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1 République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement S

1 République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université des Sciences et de la Technologie HouariBoumediene Projet Automatisme : les Capteurs lesCapteurs Master 1 CM présenté par : AISSI akram yacine Akziz ramzi Boumehraz Mohammed Akram Encadré par :Mme. Lammari Page | 2 Sommaire Sommaire 1) La définition des capteurs ………………… page 3 2) Les caractéristiques du capteur …………… page 3 , 4 3) Différents types de capteurs Capteur de position (électromécanique) I. …… page 5 II. Détecteur de proximité capacitif ……………… page 6 III. Détecteur de proximité inductif ……………… page 6 IV. La détection photoélectrique ………………… page 7 a) Le système de proximité b) Le système barrage c) Le système reflex. V. Les codeurs optiques rotatifs ……………….. page 8 , 9 a) Les codeurs incrémentaux : b) Les codeurs absolus VI. Les capteurs à ultrasons ……………………….. page 9 VII. Les capteurs de température ………………… page 10 a) Un thermocouple (ou couple thermoélectrique b) Thermo-résistances (La sonde à résistance de platine) VIII. Les Cellules de Charge ………………….. ……………. page 11 a) Les capteurs de compression b) Les cellules de charge à jauge de contrainte c) Les cellules de charge pneumatiques d) Les cellules de charge hydrauliques 4) Les Démarches d’aide au choix ……………. page 12 5) Bibliographie ………………….. ………………… .. page 13 Page | 3 1. La définition des capteurs : Les capteurs sont des composants de la chaîne d'acquisition dans une chaîne fonctionnelle d’un automatisme. Un capteur transforme une grandeur physique en une grandeur normée, généralement électrique ou pneumatique, parlera alors de signal, qui peut être interprétée par un dispositif de contrôle commande comme l’AP 2. Les caractéristiques du capteur Un capteur peut être caractérisé selon de nombreux critères dont les plus courants sont les suivants : - la grandeur physique observée, le temps de réponse, l’étendue ou plage de mesure, la sensibilité, la précision, la fidélité, la linéarité, la bande passante, la résolution, la gamme de température d'utilisation TEMPERATEURE PRESSION FORCE GRANDEURS PHYSIQUES Energie SIGNAL ÉLECTRIQUE LOGIC (TOR) ANALOGIC NUMERIQUE Capteur Page | 4 Suivant la nature du signal exploitable les capteurs se classent en trois catégories : 1. CAPTEURS ANALOGIQUES Le signal délivré est la traduction exacte de la loi de variation de la grandeur physique mesurée. 2. CAPTEURS LOGIQUES Le signal ne présente que deux niveaux, ou deux états, qui s’affichent par rapport au franchissement de deux valeurs; ces capteurs du type tout ou rien (TOR) sont également désignés par détecteurs. 3. CAPTEURS NUMERIQUES Le signal est codé au sein même du capteur par une électronique associée; ces capteurs sont également désignés par codeurs et compteurs. Les capteurs peut aussi être classent suivant le type du contact avec le corps détecté A. Détection avec contact d’objets non déformables B. Détection sans contact Page | 5 3. Différents types de capteurs : On peut alors classer les capteurs en deux catégories, les capteurs à contact qui nécessitent un contact direct avec l'objet à détecter et les capteurs de proximité. Chaque catégorie peut être subdivisée en trois catégories de capteurs : les capteurs mécaniques, électriques, pneumatiques. I. Capteur de position (électromécanique ) Les capteurs de position sont des capteurs de contact à action mécanique. Ils peuvent être équipés d'un galet, d'une tige souple, d'une bille. L'information donnée par ce type de capteur est de type tout ou rien. Détections possibles : tout objet solide ou non déformable (Contact avec l’objet) Page | 6 II. Détecteur de proximité capacitif: Dans le cas du détecteur capacitif l’objet { détecter fait varier par sa position la capacité d’un condensateur formé par la face sensible du détecteur. Ses caractéristiques lui permettent de détecter tout objet même si celui-ci n’est pas métallique. Détections possibles: Tous types de matériaux conducteurs et isolants ,sanscontact mais le distance de détection est faible, avec un réglage précis, il est possible de détecter un objet à travers une paroi mince et non métallique (liquide ou pulvérulent, { l’intérieur d’un récipient) III. Détecteur de proximité inductif : Les capteurs inductifs produisent à l'extrémité leur tête de détection un champ magnétique oscillant. Ce champ est généré par une self et une capacité montée en parallèle. Lorsqu'un objet