Dtecteurs et transmetteurs

1
Détecteurs et transmetteurs
2
MISE EN SITUATION
3
INTRODUCTION
Généralités (vue générale)

• Définition
• Lobjectif de lensemble détecteur-transmetteur
  est
• de prélever une grandeur physique à mesurer
• et de la transformer en une grandeur
• électrique exploitable.

• Fonction
• Le détecteur saisit linformation sur le
  processus,
• la met en forme et lenvoie au bloc fonctionnel
• de traitement de linformation.

4
INTRODUCTION
Généralités (vue générale)
Corps dépreuve
Élément de transduction
Module électronique de conditionnement
5
INTRODUCTION
Généralités (vue générale)

• Le corps dépreuve est un élément mécanique qui
  réagit sélectivement à la grandeur à mesurer. Il
  a pour rôle de transformer la grandeur à mesurer
  en une autre grandeur physique dite mesurable.
  Cette grandeur constitue la réaction du corps
  dépreuve.

• Lélément de transduction (transducteur) est un
  élément lié au corps dépreuve. Il traduit les
  réactions du corps dépreuve en une grandeur
  électrique constituant le signal de sortie.

• Le boîtier est un élément mécanique de
  protection, de maintien et de fixation du
  détecteur.

• Le module électronique porte souvent le nom de
  transmetteur. Il peut être ou non incorporé au
  détecteur proprement dit

6
INTRODUCTION
Généralités

• Les interrupteurs de positions
  électromécaniques, les détecteurs de proximités
  inductifs ou capacitifs, les détecteurs
  photo-électriques, les codeurs optiques ainsi que
  les capteurs analogiques, se classent dans le
  domaine de lacquisition de données.

• Leurs fonctions essentielles consistent à
  renseigner lunité de traitement, dun équipement
  automatisé, de létat de la machine ou de
  linstallation.

• Les données perceptibles par ces détecteurs ou
  ces capteurs sont très diverses  positions,
  vitesse, température, pression, débit, niveau,
  couleur, etc..

• On distingue les grandes familles de détecteurs
  ou de capteurs par le type de signal quils
  transmettent  Numérique ou Analogique.

7
INTRODUCTION
Signal analogique

• Un signal est dit analogique si l'amplitude de
  la grandeur physique le représentant peut prendre
  une infinité de valeurs dans un intervalle donné
  .

• De ce fait, trois cas de figure se présente 

• Le signal continu

• Le signal formel

• Le signal fréquentiel

8
INTRODUCTION
Signal analogique

• Le signal continu

C'est un signal qui varie lentement dans le
temps.
 Exemple  Mesure de température, mesure de
débit, de niveau.
9
INTRODUCTION
Signal analogique

• Le signal formel

C'est la forme de ce signal qui est l'information
importante .
Exemple pression cardiaque, chromatographie
10
INTRODUCTION
Signal analogique

• Le signal fréquentiel

C'est le spectre fréquentiel qui transporte
l'information désirée.
Exemple  analyse vocale, sonar, spectrographie.
11
INTRODUCTION
Signal numérique
Un signal est numérique, si l'amplitude de la
grandeur physique le représentant ne peut prendre
qu'un nombre fini de valeurs. En général, ce
nombre fini de valeurs est une puissance de 2,
soit 2N.
De ce fait, trois cas de figure se présente 

• signal Tout Ou Rien

• train dimpulsion

• Léchantillonnage

12
INTRODUCTION
Signal numérique

• Le signal Tout Ou Rien

Il informe sur un l'état bivalent d'un système.
Ce type de signal est aussi appelé signal
logique.
Exemple  une vanne ouverte ou fermée.
13
INTRODUCTION
Signal numérique

• Le train dimpulsion

Chaque impulsion est l'image d'un changement
d'état.
Exemple  un codeur incrémental donne un nombre
fini et connu d'impulsion par tour
14
INTRODUCTION
Signal numérique

• Léchantillonnage

C'est l'image numérique d'un signal analogique.
Exemple  température, débit, niveau.
15
CAPTEURS Tout Ou Rien

• Sur la majorité des systèmes automatisés, le
  traitement des données est effectué sur des
  variables de type logiques ( informations sur 2
  états).

