les capteurs tor)

S2 ANALYSE DES SYSTEMES AUTOMATISES ETUDE DE LEURS COMPORTEMENTS S21 DESCRIPTIONS ET PRINCIPES DES SYSTEMES S213 LA CHAINE D'INFORMATION (Les capteurs TOR)

BAC PRO MEI

O.VITRY/213 Les capteurs TOR Lyce Lon de Lepervanche 1/10

I- Famille de Capteur :

Tout automatisme comporte des lments qui renseignent la partie commande de ltat de la machine automatise.

Pour raliser la fonction dtecter plusieurs technologies existent.

I-1 Capteur de dtection avec contact :

Les capteurs TOR sont des capteurs qui donnent une information dite "Tout Ou Rien ". C'est dire qu'ils sont dans un tat logique 1 ou 0.

- Les capteurs les plus couramment utiliss sont des capteurs commande manuellecapteurs commande manuellecapteurs commande manuellecapteurs commande manuelle, les boutons poussoirs fermeture (fig. 1), ouverture (fig. 2), bipolaire (fig. 3).

fig. 1 fig. 2 fig. 3

- Les capteurscapteurscapteurscapteurs peuvent tre aussi commande mcaniquecommande mcaniquecommande mcaniquecommande mcanique, ce sont les capteurs de positions. (fig. 4)

fig. 4


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- Les capteurs peuvent tre aussi commands par la variation d'une grandeur physiquepar la variation d'une grandeur physiquepar la variation d'une grandeur physiquepar la variation d'une grandeur physique (pression, temprature, etc.).

Contrle de pression : Pressostat ou manocontact pour la pression et vacuostat pour la dpression.(fig. 5)

fig. 5 fig. 6

P

Ces appareils sont destins rguler ou contrler une pression ou une dpression dans des circuits hydrauliques ou pneumatiques. Lorsque la pression ou la dpression atteint la valeur de rglage, le contact NO ou NC change d'tat.

*Contrle de temprature : Thermostat (fig. 6) *Le contact lectrique du thermostat change d'tat lorsque la temprature atteint le point de consigne

affich.

- Installer et diagnostiquer la dfaillance d'un capteur. Lors de l'installation si le botier est mtallique il doit tre reli la terre.

Les dfaillances peuvent avoir 3 origines : *le contact lectrique est dfaillant : contacts oxyds, ressort cass... *La commande du capteur est dfaillante : brise, coince... *l'action sur le capteur est dfaillante : mauvais rglage de position.

I2- Capteur de dtection sans contact : - Dtecteurs de proximit :

Ils dtectent sans contact physique la prsence devant leur face sensible d'un objet ou obstacle. Le changement d'tat (fermeture ou ouverture du contact) s'effectue lors de la dtection.

Il existe 2 types : le dtecteur de proximit inductif pour la dtection des objets mtalliques (fig. 7)

fig. 7 fig. 8

Le dtecteur de proximit capacitif pour la dtection des objets isolants (fig. 8)

fig. 8


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- La cellule photo-lectrique.

C'est un capteur qui comporte 2 parties : - un metteur de lumire, - un rcepteur de lumire

Ces 2 parties peuvent tre loges dans le mme botier.

Le capteur donne un signal ouverture ou fermeture d'un circuit, quand la liaison lumineuse entre l'metteur et le rcepteur est rompue.

Trois systmes sont couramment utiliss : Barrage (fig. 1) pour des distances importantes (plusieurs mtres) ; metteur et rcepteur sont distincts. Reflex (fig. 2) un botier metteur, rcepteur et un miroir (catadioptre), pour des distances moyennes. Proximit (fig. 3) c'est l'objet qui renvoie le rayon lumineux, il doit donc tre brillant ou de couleur claire.