métallique pénètre dans ce champ, il y a perturbation de ce champ puis atténuation du champ oscillant. Cette variation est exploitée par un amplificateur qui délivre un signal de sortie, le capteur commute. Détections possibles: sans contact pour tous les objets métalliques de forme quelconque Page | 7 IV. La détection photoélectrique ; Dans les systèmes automatisés, on peut détecter une présence, sans contact avec un objet ou une personne, même en être très éloigné. On utilise entre autre des détecteurs de proximité photo électrique : la seule restriction étant que les objets soient opaques. Les systèmes détecteurs de proximités photoélectriques comprennent: -un émetteur de lumière visible ou infrarouge -un récepteur photosensible Il existe 3 types de détecteurs photoélectriques: A. Le système de proximité Système proximité est l’ensemble de Emetteur et récepteur sont regroupés dans un même boîtier, émis en infrarouge, est renvoyé vers le récepteur par tout objet suffisamment réfléchissant qui pénètre dans la zone de détection B. Le système barrage Le system est composer d’un émetteur et récepteur sont situés dans 2 boîtiers séparés cela permet d’avoir des distances entre les deux importantes (30 m). Elle a pour avantage son adapté aux environnements difficiles, détection d'objets brillants, et pas de zone aveugle. C. Le système reflex. L’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 Détections possibles : tout objet opaques Page | 8 V. Les codeurs optiques rotatifs : Un codeur optique rotatif est un capteur angulaire de position. Lié mécaniquement { 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, existe deux types de codeurs optiques rotatifs : Les codeurs incrémentaux, Les codeurs absolus a) Les codeurs incrémentaux : La périphérie du disque du codeur est divisée en "x" fentes régulièrement réparties. Un faisceau lumineux se trouve derrière ces fentes dirigé vers une diode photosensible. Chaque fois que le faisceau est coupé, le capteur envoie un signal qui permet de connaître la variation de position de l'arbre. 3 voies sont alors disponibles, une voie A donnant « n » impulsions par tour, une voie B identique à la A mais décalées de 90° et une voie Z donnant une seule impulsion par tour. Les deux photodiodes délivrent des signaux carrés A et B chaque fois que le faisceau lumineux traverse une zone transparente. On peut ainsi compter le nombre d’impulsions reçu et connaître la position relative d’un mobile, on peut donc contrôler un déplacement en effectuant le comptage ou le décomptage des impulsions. Page | 9 b) Les codeurs absolus 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’{ 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). VI. Les capteurs à ultrasons Un générateur haute tension le transducteur émet à intervalles réguliers de courtes impulsions sonores à haute fréquence qui se déplace dans l'air ambiant à la vitesse du son, dès que l'onde rencontre un objet, une onde réfléchie (écho) revient vers le transducteur, un micro-processeur analyse de le single reçu et mesure l'intervalle de temps entre le signal émit et l'écho. Détections possibles :Tout objet réfléchissant le son indépendamment de la forme et de la couleur. Page | 10 VII. Les capteurs de température Les capteurs de température sont des dispositifs permettant de transformer l’effet du réchauffement ou du refroidissement sur leurs composants en signal électrique. Il en existe deux types: •Un thermocouple (ou couple thermoélectrique) permet de mesurer la force électromotrice pour déterminer la température. Un thermocouple est constitué de deux fils métalliques de nature différente reliés par des jonctions lorsque ces deux métaux entrent en contact, cela produit une faible tension en circuit ouvert qui correspond à la température (c’est l'effet Seebeck). •Thermo-résistances (La sonde à résistance de platine) Mesure la température en fonction de la résistance. La sonde est constituée d'un filament de platine (Pt), entourant une tige de verre ou non, dont la caractéristique est de changer de résistance en fonction de la température. Sa résistance augmente en même temps que la température. Page | 11 VIII. les Cellules de Charge Une cellule de charge est un transducteur qui convertit une force mécanique en une sortie électrique mesurable. son principes de fonctionnement sont liés aux dispositifs piézoélectriques (la transformation des force mécanique en tension électrique du a la déformation du uploads/S4/ projet-automatisme-les-capteurs-final.pdf