• Ces variables représentent généralement 

• La présence ou labsence de lobjet à détecter

• Le passage de lobjet

• Le positionnement de lobjet

• Éventuellement le comptage de lobjet

16
CAPTEURS Tout Ou Rien

• En fonction des applications, on distingue deux
  types de technologies 

• les capteurs à détection avec contact, pour
  lesquels lobjet à détecter entre directement en
  contact avec un élément du capteur.

• les capteurs à détection sans contact, pour
  lesquels lobjet est détecté à distance par le
  capteur.

17
Les interrupteurs de positions
Les interrupteurs de positions sont des appareils
actionnés par contact direct avec lobjet à
détecter. Ils transforment ce contact physique en
une fermeture ou ouverture dun contact
électrique.
Ces interrupteurs de positions sont constitués à
partir de trois éléments de base 

• La tête de commande ( tête à mouvement
  rectiligne, angulaire ou multidirectionnel )

• Le dispositif dattaque ( à poussoir, à levier,
  à tige..)

• Le corps équipé de contact ( NO ou NF )

18
Les interrupteurs de positions

• Les propriétés dun interrupteur de positions
  sont 

19
Les Détecteurs de proximité
La détection dobjet sans contact est réalisée
par des détecteurs de proximité ( inductif ou
capacitif ). Ces détecteurs permettent de générer
un signal électrique dès que leur face sensible
est mise en présence de lobjet à détecter .
La partie opérative détermine les
caractéristiques de la détection ( portée,
hystérésis...).
La partie commande détermine le type
dalimentation ( , , / ).
Le support est soit cylindrique, soit
rectangulaire .
20
Les Détecteurs de proximité
Les Propriétés dun détecteur de proximité sont 

• Pas de contact physique avec lobjet détecté (
  détection dobjet fragile )

• Pas de pièce en mouvement, donc pas dusure

• Durée de vie indépendante du nombre de manuvres

• Cadence de fonctionnement élevée

• Très bonne tenue à lenvironnement industriel

21
Les Détecteurs de proximité
Autres paramètres à prendre en compte 
La technologie 2 ou 3 fils selon lalimentation
électrique 
En courant continu 

• type 3 fils pour toutes les applications avec
  vitesse de
• commutation élevée

• type 2 fils pour connexion avec un API, sans se
  soucier de la polarité

En courant alternatif 

• type deux fils, en série avec la charge.

22
Les Détecteurs de proximité

• Le Détecteur inductif (utilisation)

