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Département: Sciences des Technologies Industrielles (STIN) Filières : Génie En

Département: Sciences des Technologies Industrielles (STIN) Filières : Génie Energétique et Electrique (G2E) TP : Capteur Encadrer par :  Pr. BELGHITI HAMID Réaliser par : Groupe 11  HACHIM Hamza  AMZIL Abdellah  Boutchachft Youness I. But de la manipulation  Apprendre le principe de fonctionnement des différents types de capteurs inductifs.  Apprendre les concepts d’hystérésis et de rayon d’action nominal.  Apprendre le concept de coefficient de correction.  Etudier l’influence du type de matériau sur la reconnaissance de l’objet.  Etudier l’influence de la dimension sur la reconnaissance de l’objet.  Utilisations typique dans les processus industriels.  Apprendre les modalités de câblage et de mise en fonction du capteur. Avec :  Capteur : est un dispositif transformant l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, telle qu'une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité ou la déviation d'une aiguille.  L'hystérésis : est la différence entre le point d'enclenchement à l'approche de la plaque de mesure et le point de déclenchement lorsque cette plaque s'éloigne du détecteur. L'hystérésis assure des commutations franches même en présence de vibrations. II. Capteur inductifs Les capteurs inductifs sont des capteurs produisant un champ magnétique à leur extrémité, et qui permettent de détecter n'importe quel objet conducteur situé à une distance dépendante du type de capteur. Si un matériau conducteur se trouve dans la zone d'action du capteur, celui-ci sera automatiquement détecté. 1. Principe de fonctionnement des capteurs inductifs Un détecteur inductif détecte exclusivement les objets métalliques. Il est essentiellement composé d'un oscillateur dont les bobinages constituent la face sensible. Les capteurs inductifs produisent à l'extrémité de leur tête de détection un champ magnétique oscillant. Ce champ est généré par une inductance et un condensateur montés en parallèle. Lorsqu'un corps conducteur métallique est placé dans ce champ, des courants de Foucault prennent naissance dans la masse du métal ; il y a perturbation de ce champ qui entraîne une réduction de l'amplitude des oscillations au fur et à mesure de l'approche de l'objet métallique, jusqu'à blocage complet. Cette variation est exploitée par un amplificateur qui délivre un signal de sortie, le capteur commute. 2. Capteur inductifs ON/OFF a. Capteur Inductive M12 ON/OFF L’expérience a pour l’objectif de déterminer la valeur d’hystérésis H du capteur. Expérience 1 : Hystérésis et rayon d’action nominal Sn: On approche le capteur de l’échantillon pour déterminer la valeur de Sn, on éloigne le capteur de l’échantillon pour déterminer la valeur de (Sn + H). On effectue au moins trois mesures et les reporter dans le tableau suivant : Paramètres 1er mesure (mm) 2éme mesure (mm) 3éme mesure (mm) Vm (mm) ON (Sn) 3 4 4 3.67 OFF (Sn + H) 4 5 5 4.67 Hystérésis (H) 1 1 1 1 b. Capteur Inductive M18 ON/OFF On répète les mêmes mesures avec le capteur M18 : Valeurs indicatives mesurées avec le capteur inductif M12 avec échantillon de mesure en acier galvanisé Capteur Inductive M12 ON/OFF Capteur Inductive M18 ON/OFF c. Coefficient de correction Expérience 2 : Coefficient de correction On place le support du capteur inductif M18 avec le repère 0 sur l’échelle sérigraphie sur la plaque on prépare le jeu d’échantillons composé de : Acier galvanisé, Acier inox et Laiton Schéma électrique : Matériau Sn (mm) Sn + H (mm) H (mm) Acier galvanisé 7.5 8.5 1 Acier inox 5.7 6.5 0.8 Laiton 3 4 1 Aluminium 2 3 1 On remarque d’après le tableau que l’acier galvanisé a une distance de détection plus grande au celles des autres matériaux. Paramètres 1er mesure (mm) 2éme mesure (mm) 3éme mesure (mm) Vm (mm) ON (Sn) 8 8 8 8 OFF (Sn + H) 9 9 9 9 Hystérésis (H) 1 1 1 1 Valeurs indicatives mesurées avec le capteur inductif M18 avec échantillon de mesure en acier galvanisé Les valeurs de Sn, Sn + H et H pour des différents matériaux avec un capteur inductif M18 Le tableau suivant présente la distance du facteur de réduction pour les divers matériaux : Matériau Facteur de réduction Acier galvanisé 1 Acier inox 0.76 Laiton 0.4 Aluminium 0.27 Puisque le coefficient de correction est le rapport de Sn de chaque matériau sur Sn de l’acier