs 2 filscharge

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Ils comportent:- deux fils pour l’alimentation (+ marron , - bleu).- un fil pour la transmission du signal de sortie (noir).

Utilisables en continu, le transistor de sortie est en général du type collecteur ouvert.

Etage de sortie

Détecteurs 3 fils

charge

charge

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Liaison avec le coupleur d’entrée d’un API

Alimentation des entrées24 v =

- +

Type NPN

commun

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Liaison avec le coupleur d’entrée d’un API

Type PNP

Alimentation des entrées24 v =

- +

commun

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Zone d’action du détecteur

Caractéristiques

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Portée nominale SnC’est la portée conventionnelle servant à désigner l’appareil.Elle ne tient pas compte des dispersions:

- fabrication,

- température,

- tension.

Terminologie

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Plaquette de mesure

Pour la série cylindrique:c’est une plaquette en acier doux A37 de forme carrée

- côté égal au diamètre de la face sensible.- épaisseur 1 mm.

Pour la série parallélépipédique: c’est une plaquette en acier doux A37 de forme carrée

- côté égal à 3 x Sn.- épaisseur 1 mm.

Terminologie

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Portée utile SPortée d’un appareil pris séparément, mesuré avec la plaquette demesure dans les conditions spécifiées de température et de tension.

Terminologie

Plaquette de mesure

Sn

S

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Domaine de fonctionnement S miniEspace dans lequel la détection de la plaquette de mesure est certaine, quelle que soit les dispersions (tension, température, etc..)

Terminologie

Page 42: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Retard à la disponibilité tTemps nécessaire pour assurer l’exploitation du signal de sortie d’un détecteur lors de sa mise sous tension.

Terminologie

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Retard à l’action RaTemps qui s’écoule entre l’instant où la plaquette de mesure pénètre dans la zone active et le changement du signal de sortie.Retard au relâchement RrTemps qui s’écoule entre la sortie de la plaquette de mesure hors de la zone active et le changement du signal de sortie.

Terminologie

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Fréquence de commutationLa fréquence de commutation indiquée dans les caractéristiques des produits est obtenue selon la méthode conforme à la norme EN 50010.

Terminologie

m = largeur de la plaquette de mesure

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Conditions à remplir pour que le signal du détecteursoit pris en compte correctement par un A.P.I.

chronogramme

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Présence de l’objet

devant le détecteur T1 T0

t

0

t

0

Présence de l’objet devant la face sensible du détecteur

Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

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T1 T0

t

0

t

0Signal de sortie du détecteur

(signal utile pour le coupleur d’entrée)

Rr

t

0

RaSignal sortie

détecteur

Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Présence de l’objet

devant le détecteur

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T1 T0

t

0

Signal de sortie du coupleur (signal utile pour la CPU)

Rr

t

0

t

0

Ra

t

0

t on c t off cSignal utile CPU

Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Signal sortie détecteur

Présence de l’objet

devant le détecteur

Page 49: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

T1 T0

t

0

Rr

t

0

t

0

Ra

t

0

t on c t off c

T = T1 + Rr + t off c – Ra – t on c > t cycle APIT

Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Signal utile CPU

Signal sortie détecteur

Présence de l’objet

devant le détecteur

Page 50: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

t on c

Ra

T1 T0

t

0

Rr

t

0

t

0

t

0

t off c

T’ = T0 + Ra + t on c – Rr – t off c > t cycle APIT’

Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Signal utile CPU

Signal sortie détecteur

Présence de l’objet

devant le détecteur

Page 51: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

Si une condition n’est pas remplie, l’automate ne pourra pas voir toutes les évolutions de son entrée.

Malgré une fréquence d’évolution très faible du signal sur une entrée, l’automate peut avoir des problèmes pour suivre !

S1

T0

t0

Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

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S1

T0

t0

S2

T0

t0

Malgré une fréquence d’évolution très faible du signal sur une entrée,l’automate peut avoir des problèmes pour suivre !

