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Capteurs
Posté le 2012-12-16 13:58:50 par Administrateur

Cours d'électronique

Les capteurs font partie de la fonction « acquérir » que l’ont peut retrouver dans la plus part des systèmes, ils permettent l’acquisition d’informations, de grandeurs physiques ou simplement d’une présence ou non (logique binaire 0,1). On distingue deux grandes familles :

-          Les capteurs TOR : Tout Ou Rien (signal passant / signal non passant)

-          Les autres : ils délivrent des signaux analogiques ou numériques

Voir la suite du cours ici



I) Les capteurs TOR

1) Les capteurs mécaniques (interrupteur)

En voie de disparition, ils sont encore toutefois largement utilisés, le capteur permet par le mouvement mécanique d’une pièce d’ouvrir ou fermer un circuit, il se comporte comme un interrupteur. Il y a donc un contact mécanique (comprenez ici qu’il y a de l’usure !).

Caractéristiques :

-          Pouvoir de coupure (notée en Ampères, ex : 5A, 10A, 50A)

-          Taux de fonctionnement (nombre de commutations maximales)

-          Encombrement (les dimensions)

-          L’indice de protection (souvent nommé  « IP », ex : indique si le capteur résiste à l’humidité)

-          Type de palpeur

2) Les capteurs inductifs (oscillateur)

Ils contiennent un oscillateur dont la fréquence de travail se situe entre 100Hz et 600Hz, nous ne nous attarderons pas sur le fonctionnement de ce genre de circuit pour le moment (voir rubrique oscillateurs à quartz). Ce type de système ne fonctionne qu’avec les pièces métalliques ! Lorsque la pièce métallique se rapproche, les ondes produites par l’oscillateur reviennent vers ce dernier, provoquant une « surcharge » (on dira réduction d’amplitude, c’est plus classe) ce qui provoque ensuite un changement d’état du capteur (0 -> 1 ou 1-> 0)

Les types de connexions :

-          2 fils : Sortie de type « interrupteur » ou « relais » avec soit un contacteur de type NO ou NF au repos (càd : lorsque le capteur n’est pas actionné)

-          3 fils : Il s’agit cette fois d’un transistor qui assure la commutation, soit un transistor de type PNP ou NPN

Caractéristiques :

-          Tension d’alimentation  (en Volts)

-          Pas de contact physique

-          Consommation (en Watts)

-          Courant de sortie (dans le cas d’un transistor, 3 fils, noté en A ou mA)

-          Porté nominale de détection (seuil de déclanchement, distance de déclanchement)

 osck.png

3) Les capteurs capacitifs (condensateur)

Ce type de capteurs permet la détection d’objets métalliques ou non (plastique par exemple). Lorsqu’une pièce se rapproche de la surface sensible du capteur, une variation de capacité se produit (voir rubrique condensateurs pour plus d’infos), ce qui provoque un changement d’état du capteur.

capacit.png 

Caractéristiques :

-          Pas de contact physique avec l’objet à détecter

-          Possibilité de cadences de commutation élevés

-          Porté nominale très faible : 2 à 5 mm

-          Détection de toutes les matières : carton, cuir, verre, plastique, métal, bois …

4) Les capteurs à ultrasons.

Le principal atout de ses capteurs est de pouvoir détecter des objets à plusieurs mètres de distance contrairement aux capteurs cités précédemment. Ils reposent sur le principe d’émission et de réception des ultrasons (ondes sonores de fréquence trop élevé pour être entendus par l’homme), un émetteur module des ultrasons qui vont se répercuter contre l’objet à détecter et qui revient au récepteur, le temps entre l’émission et la réception des ultrasons permettent de mesurer la distance.

Différentes applications :

-          Détection de type TOR

-          Calcul de la distance entre l’objet et le capteur (sortie analogique ou numérique sur 8 bits)

Par conséquent ce type de capteurs peut aussi être classé dans la partie « capteurs analogiques et numériques »

Caractéristiques :

-          Détection des tous les objets, sauf ceux qui absorbent les ondes sonores, tels que la ouate

-          Les courants d’airs perturbent le fonctionnement de ces capteurs.

-          Pas de fonctionnement dans le vide possible

-          La brume et la poussière ne perturbent pas les ultrasons.

5) Les capteurs optiques (infrarouge)

Le fonctionnement de ce type de capteurs repose sur l’émission et la réception d’un faisceau lumineux visible ou non. On peut distinguer trois modes de fonctionnement :

Système barrage : Emetteurs et récepteurs sont séparés

 barriere.png

Adapté pour :

-          Détection de matériaux opaques

-          Environnements « pollués » : Pluie, fumé, poussière

-          Les longues distances

Contrainte

-          Pas de détection de matériaux transparents

-          Alignement parfait

 

Système réflex : Emetteur et récepteur dans le même boitier (réflecteur)

reflex.png 

Adapté pour :

-          Détection possible uniquement d’un coté

-          Environnements propres

Contraintes :

-          Ne fonctionne pas avec les objets réfléchissants

Système à faisceau perdu : Emetteur et récepteur dans le même boitier  (objet = réflecteur)

perdu.png 

Adapté pour :

-          Les endroits ou la détection n’est possible que d’un coté

 

Contraintes :

-          Les portés dépendent de la capacité réflective des objets

-          A éviter dans les environnements poussiéreux ou sales

II) Les capteurs analogiques ou numériques

1) Les capteurs résistifs (résistances variables, potentiomètres, rhéostats, fader)

On les utilise pour mesurer un déplacement, ils utilisent le principe du montage potentiométrique pour obtenir une tension de sortie en fonction de la position du curseur. Par exemple dans une jauge de carburant, dans une barrière, dans une imprimante …

 

rotact.png
 

Caractéristiques :

-          Longueur ou angle de course (nombre de tours)

-          Linéarité (en %)

-          Durée de vie

-          Résistance totale (en Ohms ou KOhms ou Mohms)

-          Force de déplacement

-          Répétabilité (nombre d’allers/retour du curseur)

2) Les codeurs absolus (code gray)

Ils sont principalement utilisés pour mesurer la vitesse, l’angle d’une course, une distance parcourue, leur axe de rotation est attaché à un disque codé en « gray », on retrouve ensuite le principe d’un système barrage optique, un émetteur infrarouge placé d’un coté du disque émet un faisceau IR, de l’autre coté du disque, le récepteur lit les donnés qui fluctuent selon le disque (ouvert = 1, fermé = 0). Tout ceci délivre un signal numérique qui peut être traité par des systèmes numériques.

 gray.png




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