Capteur de Position [PDF]

Zitiervorschau

Capteurs de position et déplacement Introduction Potentiomètres résistifs Capteurs capacitifs

Capteurs inductifs Capteur ultrasonore

Capteurs digitaux 1

Capteurs de position et déplacement

Introduction (1) Mesure de position et déplacement :  Elément important pour le fonctionnement correct de beaucoup de machines : - machines outils - robotique …  Pour mesurer d’autres grandeurs physiques (corps d’épreuve) - mesurande primaire : force, pression, accélération … - mesurande secondaire : déplacement ou position 2

Capteurs de position et déplacement

Introduction (2) Principes de mesure :

1. Capteurs absolus (fréquemment utilisée): le capteur fournit un signal qui est fonction de la position de l’une de ses parties liée à l’objet mobile Ex : potentiomètre résistif, inductance à noyaux mobile, condensateur à

armature mobile, codeurs digitaux absolus… 2. Capteurs incrémentaux : le capteur délivre une impulsion à chaque déplacement élémentaire. La position et les déplacements sont déterminés par comptage des impulsions émises, ou décomptage selon le sens du déplacement

3. Capteurs de proximité : ils sont caractérisés par l’absence de liaison mécanique avec l’objet dont ils mesurent la distance ou le déplacement. 3

Capteurs de position et déplacement

Potentiomètre résistif (1) Réalisation : - une résistance fixe Rn (fil bobiné ou piste conductrice)

- un curseur :

 assure le contact électrique

 est lié mécaniquement à la pièce dont on veut traduire le déplacement  isolé électriquement de cette pièce

 Selon la forme géométrique de la résistance fixe et donc du mouvement du curseur, on distingue : - potentiomètre de déplacement rectiligne, - potentiomètre de déplacement angulaire 4

Potentiomètre résistif (2)

Capteurs de position et déplacement

1. Le potentiomètre de déplacement rectiligne

l R(l )  . R n L 2. Le potentiomètre de déplacement angulaire

 R(  )  .Rn M Potentiomètre circulaire αM < 360°

Potentiomètre hélicoïdal αM > 360°

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Capteurs de position et de déplacement

Potentiomètre résistif (3) Avantages : - Simplicité - Peu couteux - La sortie est indépendante de R => stable par rapport à la température

Inconvénients : - Charge mécanique - Usure par frottements

- Influence de la source - Influence de l’appareil de mesure. Solution : amplificateur suiveur pour garantir la validité de l’utilisation du diviseur de tension 6

Capteurs de position et déplacement

Capteurs inductifs (1) Principe Le déplacement que l’on veut mesurer est imposé à un des éléments d’un circuit magnétique entrainant une variation de flux. a. Linear Variable Differential Transformer (LVDT) Capteur de déplacement inductif utilisant le principe de variation de flux dus au mouvement du noyau.

 Le primaire est attaqué par un signal sinusoïdal.  Un signal sinusoïdal est induit dans les 2 bobines du secondaire.  Quand le noyau est au milieu du transformateur, on a Vs = 0, car les tensions induites dans les deux bobines sont d’amplitudes égales mais de sens opposé 7

Capteurs inductifs (2)

Capteurs de position et déplacement

Fonction de transfert du LVDT

 2 jaE Vm  .x Z1

Z1 : impédance dans le primaire x : déplacement du noyau E : amplitude de la tension d’alimentation Ω : pulsation de la tension d’excitation

RVDT (Rotary Variable Differentiel Transformer) Même principe que le LVDT sauf que c’est un capteur rotatif  Le transformateur différentiel peut être réalisé pour des utilisations en environnement très sévère : (600°C, -250°C), haute pression (200 bars), radioactivité élevée, milieu corrosif.

Caractéristiques métrologiques Etendue de mesure : ± 1mm à ± 500 mm, ± 45° Erreur de linéarité : 0,05 % à 1 % de l’EM Précision : 0,05 % à 1 % de l’EM

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Capteurs de position et déplacement

Capteurs inductifs (3) a. Circuit magnétique à entrefer variable Principe : mesure du coefficient d’autoinduction dans un circuit magnétique. Lorsque le noyau bobiné se déplace à

proximité d’un matériau ferromagnétique, le champ magnétique engendré varie, modifiant ainsi le coefficient d’autoinduction dans la bobine. Avantages - mesure sans contact - Simple Inconvénients - non linéaire, sauf en petite variation - Mesure de déplacement d’objets ferromagnétiques

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Capteurs de position et déplacement

Capteurs capacitifs (1)

r1 l r2

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Capteurs de position et déplacement

Capteurs capacitifs (2)

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Capteurs de position et déplacement

Capteur ultrasonore

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Capteurs Digitaux (1)

Capteurs de position et déplacement

- Surface amagnétique ou ferromagnétique (lecture magnétique) - Surface isolante ou conductrice (lecture par courant) - Surface opaque ou translucide (lecture optique)

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Capteurs de position et déplacement

Capteurs Digitaux (2) - Codeurs optiques absolus

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Capteurs de position et déplacement

Capteurs Digitaux (3)

b

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Capteurs de position et déplacement

Capteurs Digitaux (4)

Codeurs incrémentaux

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Capteurs de position et déplacement

Capteurs Digitaux (5)

Codeurs incrémentaux

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