Si une condition n’est pas remplie, l’automate ne pourra pas voir toutes les évolutions de son entrée.

Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Page 53: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

S1

T0

t0

S3

T0

t0

Malgré une fréquence d’évolution très faible du signal sur une entrée,l’automate peut avoir des problèmes pour suivre !

Si une condition n’est pas remplie, l’automate ne pourra pas voir toutes les évolutions de son entrée.

Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Page 54: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

S1

T0

t0

S3

T0

t0

Malgré une fréquence d’évolution très faible du signal sur une entrée,l’automate peut avoir des problèmes pour suivre !

T0

t0

OK

NON

NON

Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Protection du câbleNe pas tirer avec une force excessive sur le câble.

Précautions de mise en oeuvre

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Protection du câbleContre les projections de particules.

Précautions de mise en oeuvre

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Protection du câbleContre les interférences.

Précautions de mise en oeuvre

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Protection de la face sensibleContre les chocs et les dépôts.

Précautions de mise en oeuvre

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Protection mécaniqueLe détecteur ne doit servir de marche pied.

Précautions de mise en oeuvre

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Utilisation d’outils de réglage des appareils adaptés.

Précautions de mise en oeuvre

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Utilisation de supports des appareils adaptés.Le support doit être suffisamment rigide , épais, pour résister aux chocs et aux vibrations.

Précautions de mise en oeuvre

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Précautions de mise en oeuvre

Distances à respecter.Distances à respecter entre détecteurs pour éviter les interférences.

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Précautions de mise en oeuvre

Distances à respecter. Distances à respecter entre détecteurs et les masses métalliques (bâti).

Zone sans métal

Zone sans métal

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Détermination de la portée de travailOn corrige la portée utile et tenant compte des influences extérieures.

Portée de travail = Sn . Kt . K q . Km . Kd

Précautions de mise en oeuvre

Exemple de calcul (voir données p11)

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Détermination de la portée de travail

Facteur de correction tension d’alimentation Kt

Appliquer dans tous les cas Kt = 0,9

Précautions de mise en oeuvre

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Détermination de la portée de travail

Facteur de correction de la température ambiante Kq

Précautions de mise en oeuvre

K = 0,98q

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Détermination de la portée de travail

Facteur de correction de la matière du mobile à détecter Km

Précautions de mise en oeuvre

Km = 1

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Détermination de la portée de travail

Facteur de correction des dimensions du mobile à détecter Kd

Précautions de mise en oeuvre

Kd = 0,9

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Détermination de la portée de travailOn corrige la portée utile et tenant compte des influences extérieures.

Portée de travail = Sn . Kt . K q . Km . Kd

Précautions de mise en oeuvre

Portée de travail = 15. 0,9 . 0,98 . 1 . 0,9 = 11,9 mm

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

- association en série,

Association des détecteurs

Modèle type 2 fils

P10

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

- association en série,

Association des détecteurs

Modèle type 2 fils

P10

Utilisation de détecteurs multitensions Umin détec < U détecteur < Umaxi détec

Ualim < Umaxi détec

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

- association en série,

Association des détecteurs

Modèle type 2 fils

P10

Utilisation de détecteurs multitensions Umin détec < U détecteur < Umaxi détec

Détecteurs non passants

U alim – R charge . I fuite détec

n> Umini détec

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

- association en série,

Association des détecteurs

Modèle type 2 fils

P10

Utilisation de détecteurs multitensions Umin détec < U détecteur < Umaxi détec

Détecteurs passants

U charge = U alim - n . U déchet détec

Page 74: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

- association en série,

Association des détecteurs

Modèle type 2 fils

P10

La mise en série est possible avec uniquement 2 ou 3 détecteurs si possible identiques !

Page 75: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

- association en série,

Association des détecteurs

Modèle type 3 fils

P10

Page 76: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

- association en série,

Association des détecteurs

Modèle type 3 fils

P10

Les retards à la disponibilité à partir du capteur N°2 interviennenten dehors de la phase de mise sous tension !