Emetteur Rcepteur

fig. 1

Emetteurrcepteur

fig. 2

CatadioptreEmetteurrcepteur

fig. 3

Objet

- Le capteur fibres optiques :

Il fonctionne sur le mme principe que la cellule photolectrique, mais le faisceau lumineux est transport par un cble optique. Le botier qui reoit et met le signal lumineux est appel transducteur.

En dtection de passage (fig. 1) il y a 2 cbles la sortie du transducteur. En dtection de proximit (fig. 2) il y a un cble 2 faisceaux la sortie du transducteur.

fig. 1 fig. 2

Objet

Objet

Transducteur

EmetteurRcepteur


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- Le capteur ultrasons :

Les ultrasons sont mis une frquence proche de 1M Hz. Cette frquence n'est pas audible. Ce faisceau ultrasonore est dirig vers l'objet dtecter. Suivant la distance entre l'metteur et l'objet, l'cho qui revient vers le rcepteur est plus ou moins fort.

Quand le seuil prrgl est atteint, le capteur ouvre ou ferme un circuit lectrique. Ce systme est utilis pour commander l'ouverture des portes de magasins, ou encore pour surveiller des zones dangereuses ou interdites.

- Le capteur lame souple :

ILS = interrupteur lames souples (fig. 1)

Dans une ampoule de gaz neutre (fig. 2), 2 lames mtalliques se touchent quand elles sont soumises un champ magntique. Ces capteurs sont surtout utiliss pour dtecter la position des vrins comportant un aimant permanent.

fig. 1 fig. 2

Attention : Les capteurs de position installs sur les vrins piston magntique ne sont pas tous des ILS.

II- Symboles :


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III- Choix dun Capteur :

Phase 1 :

Dtermination de la famille de dtecteurs adapte l'application.

L'identification de la famille recherche s'effectue par un jeu de questions/rponses chronologiquement poses, portant sur des critres gnraux et fondamentaux s'nonant en amont de tout choix :

- nature de l'objet dtecter : solide, liquide, gazeux, mtallique ou non, - contact possible avec l'objet, - distance objet/dtecteur, - masse de l'objet, - vitesse de dfilement, - cadences de manuvre, - espace d'intgration du dtecteur dans la machine.

L'organigramme illustre cette dmarche qui conduit faire la slection d'une famille de dtecteurs sur la base de critres simples.

Phase 2 :

Dtermination du type et de la rfrence du dtecteur recherch.

Cette deuxime phase tient compte : - de l'environnement : temprature, humidit, poussires, projections diverses,... - de la source d'alimentation : alternative ou continue, - du signal de sortie : lectromcanique, statique, - du type de raccordement : cble, bornier, connecteur.


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L'organigramme : slection d'une famille de dtecteurs


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IV- Schma de raccordement de dtecteurs sur API :

Lautomate programmable est quip dune carte des entres destine recevoir : - Les informations dtat des capteurs en provenance des capteurs, - Les informations de commande en provenance du pupitre.

Le principe de raccordement consiste envoyer un signal lectrique vers lentre choisie sur lautomate ds que linformation est prsente.

Suivant les caractristiques de lA.P.I, les capteurs peuvent tre de technologies dfrentes :

- contact

- transistor : sortie P.N.P (Positif-Ngatif-Positif), sortie N.P.N (Ngatif-Positif-Ngatif)..

IV-1 Le raccordement des constituants de type contact :

0 V24 V

01

23

4

0,25 A

0 vol ts

Carte d'entres del'automate TSX 17

(type PNP)

CapteurContact tablissement de circuit

Charge

Fil d'alimentation du contact

Fil de transmission de l'information

La figure schmatise le raccordement une entre dautomate dun contact lectrique type E.C. (tablissement de circuit).

Les capteurs contact sont monts en srie avec la charge commander (lentre automate).

Ils sont en gnral aliments par la source de tension 24V disponible en faade de lA.P.I.

Ds que linformation acqurir est prsente, le contact lectrique se ferme (continuit du circuit lectrique) et le courant circule sur lentre relie au contact.

Le voyant dentre correspondant sallume.