Les détecteurs inductifs sont des appareils
capables de détecter des objets métalliques à
distance. Une sortie statique informe de la
détection
23
Les Détecteurs de proximité
Le Détecteur inductif (fonctionnement)
Un détecteur inductif se compose essentiellement
dun oscillateur dont les bobinages constituent
la face sensible. A lavant de celle-ci est crée
un champ magnétique alternatif.
Lorsquun écran métallique est placé dans ce
champ, des courants induits constituent une
charge additionnelle qui provoquent larrêt des
oscillations
Après mise en forme, un signal de sortie,
correspondant à un contact NO ou NF, est délivré.
24
Les Détecteurs de proximité
Le détecteur capacitif (utilisation)
Les détecteurs capacitifs sont des appareils
capables de détecter des objets métalliques ou
isolants à distance ( solide, liquide ou
pulvérulent ). Une sortie statique informe de la
détection.
25
Les Détecteurs de proximité
Le détecteur capacitif (fonctionnement)
Un détecteur capacitif se compose essentiellement
dun oscillateur dont les condensateurs
constituent la face sensible. Celle-ci est formée
par lune des armatures du condensateur. Lautre
armature étant constituée par lobjet à détecter.
La modification de lespace situé devant la face
sensible entraîne une variation de la capacité du
condensateur doù suivant la technologie choisie
par le constructeur, amortissement ou création
doscillations
Après mise en forme, un signal de sortie,
correspondant à un contact NO ou NF, est délivré.
26
Les Détecteurs de proximité
Le détecteur capacitif (fonctionnement)
Rappel 
Deux conducteurs, séparés par un isolant,
constituent un condensateur. Par conséquent, tout
conducteur isolé possède une capacité par rapport
aux autres conducteurs.
avec ?0 Permittivité du vide ?r Permittivité
du relative de lisolant S Surface des
armatures E Épaisseur du diélectrique
27
Le détecteur photoélectrique
Utilisation
Les détecteurs photoélectriques sont des
appareils capables de détecter des objets à très
grandes distances ( quelques centimètres à
plusieurs dizaines de mètres ). Ils se présentent
sous la forme d'un boîtier avec ou sans
réflecteur, ou de deux boîtiers l'un émetteur,
l'autre récepteur.
28
Le détecteur photoélectrique
Fonctionnement
Les détecteurs photoélectriques se composent
essentiellement dun émetteur de lumière (
émettant dans linfrarouge, le rouge ou le vert
visible ) associé à un récepteur photosensible.
La détection dun objet est effective lorsque
celui-ci interrompt ou établit le faisceau
lumineux ( variation dintensité ).
29
Le détecteur photoélectrique
Fonctionnement
Il existe trois grands principes 
30
Le détecteur photoélectrique
Propriétés
C'est la technologie présentant le maximum de
possibilités d'applications.

• Elle apporte les avantages suivants 

Détection d'objets de toutes formes et de
matériaux de toutes natures
Détection à très grande distance
Sortie statique pour la rapidité de réponse ou
sortie à relais pour la commutation de charges
jusqu'à 2 A
Grande insensibilité aux conditions
d'environnement.
31
Le détecteur de niveau
Utilisation
Il permet le maintien dun niveau à des points
spécifiques (niveau haut et niveau bas) et alarme
pour un niveau anormalement bas.
32
Le détecteur de niveau
Fonctionnement
Il existe différentes méthodes de mesure ou de
détection de niveau, on peut en énumérer
essentiellement trois
1 - Méthodes hydrostatiques de mesure de niveau.
2 - Méthodes électriques de mesure de niveau.
3 - Méthodes fondées sur lutilisation de
rayonnements.
33
1 Méthodes hydrostatiques de mesure de niveau.
Le détecteur de niveau
Les premières méthodes de mesure et contrôle de
niveaux de liquides sont fondées sur les
propriétés hydrostatiques des liquides (pression
hydrostatique, poussée dArchimède).    La
mesure transmise par les capteurs utilisés est
une fonction continue de la hauteur de liquide.
Elle est indépendante de ses propriétés
électriques mais dépend, sauf dans le cas du
flotteur, de la masse volumique du liquide.
On distingue quatre principes de mesure 
Le flotteur
Le plongeur
Le palpeur électromagnétique
Le capteur de pression
34
Le détecteur de niveau
1 Méthodes hydrostatiques de mesure de niveau.
1.1 Le flotteur(fonctionnement et propriétés)
Domaine dutilisation  Cest une technologie qui
convient mal aux liquides très visqueux
susceptibles dadhérer aux parois du flotteur,
modifiant ainsi son poids et par conséquent sa
profondeur dimmersion. Ils sont utilisables
aussi bien dans les réservoirs ouverts,
fermés, sous pression quen extérieur sur
les puits, canaux La mesure peut être
faussée lorsque la densité du
fluide varie.
Il se maintient à la surface du liquide, il est
rendu solidaire dun capteur de position qui
délivre le signal électrique correspondant au
niveau. La mesure sapparente ensuite à la mesure
dun déplacement ou la détection dune position.
Gamme de mesure  10 mm à plusieurs mètres (30
m) Précision  0,5 à 5 de létendue de mesure
35
Le détecteur de niveau
1 Méthodes hydrostatiques de mesure de niveau.
1.2 Le plongeur (fonctionnement et propriétés)
  Cest un cylindre immergé dont la hauteur est
au moins égale à la hauteur maximale du liquide
dans le réservoir. Le plongeur est suspendu à un
capteur dynamométrique qui se trouve soumis à une
force F (poids apparent), qui est fonction de la
hauteur h du liquide.F P - r . g . h . S    r
. g . h . S  poussée dArchimède sexerçant sur
le volume immergé du plongeur    S  aire de la
section du plongeur    P  poids du plongeur
Domaine dutilisation  Comme les dispositifs à
flotteur, les dispositifs à plongeur utilise le
principe dArchimède. Le plongeur subit de la
part du liquide, une force qui est dépendante du
niveau dimmersion. Le plongeur de forme
cylindrique est peu sensible aux oscillations de
niveaux autour dun point déquilibre. Il
convient aux liquides très visqueux.
Gamme de mesure  30 cm à 6 mètres maximum.
Précision  de lordre de 0,5
36
Le détecteur de niveau
1 Méthodes hydrostatiques de mesure de niveau.
1.3 Le palpeur électromagnétique
(fonctionnement et propriétés)
Il est constitué dun contrepoids suspendu à
lextrémité dun câble. Un moteur permet de
dérouler ce câble jusquà lobtention que le
contrepoids entre en contact avec ce liquide. A
cet instant, la tension du câble se relâche
actionnant un commutateur qui inverse le sens de
rotation du moteur. Durant la descente du
palpeur, des impulsions sont générées à
intervalles réguliers. Le comptage des impulsions
permet lobtention du niveau.
Domaine dutilisation  utilisés pour les
installations sur canal ouvert, réservoir de
stockage de raffinerie. Ils sont plus coûteux que
les dispositifs à flotteur ou à plongeur. Ils
portent également le nom de sondes affleurantes.
Gamme de mesure  jusquà 50 mètres Précision 
de lordre du millimètre
37
Le détecteur de niveau
1 Méthodes hydrostatiques de mesure de niveau.
1.4 Le capteur de pression (fonctionnement et
propriétés)