Association déconseillée

Page 77: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

- association en parallèle,

Association des détecteurs

Modèle type 2 fils

P11

Page 78: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

- association en parallèle,

Association des détecteurs

Modèle type 2 fils

P11

Un détecteur actif court circuite tous les autres.Les retards à la disponibilité des détecteurs interviennent en dehors de la phase de mise sous tension !

Association déconseillée

Page 79: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

- association en parallèle,

Association des détecteurs

Modèle type 3 fils

P11

Aucune restriction

Page 80: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

- association en parallèle,

Association des détecteurs

Modèle type 3 fils

P11

Réalisation d’un OU logique

Page 81: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

- association en parallèle,

Association des détecteurs

Modèle type 3 fils

P11

Réalisation d’un ET logique

Page 82: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Si charge inductive prévoir une protection par diode de roue libre

Page 83: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Détecteurs technique NAMUR- Faible encombrement;- Niveau énergétique de la sécurité intrinsèque.

Ils sont associés à un dispositif d’alimentation et d’amplification ou à une entrée statique équivalente.

Détecteurs pour applications particulières

Détecteur NAMUR

Amplificateur

Corps d’épreuve

Transducteur

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Détecteurs à signal de sortie temporiséLa temporisation est réglable de 0 à 20 secondes, elle démarre au relâchement (repos) ou à l’action (travail). Ils sont utilisés dans le contrôle de bourrage.

Détecteurs pour applications particulières

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Détecteurs de position

Détecteurs à sortie analogiqueL’approche d’un objet métallique devant la face sensible du détecteur est traduite par une variation du courant absorbé.

Détecteurs pour applications particulières

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Détecteurs contrôle de rotationUn capteur inductif intégré prend l’informationde déplacement et génère des impulsions FC.Il existe un oscillateur interne et réglable FR.rotation correcte si FC > FRrotation incorrecte si FC < FR AttentionFonctionnement correct 9 secondes après samise sous tension.

Détecteurs pour applications particulières

M30 x 81

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Détecteurs contrôle de rotation

contrôle de rupture d’accouplement

Détecteurs pour applications particulières

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Détecteurs I.L.S.Ce sont des Interrupteurs à Lame Souple, ils se montent sur les corps des vérins dont la tige est munie d’un aimant permanent. Quand l’aimant passe au dessous de l’interrupteur, il attire la lame de celui-ci et ferme ou ouvre le contact. Une LED peut signaler l’état du contact.

Détecteurs pour applications particulières

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Détecteurs électroniques codés sans contact pour protecteur mobile- Autocontrôle intégré,- Codage par aimants permanents,- Un seul détecteur pour une porte à double battant.

Selon le modèle la sécurité peut aller à la catégorie 4!

Détecteurs pour applications particulières

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité inductifs

Avantages:- temps de réponse faible,- sortie statique donc pas de rebondissements,- pas de contact direct donc grande durée de vie.

Inconvénients:- utilisation seulement en courant continu,- détection seulement des métaux,- sensible aux champs magnétiques.

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité capacitifs

Ils permettent la détection de tous les objets isolants ou conducteurs.

On peut ajuster la portée de détection suivant la nature du matériau à détecter.

Très sensibles à l’environnement.Visualisation

Réglage

C (F) = e(F/m) S(m2)

e(m)

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Détecteurs de positionDétecteurs électriques de proximité capacitifs

Avantage:- permet la détection de tous les objets.

Inconvénients:- sensibles à l’environnement,- s’utilise dans un environnement très propre ou bien en

noyant le détecteur dans la matière à détecter.

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Détecteurs de positionDétecteurs de proximité photo-électriques

Ils signalent le passage d’un objet à travers un faisceau lumineux: - Un émetteur diode électroluminescente émet de la lumière. - Un récepteur photo-transistor capte la lumière.