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IV-2 Le raccordement des constituants lectroniques de type 2 fils :

0 V24 V

01

23

4

0,25 A

0 volts

Carte d'entres del'automate TSX 17

(type PNP)

Capteur lectronique 2 filsCharge

Fil d'alimentation du capteur


NO

Ces capteurs sont monts en srie avec la charge commander (lentre automate).

Ils sont en gnral aliments par la source de tension 24V disponible en faade de lA.P.I.

Ds que linformation acqurir est prsente, le circuit se ferme par une commutation lectronique interne au capteur et le courant circule sur lentre de lautomate relie au capteur.

IV-3 Le raccordement des constituants lectroniques de type 3 fils :

0 V24 V

01

23

4

0,25 A

0 volts

Carte d 'entres del'automate TSX 17

(type PNP)

Capteur lectronique 3 filsCharge

Fils d'alimentation du capteur


NOPNP

N

P

P

Sur ce type de capteur, on distingue 2 circuits :

- Lalimentation en gnral fournie par lA.P.I.(2 fils). - La transmission du signal ralise par le 3me fil.

Le capteur tant aliment, ds que linformation acqurir est prsente, un signal lectrique est transmis vers lentre automate par le 3me fil (commutation lectronique).


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Pour chaque entre dautomate considrons quil existe une charge lintrieur de lautomate entre la borne 0V et chacune des entres.

Cette charge lorsquelle sera sous tension mettra lentre corresponde ltat logique 1.

Lorsque lon regarde lintrieur de cette carte dentre et que lon remarque que chaque charge est relie la borne 0V (borne -) alors on comprend que pour que chaque charge soit sous tension ou = 1, il faut imprativement alimenter lentre correspondante avec du 24V (borne +).

Voyons maintenant avec ce raisonnement comment vous pouvez cbler :

Un bouton poussoir (entre 1 en bleu) Un capteur PNP (entre 2 en vert) Un capteur NPN (entre 4 en rouge)

Nous voyons ici clairement que sur un TSX 17 de chez Tlmcanique nous ne pouvons pas utiliser en entre des capteurs 3 fils de type NPN.

Nous pouvons toutefois utiliser :

-Des boutons poussoirs -Des capteurs 2 fils lectroniques -Des capteurs 3 fils type PNP -Des capteurs contact EC (tablissement de contact).

0V 24V Entre 1

Charge 1

Charge 2

Charge 4

Entre 3 Entre 2 Entre 4

3 fils PNP

3 fils NPN

Impossible, il faut un P et non un N pour alimenter la charge interne de lentre 4


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V- B214.4 RACCORDEMENT SUR LAUTOMATE TSX 37 en position sink

Cas particulier

TSX 37 de chez tlmcanique Il existe pour le TSX 37, deux configurations de carte, permutables par un petit interrupteur se trouvant

sur la carte (position sink ou position source). En position sink nous devons utiliser des capteurs lectroniques PNP ou tout autres capteurs et

boutons 2 fils. En position source, nous devons utiliser des capteurs lectroniques NPN ou tout autres capteurs et

boutons 2 fils.

PNP

-

+

1 2

01

14

16

17

18

15

13

12

10

09

08

07

06

05

04

03

Schma

I1.0

I1.2

I1.3

I1.6

I1.8

I1.12

I1.14

I1.15

24

0 V

Adresse

S2

S3

S4

S6

S10

Mmm o.

S13

S12

Dsignation

2 FILS Ces dtecteurs se raccordent comme des contacts. Ils sont aliments en srie avec la charge commander.

4 ou 5 Ces dtecteurs possdent 2 fils pour l'alimentation du composant et 2 ou 3 fils pour le contact de l'information transmettre la charge. NO ou NC

3 FILS Ces dtecteurs possdent 2 fils pour l'alimentation du composant et 1 fil pour la transmission de l'information la charge.

PNP

-

+

Tension adapte au composant

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