L

1
Loffre en détection Tout Ou Rien
inductif
LVDT
magnétique
principe
principe
principe
branchement
capacitif
mécanique
principe
Interfaces (rappels)
principe
branchement
branchement
photo-électrique
ultrason
principe
principe
branchement
codeur
potentiométrique
principe
principe
branchement
2
Détecteurs de proximité

• Il en existe trois types
• Inductif
• Capacitif
• Photo-Électrique.
• Caractéristiques générales
• Sortie logique tout-ou-rien
• Opèrent à distance sans contact
• Portées de 25 ?m à plusieurs mètres.
• Aucun contact mécanique.

3
Détecteurs de proximité Inductifs
Un oscillateur crée en avant de la face sensible
un champ électromagnétique alternatif ayant une
fréquence de 100 à 600 kHz. Lorsqu'un objet
conducteur pénètre dans ce champ, il est le siège
de courants induits circulaires qui se
développent à sa périphérie. Ces courants
constituent une surcharge pour le système
oscillateur et entraînent de ce fait une
réduction d'amplitude des oscillations. La
détection de l'objet est effective lorsque la
réduction de l'amplitude des oscillations est
suffisante.
4
Détecteurs de proximité inductifs

• Principe de fonctionnement
• Lors de la présence dune pièce métallique dans
  le champs magnétique, un courant de Foucault est
  généré.
• Portée du détecteur
• La portée dépend de la taille de la cible
• La portée est entachée dune tolérance de
  fabrication de ?10 .
• La portée varie avec la température (?10 ).
• La portée dépend aussi du métal composant la
  cible

5
Détecteurs de proximité inductifs

• Portée du détecteur (suite)
• La portée dépend aussi de la façon dont se
  présente la cible
• Latéralement ou Axialement

6
Détecteurs de proximité inductifs

• La méthode de montage doit obéir à certaines
  règles.
• Le détecteur peut être blindé (Shielded)
• Le détecteur peut être non-blindé (Unshielded)

7
Courbe de détection
8
Calcul de Sa
1) Distance de travail cames métallique ou
contrôle de rotation Sa Sn/2. autres
applications Sa 0,8 x Sn
2) Correction pour tenir compte des matériaux Les
facteurs de correction typiques sont Acier 1
Inox 0,7Laiton 0,4 Aluminium 0,3Cuivre
0,2exemple Sa inox Sn x 0,8 x 0,7
3) taille de la pièce La taille de la pièce à
détecter est au moins aussi grande que la face
active du détecteur inductif ! Sinon diminution
de Sa Tenir compte du défaut de planéité de la
pièce à détecter
9
2 fils,3 fils PNP NPN et 4 filsmontage
parallèle série
noir (sortie NO) - blanc (sortie NF) - marron
(24v) - bleu (0v)
10
Implantation

• Si le détecteur est blindé (Shielded)
• il peut être noyé dans une masse métallique

11
Implantation (2)

• Si le détecteur n'est pas blindé (Unshielded)
• il ne doit pas être noyé dans une masse
  métallique.

12
Implantation (3)
Les détecteurs noyables dans le métal ont un
blindage qui bloque l'extension latérale du champ
magnétique. Leur portée nominale est inférieure à
celle des détecteurs sans blindage, qui ne sont
pas noyables dans des supports métalliques.
13
Applications
Avantages  grande durée de vie pas de problème
de rebond peu sensible aux conditions ambiantes
résistant aux chocs et vibrations haute
fréquence de commutation En comparaison avec
les capteurs optiques prix plus bas pas
sensible aux poussières et salissures
Adaptés pour Contrôle de présence/absence, de
fin de course Détection de passage Positionnemen
t, comptage de pièces Barrages de
protection. Recommandés lorsque Vitesse de
l'objet à détecter est rapide Pièces fragiles ou
petites.
14
Exemple
15
Détecteurs de proximité inductifs

• En conclusion
• Ils sont robustes et fiables
• Ils ne détectent que les métaux
• Leur portée varie de 25 micromètres à 60 mm
• Ils sont sensibles aux champs magnétiques.