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Détecteurs de positionDétecteurs de proximité photo-électriques

Les diodes électroluminescentes et les photo-transistors sont utilisésen lumière infrarouge pour :- leur grand rendement lumineux,- leur insensibilité aux chocs et aux vibrations,- leur tenue aux températures extrêmes,- leur grande durée de vie.

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Détecteurs de positionDétecteurs de proximité photo-électriques

Les diodes électroluminescentes et les photo-transistors sont utilisésen lumière rouge pour :- la transmission par fibres optiques plastiques.- l’utilisation de détecteurs réflex polarisé.

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Détecteurs de positionDétecteurs de proximité photo-électriques

Deux procédés sont utilisés

La cible bloque la lumière La cible renvoie la lumière

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Détecteurs de positionDétecteurs de proximité photo-électriques

systèmes de détection

Système barrage

L’émetteur et le récepteur sont séparés, ce système détecte tout objetinterrompant le faisceau lumineux.Portée importante (jusque à 30 m).

Emetteur

Récepteur

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Détecteurs de positionDétecteurs de proximité photo-électriques

systèmes de détection

Système reflex

L’émetteur et le récepteur sont incorporés dans le même boîtier, leretour du faisceau est assuré par un réflecteur monté en vis à vis.La détection est assurée par interruption du faisceau lumineux.Portée utile de l’ordre de 10 m dans un environnement non pollué .

EmetteurRécepteur

Réflecteur

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Détecteurs de positionDétecteurs de proximité photo-électriques

systèmes de détection

Système reflex

Le réflecteur doit être plus petit que l’objet à détecter .

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Détecteurs de positionDétecteurs de proximité photo-électriques

systèmes de détection

Système reflex

Le réflecteur doit être bien positionné par rapport à l’émetteur récepteur.

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Détecteurs de positionDétecteurs de proximité photo-électriques

systèmes de détectionSystème reflex polarisé

On peut utiliser des réflecteurs qui polarisent la lumière pour détecter des objets brillants.

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Détecteurs de positionDétecteurs de proximité photo-électriques

systèmes de détection

Système reflex polarisé

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Détecteurs de positionDétecteurs de proximité photo-électriques

systèmes de détection

Système de proximité

L’émetteur et le récepteur sont incorporés dans le même boîtier, lefaisceau est réfléchi en partie vers le récepteur par l’objet à détecter.La détection est assurée par le renvoie du faisceau lumineux.Portée utile de l’ordre de 1,5 m dans un environnement non pollué .

EmetteurRécepteur

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Détecteurs de positionDétecteurs de proximité photo-électriques

systèmes de détection

Système de proximité avec effacement de l’arrière -plan

On peut sur certains produits par réglage de la sensibilité éliminerl’influence de l’arrière plan de l’objet à détecter.

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Détecteurs de positionDétecteurs de proximité photo-électriques

mode de fonctionnement

Fonction claire

La sortie est activée quand le récepteur récupère la lumière.

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Détecteurs de positionDétecteurs de proximité photo-électriques

mode de fonctionnement

Fonction sombre

La sortie est activée quand le récepteur ne récupère pas la lumière.

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Détecteurs de positionDétecteurs de proximité photo-électriques

courbes de détection

Système barrage et système reflex

La zone jaune indique la zone de tolérance de positionnement du réflecteur ou du récepteur.La zone bleu représente la zone utile du système.

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Détecteurs de positionDétecteurs de proximité photo-électriques

courbes de détection

Système barrage

On peut adapter le faisceau utile en fonction de l’application.On utilise pour cela des lentilles avec des masques.

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Détecteurs de positionDétecteurs de proximité photo-électriques

courbes de détection

Système de proximité

La zone jaune représente la zone de sensibilité du détecteur.Toute cette zone est utilisable.Le trait noir correspond à une surface claire.Le trait bleu correspond à une surface sombre.

