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Chapitre 2 La d´ etection de position/proximit´ e 2.1 Introduction Un d´ etecte

Chapitre 2 La d´ etection de position/proximit´ e 2.1 Introduction Un d´ etecteur de position est un ´ el´ ement de mesure ayant un contact avec l’objet dont on doit v´ eriﬁer s’il occupe une position donn´ ee. Une seule technologie est utilis´ ee, ce sont les interrupteurs de ﬁn de course. Un d´ etecteur de proximit´ e est un ´ el´ ement de mesure d´ etectant si un ob- jet est pr´ esent ` a proximit´ e sans avoir de contact avec l’objet. La d´ etection s’op` ere par des eﬀets physiques que l’objet peut produire sur le d´ etecteur, sans contact. Il existe 4 technologies : • D´ etecteur de proximit´ e inductif : l’objet est d´ etect´ e par ses eﬀets sur un champ magn´ etique ´ emis par le d´ etecteur. • D´ etecteur de proximit´ e capacitif : l’objet est d´ etect´ e par ses eﬀets sur un champ ´ electrique ´ emis par le d´ etecteur. • D´ etecteur de proximit´ e photo´ electrique : l’objet est d´ etect´ e par ses eﬀets sur un faisceau de rayonnement optique. • D´ etecteur de proximit´ e ultrasonique : l’objet est d´ etect´ e par ses eﬀets sur une onde ultrasonique ´ emise par le d´ etecteur. Ces quatre technologies doivent ˆ etre envisag´ ees dans l’ordre dans lequel elles ont ´ et´ e ´ enum´ er´ ees. Ainsi, il faut en premier lieu envisager l’utilisation d’un d´ etecteur de proximit´ e inductif. Si l’objet ` a d´ etecter est non-m´ etallique ou trop loin, il faut utiliser une autre technologie. En second lieu, il faut envi- sager l’utilisation d’un d´ etecteur capacitif. Si l’objet est trop loin, ou n’a pas 49 50 CHAPITRE 2. LA D´ ETECTION DE POSITION/PROXIMIT´ E assez d’eﬀet sur un champ ´ electrique, il faut passer ` a la technologie suivante. Celle-ci sera la technologie optique pour la d´ etection. Si l’environnement ou l’objet fait en sorte que cette technologie ne fonctionne pas, il reste le der- nier et ultime choix, la d´ etection de proximit´ e ultrasonique. Et, si mˆ eme cette technologie ne fonctionne pas, il faut se demander s’il est absolument n´ ecessaire de faire la d´ etection sans contact. L’utilisation d’un d´ etecteur de proximit´ e s’av` ere une bien meilleure solu- tion dans les cas ou la vitesse de l’objet ` a d´ etecter est rapide. L’usage d’un interrupteur de ﬁn de course dans ces conditions est diﬃcile, car l’impact de l’objet risque d’endommager l’interrupteur de ﬁn de course (et l’objet lui-mˆ eme). Dans les cas ou l’objet ` a d´ etecter est petit et/ou fragile, le d´ etecteur de proximit´ e s’av` ere la seule solution exploitable. La commutation d’un inter- rupteur de ﬁn de course exige de la part de l’objet une force minimale qu’un objet de petite masse ne peut atteindre. De plus, le contact entre l’inter- rupteur de ﬁn de course et un objet fragile risque de rayer la surface de ce dernier. Les d´ etecteurs de proximit´ e poss` edent des port´ ees qui varient de l’ordre de 25 microm` etres ` a un bout de l’´ echelle jusqu’` a 200 m` etres pour l’autre bout. Les signaux g´ en´ er´ es sont des signaux logiques tout-ou-rien. Ces d´ etecteurs n’ont aucune pi` ece m´ ecanique mobile contrairement aux interrupteurs de ﬁn de course. Ils sont utilis´ es dans une foule d’applications industrielles : contrˆ ole de pr´ esence ou d’absence de pi` eces, contrˆ ole de ﬁn de course, d´ etection de passage de pi` eces, positionnement de pi` eces, comptage de pi` eces, barrages de protection, etc... 2.2 Interrupteur de ﬁn de course Un d´ etecteur de position (Figure 2.1) est un capteur mieux connu sous le nom d’interrupteur de ﬁn de course. Puisque c’est un d´ etecteur, par d´ eﬁnition il fournit en sortie un signal logique ´ evoluant entre deux ´ etats (tout ou rien). L’interrupteur de ﬁn de course exige un contact avec l’objet ` a d´ etecter. Ce contact ` a lieu au niveau de l’organe de commande. Divers types d’organes de commande sont disponibles sur le march´ e (Figure 2.2), pour s’adapter aux divers objets que le d´ etecteur doit pouvoir d´ etecter. Ce choix est important, 1. Source de l’image de la Figure 2.1 en page 51 : www.inotek.com 2.2. INTERRUPTEUR DE FIN DE COURSE 51 Figure 2.1 – Interrupteur de ﬁn de course 1 car un mauvais choix d’organe de commande peut entraˆ ıner des dommages sur l’objet ` a d´ etecter et/ou l’interrupteur de ﬁn de course. De l’organe de commande, un m´ ecanisme m´ ecanique transmet les d´ eplace- ments de l’organe de commande vers l’´ el´ ement de contact. Cet ´ el´ ement de contact est un contact sec (relais) command´ e m´ ecaniquement. Ce contact ` a une dur´ ee de vie limit´ ee, car les cycles d’ouverture et fermeture du contact provoquent ` a long terme une fatigue m´ ecanique. Selon les mod` eles, la dur´ ee de vie est variable, mais g´ en´ eralement c’est autour de 30 millions d’op´ erations (ou de cycles). Le type de contact peut prendre diverses formes au niveau ´ electrique (voir Figure 2.3). Le contact peut ˆ etre ` a simple action ou ` a double action. Un contact ` a simple action ne fait qu’ouvrir ou fermer un circuit ´ electrique alors qu’un contact ` a double action fait une s´ election entre deux circuits diﬀ´ erents, ouvrant un circuit en fermant l’autre et vice versa. Le contact peut ˆ etre ` a simple ou ` a double rupture. Un contact ` a simple rupture ne comprend qu’un seul point du circuit qui s’ouvre. Un contact ` a double rupture comprend deux points du circuit qui s’ouvre, permettant un plus grand pouvoir de coupure. Le contact peut ˆ etre unipolaire, bipolaire et mˆ eme quadripolaire. Cela correspond simplement au nombre de contacts qui sont actionn´ es lors de la commutation de l’interrupteur de ﬁn de course. Une caract´ eristique importante des interrupteurs de ﬁn de course, c’est le 2. Source de l’image de la Figure 2.2 en page 52 : product-image.tradeindia.com 52 CHAPITRE 2. LA D´ ETECTION DE POSITION/PROXIMIT´ E Figure 2.2 – Organes de commande 2 pouvoir de coupure des contacts. Il s’exprime de deux fa¸ cons. C’est la tension continue ou alternative maximale qui peut ˆ etre coup´ e sans risque de claquage (varie de 1 ` a 380 volts, selon le relais utilis´ e). C’est aussi le courant maximal qui peut ˆ etre coup´ e (variant de 1 milliamp` ere ` a plusieurs amp` eres). L’interrupteur de ﬁn de course est utilis´ e pour d´ etecter qu’un objet est ` a la ... ﬁn de course d’un actionneur. On l’utilise comme s´ ecurit´ e pour s’assurer que certaines composantes de machines restent ` a l’int´ erieur de zones bien pr´ ecises. Un interrupteur de ﬁn de course ´ etant un d´ etecteur ´ electrom´ ecanique, il faut s’assurer de d´ eplacer les organes de commande ` a l’int´ erieur certaines limites pour ´ eviter les dommages ` a l’interrupteur (et ` a l’objet ` a d´ etecter). En Figure 2.4 sont montr´ es deux types d’organes de commande. En haut c’est l’organe de type poussoir et en bas c’est un levier. A sa position de repos, le poussoir est ` a sa pleine extension, qui est repr´ esent´ e par la distance FP (Figure 2.4). Lorsque le poussoir est enfonc´ e, la distance minimale est repr´ esent´ ee par TTP. La diﬀ´ erence entre FP et TTP est appel´ e la course totale (TT — total travel) et il faut s’assurer de ne jamais exc´ eder cette course. Dans le cas du levier, ` a sa position de repos, il est en FP et il peut tourner d’un angle maximal repr´ esent´ e par TT jusqu’` a la position TTP qu’il ne faut jamais d´ epasser (Figure 2.4). 2.2. INTERRUPTEUR DE FIN DE COURSE 53 Figure 2.3 – Types de contact d’un interrupteur de ﬁn de course Pour ´ eviter les commutations intempestives qui pourraient r´ eduire la dur´ ee de vie du relais, les commutations ouvert-ferm´ e (repr´ esent´ es par OP) et ferm´ e-ouvert (repr´ esent´ e par RP) ne se produisent pas au mˆ eme endroit (Figure 2.4). Par exemple, dans le cas du levier, lorsque l’objet ` a d´ etecter entre en contact avec celui-ci, il faut le tourner d’un angle sup´ erieur ` a PT pour que le contact ´ electrique se ferme. Puis, lorsque l’objet s’´ eloigne, le levier retourne ` a sa position de repos (grˆ ace ` a un ressort de rappel dans le relais) et lorsque l’angle du levier est inf´ erieur ` a RP, le contact s’ouvre. L’angle MD repr´ esente le angle de d´ ecalage entre l’ouverture et la fermeture du relais. Le mˆ eme principe s’applique au poussoir. La Figure 2.5 montre un exemple uploads/Industriel/ cours-gpa668-e13-02-03-04-05-pdf.pdf