• la pression relative au fond du réservoir quand
  celui-ci est ouvert à lair libre, cette pression
  est limage du niveau h du liquide. P r . g .
  h 
• la pression différentielle quand le réservoir est
  fermé et sous pression.

Il mesure 
38
Le détecteur de niveau
1 Méthodes hydrostatiques de mesure de niveau.
1.4 Le capteur de pression (fonctionnement et
propriétés)
Domaine dutilisation  cette technique est
utilisable à la quasi totalité des liquides 
toutes viscosités, neutres ou corrosifs, chargés
ou non, inflammables ou non. Toutefois
lindication délivrée est directement
proportionnelle à la densité du fluide. Toute
variation de densité fausse la mesure.
Utilisation dans une large gamme de la
température ambiante -20 à 80 C et de liquide
(lt 120 C) ainsi que de pression hydrostatique
(lt25 bar)
Gamme de mesure  depuis 0 à 25 mbar et jusquà
25 bar Précision  0,5 à 1 de létendue de
mesure selon la technologie employée.
39
Le détecteur de niveau
2 Méthodes électriques de mesure de niveau
Elles utilisent les propriétés électriques des
liquides dont on veut mesurer ou contrôler le
niveau et sont les seules à utiliser des capteurs
traduisant directement le niveau en signal
électrique.
On distingue deux types de sondes
Sondes conductives.
Sondes capacitives.
40
Le détecteur de niveau
2 Méthodes électriques de mesure de niveau
2.1 Sondes conductives (fonctionnement et
propriétés)
Elles ne conviennent que pour les produits
conducteurs (liquides, pâtes, granuleux), ne
sont pas sujettes à lusure et permettent la
détection dun niveau haut, bas ou intermédiaire.
Ces sondes sont dotées dune ou plusieurs
électrodes selon les modèles.
41
Le détecteur de niveau
2 Méthodes électriques de mesure de niveau
2.1 Sondes conductives (fonctionnement et
propriétés)
Chaque électrode est installée par un passage
étanche de telle sorte que leur extrémité
inférieure se situe au niveau à détecter. Elle
doit être isolée électriquement de la masse du
réservoir quand il est métallique. Dés que le
liquide touche une électrode, il met à la masse
un circuit alternatif basse tension. La masse est
constituée soit par le réservoir métallique, soit
par une deuxième électrode quand le réservoir
nest pas métallique. Le faible courant
parcourant lélectrode est damplitude
proportionnelle à la longueur délectrode
immergée et suffit à actionner un relais. On
utilise une basse tension alternative afin
déliminer tout risque délectrolyse du liquide.
  Domaine dutilisation  liquides conducteurs de
conductance minimale 25 µA/V entre électrode et
masse. Les températures sont comprises entre -200
et 250C au niveau de lélectrode. La pression de
service peut être élevée jusquà 160 bar . Ce
principe est déconseillé dans les milieux
agressifs et pour les fluides contenant des
graisses ou des huiles qui peuvent former des
dépôts non conducteurs sur les tiges des
électrodes.
42
Le détecteur de niveau
2 Méthodes électriques de mesure de niveau
2.2 Sondes capacitives (fonctionnement et
propriétés)
Pour les produits conducteurs (eau, solutions
salines ) la constante diélectrique ne joue plus
aucun rôle. La tige de la sonde est enrobée dun
matériau isolant, dépaisseur constante, jouant
le rôle de diélectrique. Les armatures du
condensateur sont alors constituées par la
tige métallique de la sonde et le liquide
conducteur. Si le réservoir est isolant, on
immerge une armature. La capacité
du condensateur dépend de la densité
et de la température des produits, pour
remédier à ce problème, on utilise une
deuxième sonde capacitive, immergée en
permanence et servant de référence.
Elles sont dun emploi plus répandues que les
précédentes et fonctionnent à laide dune
électrode plongeante dans le réservoir.
Pour les produits isolants (huile, pétrole) la
sonde est constituée dune tige métallique isolée
du réservoir. Quand la sonde est découverte, le