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Détecteurs de positionDétecteurs de proximité photo-électriques

Avantages:- pas de contact direct donc grande durée de vie,- sortie statique donc pas de rebondissements,- détection d’objets de toutes natures,- distance de détection étendue,- temps de réponse faible.

Inconvénient:- utilisation seulement en courant continu.

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Détecteurs à ultrasonsVEGASON 72

Ils émettent un rayonnement ultrasonique de 40Khz environ.Les impulsions réfléchies par le produit sont enregistrées par ledétecteur fonctionnant alternativement en émetteur et en récepteur.

Détection sur liquide Détection sur solide

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1 2 3 4 5 6

Zone morte Zone de détection

écoute de l’écho émissiondes ultrasons

Détecteurs à ultrasonsFonctionnement en détecteur de proximité

Les objets se trouvant dans les zones de détection sélectionnées sont signalés par un signal de sortie.Une 2em sortie signale la présence d’objets dans les zones bloquées.

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Détecteurs à ultrasonsFonctionnement avec évaluation de distance externe

Zone morte Zone de détection

écoute de l’écho émissiondes ultrasons

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Détecteurs à ultrasonsFonctionnement avec évaluation de distance externe

Zone morte Zone de détection

écoute de l’écho émissiondes ultrasons

Objet

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Détecteurs à ultrasonsFonctionnement avec évaluation de distance externe

Zone morte Zone de détection

écoute de l’écho émissiondes ultrasons

Objet

Le temps de propagation mesuré est converti en distance.

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Radar à hyperfréquencesVEGAPULS 64

Le radar émet périodiquement des ondes à 5,8 Ghz qui se réfléchissentsur le produit stocké.Il calcule le temps que met l’écho pour lui revenir.Il mesure de 0 à 30 m avec une erreur < 0,1% de la plage.

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Organigramme de choix

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Applications particulières

GJC

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Contrôleur de couleursE3MC OMRON

Le contrôleur peut reconnaître une à quatre couleurs avec un temps de réponse de 0,3 ms.Il est insensibles aux vibrations et se programme par auto-apprentissage,fonction Teach-in, compensation automatique de la puissance émettrice.Portée de 6 cm en standard et de 2 cm en version fibre optique.

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Contrôleur de couleursE3MC OMRON

Les valeurs analogiques de chaque couleur émise sont calculées sur 8 bits (0-255).

On calcule la moyenne de ces trois couleurs

+ +( ) /3 =

On calcule la valeur relative des couleurs renvoyées par l’objet à détecter:

rouge = / vert = / bleu = /

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Capteur de visionF10 OMRON

Il est destiné au contrôle d’aspect ou de forme.La caméra de vision possède un éclairage intégrépar LED.La programmation est limitée à l’apprentissagefonction TEACH.

La zone d’apprentissage est directement projetéesur l ’objet à contrôler.

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Capteur de visionF10 OMRON

Un barregraphe incorporé permet desurveiller la conformité par rapport àla pièce enregistrée.La tolérance requise est paramétrableet ajustable.

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Système de visionF150 OMRON

Il est devenu incontournable lorsqu’il s’agit du contrôle de la qualité et detraçabilité des mesures. La caméra possède son éclairage intégré.Il existe de nombreux filtres et objectifs. La programmation est effectuée à l’aide d’une console. La visualisation utilise un écran vidéo.Le système en mode automatique optimise tout seul les réglages

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Capteurs de déplacement

GJC

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Capteurs de déplacementIntroduction

La mesure d’un déplacement linéaire ou angulaire peut êtreréalisée de deux façons différentes.