16
Détecteur CapacitifCapacitive sensor
Un détecteur de proximité capacitif est
principalement constitué d'un oscillateur dont le
condensateur est formé par 2 électrodes placées à
l'avant de l'appareil. Lorsqu'un objet de nature
quelconque se trouve en regard de la face
sensible du détecteur, ceci se traduit par une
variation du couplage capacitif Cette variation
de capacité provoque le démarrage de
loscillateur. Après mise en forme, un signal de
sortie est délivré.
17
Distance de détectionfonction du produit
Si la cible est de lalcool, alors la distance de
détection (Sr) est approximativement 85 de la
distance nominal
18
Applications
19
Exemple
20
Détecteursde proximité capacitifs

• En conclusion
• Ils détectent tous les matériaux
• Très sensible pour la détection
• Très sensible à l'environnement
• Température, humidité.
• Portée de quelques centimètres.

21
Détecteursde proximité

• Choix d un détecteur de proximité
• Courant résiduel Ir
• Tension de déchet Ud

22
Détecteursde proximité

• Exemple
• Détecteur de proximité inductif, deux fils,
  alimentation non polarisée
• Réf. 3S1.M DA 210 TELEMECANIQUE
• Courant résiduel (Ir), état ouvert ? 0.6 mA
• Tension de déchet (Ud), état fermé ? 5.2 V
• Carte automate SIEMENS
• Module d entrée de l API SIEMENS
• Réf. 6E S5. 430 8MB1
• Caractéristiques d entrée pour un signal 4,5 mA
  sous 24V

23
Détecteursde proximité

• Branchement
• Technique 2 fils
• Alimentation en courant continu (DC)

24
Détecteursde proximité

• Branchement
• Technique 2 fils
• Alimentation en courant alternatif ( AC) et
  alternatif - continu (AC-DC)

25
Détecteursde proximité

• Branchement
• Technique 3 fils

26
Détecteursde proximité
27
Détecteursde proximité
(-)
28
Détecteur à ultrasonultrasonic sensor
La détection par ultrasons est un principe sans
contact qui permet de travailler sur des objets
solides ou des liquides quelques soient leur
couleur, leur brillance et leur opacité.
29
Mode Barrage Proximité
En mode proximité, un seul et même détecteur émet
londe sonore puis écoute lécho renvoyé par un
objet.
En mode barrage, un détecteur émet londe sonore
et un autre détecteur, monté en face de
lémetteur, la reçoit.
30
Zone Morteblind zone
La face de détection des détecteurs à ultrasons
comporte une zone morte. La taille de la zone
morte dépend de la fréquence du capteur. Il est
impossible de détecter les objets situés dans la
zone morte de façon fiable.
31
Environnement
La vitesse du son diminue avec l'augmentation de
la température de l'air ou de la pression
atmosphérique ou du taux dhumidité
relative. les détecteurs ultrasoniques ne
fonctionneront pas dans le vide. Les matériaux
souples tels que le tissu ou le caoutchouc mousse
sont difficiles à détecter par les ultrasons
parce quils ne renvoient pas les sons.
32
Précautions de Montage
33
Applications
34
Exemple
35
Détecteur magnétiqueMagnetic sensors
Technologie magnéto-inductive  sensibilité très
bonne (0,8 mT) fréquence très élevée (jusqu'à
5000 Hz) résistance aux vibrations très bonne
Technologie ampoule reed  sensibilité bonne (2
mT) fréquence faible (jusqu'à 500 Hz)
résistance aux vibrations mauvaise Coût peu
élevé
36
Détecteur mécanique
Interrupteur de fin de course Sortie logique
tout ou rien Contact avec lobjet à mesurer Vie
utile de 30 000 000 cycles Usure et fatigue
tête de commande avec son dispositif d'attaque
corps contacts électriques
37
Détecteur mécanique