diélectrique est alors lair ambiant (constante
diélectrique 1). En présence dun produit
isolant, la capacité du condensateur
augmente sous leffet de produits qui
possèdent une constante
diélectrique supérieure à 1. Cette
variation de capacité est traitée pour
actionner un relais ou fournir un signal
de sortie proportionnel au niveau du produit.
Domaine dutilisation  tous types de produits
conducteurs ou isolants, liquides, pâtes,
granuleux en évitant les produits solides à
granulométrie importante et les abrasifs.
Gamme de mesure  de lordre de 10 m, température
de -20 à 85 C, pression de lordre de 40 bar.
Précision  de lordre de 1 .
43
Le détecteur de niveau
3 Méthodes fondées sur lutilisation de
rayonnements
Elles permettent notamment des mesures sans
contact avec le produit ce qui constitue un gros
avantage.
On distingue trois types de sondes
Sondes à ultrasons
Radars
Sonde optique
44
Le détecteur de niveau
3 Méthodes fondées sur lutilisation de
rayonnements
3.1 Sondes à ultrasons (fonctionnement et
propriétés)
Le principe est basé sur lémission dune onde
ultrasonore réfléchie sur la surface de leau. On
capte lécho et on mesure le temps de parcours.
Le temps de parcours est indépendant de la nature
du fluide et de la pression. Il faut toutefois
respecter une zone dite " morte " à proximité du
capteur (30 à 60 cm selon les sondes).
Gamme de mesure  jusquà 50 m. Précision 
dépend de la température (normalement
correctement compensée), des turbulence de lair,
du taux dhumidité et des corps flottants et
vaguelettes. De 1 à 9 mm selon les fournisseurs
soit de lordre de 1.
Domaine dutilisation  Ils conviennent
pratiquement pour tous les produits alimentaires
ou chimiques, fluides liquides ou pâteux de toute
température (-190 à 250C) et pour des pressions
jusquà 40 bar.
Lamplitude de lécho peut être sensiblement plus
faible (rapport de 10) dans le cas dun liquide
dont la surface est agitée.
45
Le détecteur de niveau
3 Méthodes fondées sur lutilisation de
rayonnements
3.2 Radars (fonctionnement et propriétés)
Le transducteur fonctionne successivement en
émetteur et en récepteur. Il est placé au sommet
du réservoir et émet dans un cône de faible
ouverture londe qui après réflexion sur la
surface du liquide retourne vers le transducteur
qui les convertit en signal électrique
Le principe est similaire à celui des ondes à
ultrasons, on utilise une onde lumineuse
infrarouge. Lavantage sur lultrason est que le
procédé est indépendant de la température, du
taux dhumidité et de poussière.
Précision  0,5 de la distance mesurée, soit 5
à 10 mm dans la plupart des cas
46
Le détecteur de niveau
3 Méthodes fondées sur lutilisation de
rayonnements
3.3 Sonde optique (fonctionnement et
propriétés)
  La sonde contient une diode électroluminescente
(émetteur de lumière), un phototransistor
(récepteur) et lélectronique correspondante. La
sonde est constituée dune pointe conique
agissant comme un prisme. Le rayon émis par la
diode située dun côté de la tête de la sonde,
est réfléchi vers le phototransistor situé de
lautre côté de la tête si le prisme est situé
dans lair. Le rayon est réfracté dans le liquide
si la sonde est immergée.
Domaine dutilisation  liquide calme et non
mousseux (huile, essence, pétrole, eau claire et
boueuse, solutions aqueuses, alcool)
Gamme de mesure  détection de niveau avec une
précision de 2,5 mm, des pressions de 10 bar maxi
et des température de -20 à 80C.
47
Le détecteur de pression
Utilisation
Les pressostats et les vacuostats ont pour
fonction de contrôler ou de réguler une pression
ou une dépression dans un circuit hydraulique ou
pneumatique.
Ils transforment le franchissement d'une valeur
de consigne de pression, en un signal électrique
TOR ou Analogique.
Les pressostats et vacuostats sont constitués de
deux parties distinctes 
une partie hydraulique comprenant 