Système de traitement

Variateur

Codeur

Moteur

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Capteurs de déplacementIntroduction

Moteur

Codeur absolu

Automate programmable Variateur

POSITIONNEMENT ABSOLU

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Capteurs de déplacementIntroduction

Moteur

Codeur incrémental

Automate programmable Variateur

POSITIONNEMENT INCREMENTAL

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Capteurs de déplacementIntroduction

POSITIONNEMENT INCREMENTAL

P24

Fcs_droitFcs_gauche

Fc_droitFc_gauche Fc_origine

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Capteurs de déplacementIntroduction

POSITIONNEMENT INCREMENTAL

Positionnement en absolu

P24

Fcs_droitFcs_gauche

Fc_droitFc_gauche Fc_origine

+ 250

+ 250

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Capteurs de déplacementIntroduction

POSITIONNEMENT INCREMENTAL

Fcs_droitFcs_gauche

Fc_droitFc_gauche Fc_origine

Positionnement en absolu

Chaque déplacement est référencé par rapport à l’origine.

+ 300

+ 300

Page 131: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

Capteurs de déplacementIntroduction

POSITIONNEMENT INCREMENTAL

Fcs_droitFcs_gauche

Fc_droitFc_gauche Fc_origine

Positionnement en relatif

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Capteurs de déplacementIntroduction

POSITIONNEMENT INCREMENTAL

Fcs_droitFcs_gauche

Fc_droitFc_gauche Fc_origine

Positionnement en relatif

+ 250

+ 250

Page 133: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

Capteurs de déplacementIntroduction

POSITIONNEMENT INCREMENTAL

Fcs_droitFcs_gauche

Fc_droitFc_gauche Fc_origine

Positionnement en relatif

Chaque déplacement est référencé par rapport au déplacement précédent.

+ 50

+ 300

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Capteurs de déplacementIntroduction

POSITIONNEMENT INCREMENTAL

Après une coupure d’alimentation la reprise d’origine est impérative.

Moteur

Codeur incrémental

Automate programmable Variateur

POSITIONNEMENT INCREMENTAL

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Capteurs de déplacementCapteur potentiométrique

Linéaire ou rotatif alimenté en continu.Il fournit une tension proportionnelle audéplacement du curseur.

Problème majeur, linéarité de la piste.

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Capteurs de déplacementCapteur inductif à transformateur différentiel

L’enroulement primaire est alimenté en alternatif ou par un oscillateur.La translation ou la rotation du noyau magnétique modifie la symétrie du champ magnétique dans les bobines secondaires.Mesure au micron, Linéarité 0,1%, emploi de - 60 à + 125 °C

P25

Up

Us1

Us2

Us = Us2 – Us1

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Capteurs de déplacementCapteur inductif à transformateur différentiel

Ici on provoque la rotation du noyau magnétique.

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Capteurs de déplacementCapteur inductif résolver

Bobinage fixeINDUCTEUR

Bobinage tournant INDUIT

Tension INDUCTEUR U = Û Sin w t

Tension INDUIT U = Û Sin w t Cos q

C’est un transformateur rotatif à couplage variable.La tension alternative aux bornes de l’induit est modulée en amplitude par le cosinus q

P26

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Capteurs de déplacementTransmetteur résolver

Bobinages fixes secondaires

Bobinage tournant primaire

U = Û Sin w t

U1 = K Û Sin w t Sin q

U 2

= K

Û S

in w

t C

os q

U 1

U 2

On récupère deus tensions:- U1 modulée en Sin q - U2 modulée en Cos q

P27

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Capteurs de déplacementTransmetteur résolver

1 rotation mécanique

Position actuelleFréquence porteuse 10 kHz

Courbeenveloppe

Rotor

Stator

U1

U2

U1U2

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Capteurs de déplacementCodeurs optiques rotatifs

Principe

On trouve dans un codeur rotatif:- une source lumineuse « LED »- un réticule ajouré.- un disque rotatif ajouré monté sur l’axe.- des récepteurs photo-électriques

Disque rotatif

Réticule

Source lumineuse LED

Récepteurs photo-électriques

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Capteurs de déplacementCodeurs optiques rotatifs

Technologie incrémentale

Une impulsion pour chaque incrément aligné sur la rotation de l’axe.Le déplacement s’effectue en relatif ou en absolu par rapport à une origine.La position est calculée par un système de traitement extérieur.