galvanisé, donc quand le coefficient est très petit donc Sn du matériau est petit. Expérience 3 : Influence de la dimension sur la reconnaissance de l’objet : Schéma électrique : Longueur coté échantillon Distance d’intervention nominale Sn (mm) Acier 30×30 mm 8 Acier 25×25 mm 7.5 Acier 20×20 mm 7 Acier 15×15 mm 6.5 Acier 10×10 mm 6 Acier 5×5 mm 5 On remarque d’après le tableau précédent que la diminution de la distance d’intervention nominale Sn quand on a une diminution de la longueur coté échantillon. La distance d’intervention nominale Sn des différents échantillons 3. Capteur inductif analogique Capteur analogique : La grandeur électrique délivrée par ce type de capteur est en relation directe avec la grandeur physique à capteur. Capteur inductif analogique Expériences 4 : Courbe caractéristique et hystérésis : Schéma électrique : On mesure à des distances différentes la valeur de la tension à la sortie du capteur : Mesure Sn (mm) 0 1 2 3 4 5 6 OUT (V) 1.54 4.44 7.38 9.66 11.35 11.92 12.22 On déplace le capteur vers l’échantillon en acier galvanisé et en présente des mesures pour chaque palier d’1mm Mesure Sn (mm) 6 5 4 3 2 1 0 OUT (V) 12.23 12 11.35 10.26 8.48 5.92 1.66 0 2 4 6 8 10 12 14 0 1 2 3 4 5 6 OUT (V) Sn OUT en fonction de Sn 0 2 4 6 8 10 12 14 0 1 2 3 4 5 6 7 OUT (V) Sn OUT en fonction de Sn D’après les deux tableaux précèdent, on remarque que l’augmentation de OUT (V) avec Sn et de même OUT (V) diminue avec la diminution de Sn, donc le capteur inductif présente une hystérésis très étroite et presque négligeable dans cette plage de mesure. Expérience 5 : Influence du matériau sur la reconnaissance de l’objet : Schéma électrique : Pour l’acier galvanisé : Mesure Sn (mm) 0 1 2 3 4 5 6 OUT (V) 1.54 4.44 7.38 9.66 11.35 11.92 12.22 Pour laiton : Mesure Sn (mm) 0 1 2 3 4 5 6 OUT (V) 5.45 8.6 11.58 12.54 12.65 12.60 12.58 La variation OUT(V) avec Sn pour l’acier galvanisé La variation OUT(V) avec Sn pour Laiton Pour l’aluminium : Mesure Sn (mm) 0 1 2 3 4 5 6 OUT (V) 5.61 8.6 12.28 12.77 12.77 12.66 12.66 La représentation graphique de OUT(V) de chaque matériau en fonction de Sn D’après les courbes et les tableaux, on constate qu’OUT (V) de chaque matériau se stabilise quand on dépasse sa distance nominale Sn. On place le capteur à une distance de 3mm de l’échantillon et on mesure la tension pour différent surface de l’acier galvanisé : Paramètre 1er mesure (V) 2éme mesure (V) 3éme mesure (V) OUTm (V) AG 20x20 mm 8.74 9.39 7.62 8.58 AG 15x15 mm 7.77 9.04 9.05 8.62 AG 10x10 mm 9.71 8.81 8.49 9.00 AG 5x5x mm 11.47 10.32 10.33 10.7 La variation OUT(V) avec Sn pour Aluminium 0 2 4 6 8 10 12 14 0 1 2 3 4 5 6 7 OUT (V) Sn OUT en fonction de Sn Acier Galvanisé Laiton Aluminium On place le capteur à une distance de 4mm de l’échantillon et on mesure V pour différent surface de l’acier galvanisé : Paramètre 1er mesure (V) 2éme mesure (V) 3éme mesure (V) OUTm (V) AG 20x20 mm 10.28 8.97 10.07 9.77 AG 15x15 mm 9.92 10.55 9.83 10.1 AG 10x10 mm 9.81 10.21 10.06 10.02 AG 5x5x mm 11.78 11.53 11.37 11.56 D’après les tableaux et les courbes, on remarque que OUT(V) diminue lorsqu’on augmente la surface du matériau, aussi il se stabilise plus vite quand on le mesure à une distance plus grande (notre cas: 4mm-3mm). III. Capteurs capacitifs Un capteur capacitif est un capteur de proximité ou de déplacement, muni d’électrodes sensibles de mesure et d’un condensateur, qui permet de reconnaitre sans contact des objets de toutes sortes, métalliques ou non, des fluides ou des verres transparents, et ce, de manière tout à fait fiable. La représentation graphique de OUT(V) d’acier galvanisé placer à une distance 3mm et 4 mm en fonction de Surface 0 2 4 6 8 10 12 14 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 OUT (V) Surface (mm²) OUT en fonction de la surface à 3 mm à 4 mm Capteurs capacitifs - Principe de fonctionnement des capteurs capacitifs : Le détecteur capacitif fonctionne comme un condensateur ouvert. Un champ électrique est formé entre l'électrode de mesure et l'électrode GND. Si un matériau présentant une constante diélectrique εr supérieure à l'air pénètre dans le champ électrique, la capacité du condensateur augmente en fonction de la constante εr de ce matériau. L'électronique mesure cette augmentation de capacité et génère un signal, qui est évalué dans uploads/Industriel/ compte-rendu-du-capteur.pdf