• un ou plusieurs orifices pour le raccordement au
  réseau de fluide à contrôler

• des systèmes de ressorts pour les différents
  réglages

• un capteur (membrane ou piston) qui reçoit la
  pression et transmet linformation à la partie
  électrique

une partie électrique comprenant des contacts ou
une sortie statique.
48
Le détecteur de pression
Constitution et fonctionnement
1 - Contact électrique
2 - Ressort de réglage du point haut
Lorsque leffort de pression agit sur le contact
5 et quil devient supérieur à leffort du
ressort 2, la membrane ou le piston, en se
déplaçant, fait pivoter le levier 4, ce dernier
venant faire basculer le contact 1.
3 - Ressort de réglage de lécart
4 - Levier dactionnement du contact
5 - Capteur (membrane ou piston) qui reçoit la
pression et transmet leffort
6 - Vis de réglage du point haut
7 - Vis de réglage de lécart
8 - Poussoir
49
Choix dun capteur Tout Ou Rien
Deux phases sont nécessaires afin de déterminer
le choix dun détecteur adapté à une application
précise 

• Détermination de la famille de détecteur 

• nature de lobjet à détecter  solide, liquide
  gazeux, métallique ou non
• contact possible avec lobjet
• distance objet/détecteur
• masse de lobjet
• vitesse de défilement
• cadence de manuvre espace dintégration du
  détecteur dans la machine

• Détermination du type et de la référence du
  détecteur. Cette phase tient compte 

• de lenvironnement  température, humidité,
  poussière, projection diverses
• de la source dalimentation ( continu ou
  alternative )
• du signal de sortie ( électromécanique ou
  statique )
• du type de raccordement  câble, bornier,
  connecteur

50
LES CAPTEURS ANALOGIQUES
1 Thermomètres à résistance et à thermistance
Le fonctionnement des thermomètres à résistance
et des thermistances est basé sur un même
phénomène physique, à savoir la variation de la
résistance électrique d'un conducteur avec la
température.
Mais comme ces variations sont différentes
suivant qu'il s'agit d'un métal ou d'un
agglomérat d'oxydes métalliques, deux cas ont été
distingués sous les appellations de thermomètre à
résistance d'une part et de thermistance d'autre
part.
51
LES CAPTEURS ANALOGIQUES
1.1 Thermomètre à résistance

• La résistance électrique d'un conducteur
  métallique croit avec la température.