• Mise en œuvre d interrupteur de position
• Alimentation et raccordement

38
Détecteur mécanique

• Mise en œuvre d interrupteur de position
• Alimentation et raccordement

Alimentation
Raccordement
39
Détecteur mécanique

• Mise en œuvre d interrupteur de position
• Alimentation et raccordement

Alimentation
Raccordement
Unité de traitement A.P.I.
40
Détecteurs Photoélectriquesphotoelectric sensor
Tous les détecteurs photoélectriques ont un
émetteur à diode électroluminescente (DEL) et un
récepteur à phototransistor. Selon les modèles de
détecteurs et les impératifs de lapplication,
l'émission se fait en lumière non visible
infrarouge (cas le plus courant), en ultraviolet
(détection de matériaux luminescents), en lumière
visible rouge ou verte (lecteurs de repères) et
en laser rouge (grande portée et petite focale).
41
Détecteurs photo-électriques

• Méthodes de détection possibles
• Méthode de la barrière
• Méthode rétro-réflective
• Méthode diffuse
• Méthode du champ-fixe
• Méthode spéculaire.

42
Système barrage
Avantages Détection de produit très
réfléchissants Détection de petits objets sur de
grandes distances (avec utilisation de
diaphragmes) Grande portée jusquà 300m
(laser) Bonne répétabilité de la détection due à
la forme bien définie du faisceau Forte
puissance permettant une utilisation dans de
mauvaises conditions (Pluie, brouillard, fumée,
poussières ) Inconvénients Seule contrainte
le montage de deux éléments Alignement précis de
l'émetteur et du récepteur
43
Détecteurs photo-électriques

• Méthode de la barrière
• Mesure précise de détection de position

44
Marge de gain
Afin de prévenir d'éventuelles salissures, lors
d'une utilisation en ambiances difficiles
(poussières, fumées, brouillard), il faut tenir
compte de la courbe de gain.Gain Signal reçu
par le photo-récepteur / Signal nécessaire à la
commutation La portée maximale est donnée pour
un gain égal à 1.
Ambiance poussiéreuse utiliser un gain gt 5
Ambiance polluée (brouillard) utiliser un gain
gt 10 Ambiance très polluée (fumées) utiliser
un gain gt 50
45
Système Reflex
Avantages Emetteur et récepteur dans un seul
boîtier Solution et montage économique moins
de câbles Ajustage simple sur le réflecteur (/-
15 par rapport à laxe optique) Coût réduit
dinstallation Forte puissance permettant une
utilisation dans de mauvaises conditions (Pluie,
brouillard, fumée, poussières ) Portées jusqu'à
23 m (75') LASER jusqu'à 70 m
(225') Précaution d'emploi Pas de sûreté de
détection des petits objets à grande distance
(sauf barrière réflex Laser) Sensible aux objets
réfléchissants (sauf si filtre de polarisation)
Dans le cas de produits transparents,
l'utilisation de barrière reflex "spécial verre"
est recommandée.
46
Détecteurs photo-électriques

• Méthode rétroréflective (objet réfléchissant)

47
Choix du réflecteur
Le réflecteur fait partie intégrante d'un système
de détection reflex. Son choix, son installation
et sa maintenance conditionnent le bon
fonctionnement du détecteur qui lui est
associé. Un réflecteur doit toujours être plus
petit que l'objet à détecter.
48
Marge de gain
Afin de prévenir d'éventuelles salissures, lors
d'une utilisation en ambiances difficiles
(poussières, fumées, brouillard), il faut tenir
compte de la courbe de gain.Gain Signal reçu
par le photo-récepteur / Signal nécessaire à la
commutation La portée maximale est donnée pour
un gain égal à 1.
Ambiance standard utiliser un gain gt 3 (portée
utile) Ambiance poussiéreuse utiliser un gain gt
5 Ambiance polluée (brouillard) utiliser un
gain gt 10 Ambiance très polluée (fumées)
utiliser un gain gt 50
49
Système proximité
Avantages Un seul boîtier à alimenter Pas de
réflecteur à fixer Coût réduit dinstallation
Précaution d'emploi La nature de lobjet et
en particulier ses propriétés de ré-émission
auront une influence sur les performances de
détection Difficultés sur objets brillants
(verre, métal) Portée très réduite (lt6m) Son
utilisation en environnement pollué est
déconseillée. La portée dépend de la couleur
de la cible et de son pouvoir réfléchissant (un
objet de couleur claire peut être détecté à une
distance plus grande qu'un objet de couleur
sombre), des dimensions de la cible (la portée
diminue avec les dimensions).
50
Détecteurs photo-électriques