Page 143: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

Capteurs de déplacementCodeurs optiques rotatifs

Technologie incrémentale

Les signaux de dessus permettent l’utilisationd’émetteurs de ligne, travail en différentiel.

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Elle fournie un code binaire pour chaque positionnement.La résolution est égale à 2 (n = nombre de bits).Le déplacement s’effectue en absolu.

Capteurs de déplacementCodeurs optiques rotatifs

Technologie absolue

n

Codeur absolu multi-tours

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Capteurs de déplacementCodeurs optiques rotatifs

Technologie absolue

 L’utilisation du code binaire nécessite d’utiliser un signal d’inhibition pour éviter la prise en compte d’informations pendant le changement d’état des voies du codeur.

CODE BINAIRE

0 0 0 0

0 0 0 1

0 0 1 0

0 0 1 1

0 1 0 0

0 1 0 1

0 1 1 0

0 1 1 1

1 0 0 0

1 0 0 1

1 0 1 0

1 0 1 1

1 1 0 0

1 1 0 1

1 1 1 0

1 1 1 1

Page 146: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

Capteurs de déplacementCodeurs optiques rotatifs

Technologie absolue

Pas de risque de détecter un code parasite, prévoir par contre par la suite un transcodage du code GRAY vers un autre code.

CODE GRAY

0 0 0 0

0 0 0 1

0 0 1 1

0 0 1 0

0 1 1 0

0 1 1 1

0 1 0 1

0 1 0 0

1 1 0 0

1 1 0 1

1 1 1 1

1 1 1 0

1 0 1 0

1 0 1 1

1 0 0 1

1 0 0 0

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Capteurs de déplacementCapteurs optiques rotatifs

Etages de sortie collecteur ouvert

Bonne solution jusque à 30 m avec une fréquence de commutationde 25 Khz maximum ( 40 µs ).Permet l’adaptation aux différents niveaux logiques.Tension de déchet inférieure à 1 Volt.

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Capteurs de déplacementCapteurs optiques rotatifs

Etages de sortie Totem pôle

Bonne solution jusque à 100 m avec une fréquence de commutationde 50 Khz maximum ( 20 µs ).Permet l’utilisation d’une charge par rapport au 0V ou au + U Alim.Tension de déchet de l’ordre de 3 Volt.

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Capteurs de déplacementCapteurs optiques rotatifs

Etages de sortie émetteur de ligne RS422

Bonne solution jusque à 1000 m avec des fréquences de commutation de:- 1 Mhz sur 100 m ( 1 µs ).- 10 Mhz sur 10 m ( 0,1 µs ).

Le fonctionnement en différentiel permet une bonne immunité aux parasites industriels.

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Une règle comportant un réseau de traits au pas de 20 µm ou de 40 µmavec marque de référence absolue sert de base de mesure. Elle est balayée par voie optique par un curseur.

Capteurs de déplacementSystèmes optiques linéaires

Principe

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Capteurs de déplacementSystèmes optiques linéaires

Signaux de sortie

Allure des informations récupérées par les cellules photo-voltaïques

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Le système de traitement des signaux réalise une mise en forme.Il compte ces impulsions avec un signe à partir d’une origine et affiche la position effective.

Capteurs de déplacementSystèmes optiques linéaires

Unité compteur

Après une coupure d’alimentation la reprise d’origine est impérative.

Page 153: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

Capteurs de déplacementCapteurs optiques rotatifs

Capteur à fil Capteur à axe plein Capteur à axe creux

Page 154: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

Capteurs de déplacementSystèmes optiques linéaires

Système de mesure règle nue

Système de mesure règle étanche

Page 155: LES CAPTEURS. Introduction Introduction Constitution - le corps d’épreuve qui est mis en présence de la grandeur à mesurer et qui réagit selon une loi

Fin