• Lorsque la température varie on a 

• Cest le platine qui est le plus utilisé.

Exemple  La sonde Pt100 est une sonde platine
qui a une résistance de 100? pour une température
de 0 C. (138,5? pour 100 C)
R0 100? pour t0C K0.4
52
LES CAPTEURS ANALOGIQUES
1.2 Thermomètres à thermistance
La résistance électrique d'une thermistance est
très sensible à l'action de la température. Il
existe deux types de thermistance, les CTN (
Coefficient de Température Négatif,) et les CTP (
Coefficient de Température Positif ).
53
LES CAPTEURS ANALOGIQUES
1.3 - Comparatif

• La comparaison des variations de résistivité
  d'un fil de platine et d'une thermistance est
  faite sur la figure ci-dessous. On constate que
  non seulement les variations sont de sens opposé,
  mais aussi que la variation de la résistivité est
  beaucoup plus importante pour une thermistance
  que pour un fil métallique

• Un second avantage des thermistances est leur
  faible encombrement. Leur domaine d'utilisation
  va de -80 à 700 C avec une précision de 1/10ème
  à un demi degré.

• Les thermistances ne présentent pas le phénomène
  de polarisation et peuvent être traversées
  indifféremment par un courant continu ou
  alternatif

• L'emploi des thermistances a donc des avantages
  de sensibilité et de faible encombrement, mais la
  loi de variation de la résistance en fonction de
  la température n'est pas linéaire

54
LES CAPTEURS ANALOGIQUES
1.4 - Couple thermoélectrique
Un thermocouple est constitué de deux conducteurs
en métaux de caractéristiques thermoélectriques
différents. Ces deux conducteurs placés dans un
gradient de température, vont générer une FEM ( V
) en rapport avec la température ( effet Seebeck
).
55
LES CAPTEURS ANALOGIQUES
1.5 - Sonde de niveau capacitive
La méthode de mesure capacitive est basée sur le
principe du condensateur. La conversion dune
variation de capacité en une variation de courant
seffectue par un transmetteur.
56
LES TRANSMETTEURS
C'est un dispositif répondant à une variable
mesurée afin de générer et de transmettre un
signal de sortie standard en relation continue
avec la valeur de la variable mesurée.
Le transmetteur est destiné à être monté en tête
de sonde. Le signal du détecteur ( sonde de
température, de niveau, etc ) est converti par
le transmetteur 2 fils en un signal courant
linéarisé. La liaison 2 fils assure à la fois
l'alimentation et la transmission du signal
57
LES TRANSMETTEURS
Deux types de transmission du signal cohabitent 

• La boucle de tension  0-10 V, 5V- 10V

Le capteur délivre une tension proportionnelle à
la grandeur mesurée. Attention cependant au
problème des parasites radioélectriques