• Méthode du Champ-fixe
• Portée
• jusqu'à 400 mm (16")
• Objet
• mince

51
Détecteurs photo-électriques

• Matrices de capteurs

52
Système reflex à élimination darrière plan
Ce type de détecteur est couramment utilisé dans
les deux cas suivants   Détection d'objets très
sombres. Détection d'un objet avec une surface
complexe ex métal strié ou inox lisse.
le capteur détecte en permanence le fond et
linformation de la présence dun objet est
donnée par la non-détection. La sortie est alors
désactivée.Le fonctionnement est donc similaire
à celui d'une barrière réflex. Le rôle du
réflecteur est joué par l'arrière plan
53
Système reflex polarisé
Pour détecter des objets ayant une surface très
brillante ou réfléchissante (acier, inox,
aluminium ou fer-blanc par exemple)
La lumière est par nature la résultante de 2
ondes électromagnétiques, lune verticale,
lautre horizontale. En l'absence de cible Le
faisceau émis, polarisé verticalement, est
renvoyé par le réflecteur après avoir été
dépolarisé par ce dernier. Le filtre récepteur
laisse passer la lumière réfléchie dans le plan
horizontal.  En présence de cible Le faisceau
émis est renvoyé par la cible sans subir de
modification. Le faisceau réfléchi, polarisé
verticalement, est donc bloqué par le filtre
horizontal du récepteur.
54
Détecteurs photo-électriques
Mise en oeuvre
55
Détecteurs photo-électriques

• En conclusion
• Ils détectent tous les matériaux
• Ils peuvent avoir de très longues portés
• Ils sont sujet à certains problèmes en présence
  de
• Poussières, chocs, radiations, ...

56
Capteurs de déplacement Potentiomètre

• L'usage d'un potentiomètre est une façon simple
  de mesurer un angle ou une distance.
• En distance, la portée peut atteindre 20'.

57
Capteurs de déplacement Potentiomètre

• Conclusion
• Ce capteur est très économique et simple
• La course est relativement étendue
• Le problème majeur est celui de l'usure
• Un potentiomètre n'est pas étanche
• Besoin d'un lien (fil) avec l'objet
• La vitesse de l'objet est limité.

58
Capteurs de déplacementLVDT

• LVDT
• Linear Variable Differential Transformator
• Principe de fonctionnement

59
Capteurs de déplacementLVDT (2)
60
Capteurs de déplacementLVDT (3)

• Principe de fonctionnement

61
Capteurs de déplacementLVDT (4)
62
Capteurs de déplacementLVDT (5)

• En conclusion
• Étendues de mesure 1 à 1000 mm
• Ils sont très linéaires (jusquà 0.05)
• Ils ont une excellente résolution (0.1 um)
• Ils sont fiables et robustes (MTBF 228 ans)
• Ils sont sensibles aux champs magnétiques
• Les LVDT-AC exigent une électronique de
  conditionnement pour convertir le signal AC du
  capteur en signal DC (4-20mA ou autre).

63
Codeurs de déplacement

• Principe de fonctionnement
• Absolu Incrémental.

64
Codeurs Optiques

• Codeurs optique absolu
• Principe de mesure de position

65
Codeurs Optiques
66
Codeurs Optiques

• Choix et mise en œuvre d un codeur optique
  incrémental
• Exemple d utilisation d un codeur optique
  incrémental

• Caractéristiques de la machine
• Longueur des profilés 0.02 m lt L lt 1m
• Précision de la longueur de coupe 1 mm
• Vitesse de rotation des rouleaux d entraînement
  60 tr . Min -1
• La prise de cote de à longueur du profilé est
  contrôlée par un codeur incrémental.
• Contrôle barre en position initiale avant prise
  de cote, longueur pièce (L), réalisé par le
  détecteur inductif.

67
Codeurs Optiques

• Choix et mise en œuvre d un codeur optique
  incrémental
• Choix du codeur incrémental
• Calcul du nombre de point (n) nombre d impulsion
  électrique par tour du codeur.

• K rapport de réduction entre le rouleau et le
  codeur
• axe du codeur monté sur l axe du rouleau ? K 1
• P conversion du mouvement de rotation en
  mouvement de translation

• D où

• Le nombre de points par tour d un capteur se
  nomme la résolution
• CODEUR CHOISI / RESOLUTION 360 POINTS / TOUR

68
Codeurs Optiques

• Choix et mise en œuvre d un codeur optique
  incrémental
• Calcul de la fréquence (f) des impulsion de
  sortir du codeur

• N vitesse de l axe d entraînement en tr/mn
• R résolution du codeur choisi en points/tour.

Remarque pour un codeur incrémental, il est
indispensable de calculer la fréquence maximale
d utilisation afin de s assurer des
compatibilités des caractéristiques électriques
avec les entrées du système de traitement
(fréquence de traitement des cartes d entrées de
base, des cartes de comptage rapide, des
comptages rapides intégrés à l automate)
Caractristiques du codeur optique incrémental
choisi TELEMECANIQUE XCC - HD 0 H 20
Étage de sortie PNP nombre de voies, A,B,Z
Résolution 360 p.tr-1
69
Codeurs Optiques

• Choix et mise en œuvre d un codeur optique
  incrémental
• Raccordement

COMPATIBLE
70
Codeurs Optiques

• Choix et mise en œuvre d un codeur optique
  absolu
• Exemple contrôle du positionnement d un plateau

• Contrôle du positionnement d un plateau dont le
  déplacement linéaire est obtenu par une chaîne
  cinématique avec vis à billes entraînées par un
  moteur asynchrone
• Vis à bille
• Pas 20 mm tour -1
• Longueur 1 mètre

71
Codeurs Optiques

• Calculs
• Calcul du nombre de points (n) nombre de
  solutions codables par tour
• K rapport de réduction entre la vis et l axe
  du codeur si l axe du codeur est monté
  directement sur l axe de la vis K 1
• P conversion du mouvement de rotation en
  mouvement de translation
• pas de lavis 20 mm.tr-1
• Précision du positionnement 0.01 mm
• n 2000 points par tour RESOLUTION DU CODEUR
• Il faut choisir un codeur absolu de plus de 2000
  points en puissance de 2 ? 211 2048 points
• Si l on souhaite également connaître le nombre
  de tours effectuées, il faut choisir un codeur
  absolu multi-tours permettant de compter au
  minimum jusqu à
• Capteur choisi 2048 points par tour et 26 (64
  tours)

(25 lt 50 lt 26)
72
Codeurs Optiques

• Choix et mise en œuvre d un codeur optique

73
Codeurs Optiques

• Choix et mise en œuvre d un codeur optique
• Exemple
• Calcul du déplacement du plateau
• Position initiale
• état de sorties du codeur G1 à G17 état binaire
  (0)
• soit l état suivant des sorties du codeur

Code gray Code Binaire Code Décimal

• Nombre de points pour un déplacement de 1 mètre
• 50 tr x 2048 points tr-1 102 400 points
• Déplacement du plateau pour le code Gray
  ci-dessus

74
Codeurs Optiques

• En conclusion
• La précision des codeurs optiques est bonne
• Ils sont sensibles à l'environnement
• Température
• Chocs et vibrations
• Poussière

75
Rappel sur le fonctionnement des Interfaces
d Entrée et Sortie Tout Ou Rien (T.O.R.)
Schéma de principe interface d entré 24 V
Alternatif
76
Rappel sur le fonctionnement des Interfaces
d Entrée et Sortie Tout Ou Rien (T.O.R.)
Schéma de principe interface de sortie à triac
24 V Alternatif