• La boucle de courant  0-20mA, 4-20mA

Le capteur délivre un courant proportionnel à la
grandeur mesurée. La faible impédance du circuit
améliore limmunité aux parasites de la boucle et
lui confère une plus grande précision.
La boucle de courant 4 - 20 mA présente
lavantage de permettre la détection dune
coupure de la ligne si i 0 mA ( sécurité fil
coupée ).
58
LES CAPTEURS NUMERIQUES
Le contrôle du déplacement et de la position d'un
mobile est un problème couramment rencontré sur
un grand nombre de systèmes automatisés.
Une lumière émise par des diodes
électrolumineuses (DEL), traverse les fentes de
ce disque et crée sur les photodiodes réceptrices
un signal analogique. Une interface électronique
( inclue dans le codeur ) amplifie ce signal puis
le convertit en signal carré qui est alors
transmis à un système de traitement (
généralement un A. P. I.).
 II existe deux types de codeur de position
rotatifs 
Le codeur incrémental ou générateur de signaux
Le codeur rotatif est un capteur de position
angulaire. Lié mécaniquement à un arbre qui
l'entraîne, son axe fait tourner un disque qui
lui est solidaire. Ce disque comporte une
succession de parties opaques et transparentes.
Le codeur absolu
59
LES CAPTEURS NUMERIQUES
1 Le Codeur incrémental
Les codeurs incrémentaux sont destinés à des
applications de positionnement et de contrôle de
déplacement d'un mobile par comptage et
décomptage des impulsions qu'ils délivrent.
60
LES CAPTEURS NUMERIQUES
1 Le Codeur incrémental
Le disque dun codeur incrémental comporte 2
types de pistes 
Les piste extérieures  ( voie A et B ) sont
divisées en  n  intervalles d'angles égaux
alternativement opaques et transparents
 n  s'appelle la résolution ou nombre de
périodes. C'est le nombre d'impulsions qui sera
délivré par le codeur pour un tour complet du
tambour supportant le disque codé
Derrière les deux pistes extérieures sont
installées deux diodes photosensibles décalées
délivrant des signaux carrés ( A et B ) en
quadrature.
61
LES CAPTEURS NUMERIQUES
1 Le Codeur incrémental
Le déphasage ( 90 électrique ) des signaux A et
B permet de déterminer le sens de rotation 

•  dans un sens pendant le front montant du signal
  A, le signal B est à 0

• dans lautre sens, pendant le front montant du
  signal A, le signal B est à 1.

62
LES CAPTEURS NUMERIQUES
1 Le Codeur incrémental
La piste intérieure  (voie Z) comporte une seule
fenêtre transparente. Celle-ci ne délivre donc
qu'un seul signal par tour. Ce signal Z appelé
top zéro détermine une position de référence et
permet la réinitialisation à chaque tour.
63
LES CAPTEURS NUMERIQUES
2 Le Codeur absolu
Les codeurs absolus sont destinés à des
applications de positionnement et de contrôle de
déplacement d'un mobile par décodage du code
qu'ils délivrent.
64
LES CAPTEURS NUMERIQUES
2 Le Codeur absolu
Le disque comporte  n  nombre de pistes ( ou
nombre de bits ) et chaque piste à son propre
système de lecture ( diode émettrice et
réceptrice) 
La piste intérieure est composée dune moitié
opaque et dune moitié transparente. La lecture
de cette piste ( bit de poids le plus fort  MSB
) permet de déterminer dans quel demi-tour on se
situe.
65
LES CAPTEURS NUMERIQUES
2 Le Codeur absolu
La piste suivante, déphasée de 90 par rapport à
la première, est divisée en quatre quarts
alternativement opaque et transparente. La
lecture de cette piste combinée avec la lecture
de la piste précédente permet alors de déterminer
dans quel quart de tour on se situe.
Les pistes suivantes permettent de déterminer
successivement dans quel huitième, seizième de
tour, etc., on se situe.
 La lecture simultanée de toutes les pistes nous
donne un code binaire ( naturel ou réfléchie )
représentatif de la position du disque du capteur
dans le tour. Ainsi, Le câblage du codeur
mobilisera donc N entrées du système de
traitement ( voies parallèles ).
La piste extérieure donne la précision finale.
Elle comporte 2N points, correspondant au nombre
de points ( solution codable ) du codeur ( bit de
poids le plus faible LSB ).
66
LES CAPTEURS NUMERIQUES
2 Le Codeur absolu
Exemple  codeur 3 pistes
67
LES CAPTEURS NUMERIQUES
3 Choix de la technologie
68
LES CAPTEURS NUMERIQUES
4 Choix du type daxe
Les codeurs rotatifs à axe creux senfilent
directement sur laxe dentraînement, ils sont
donc faciles à monter et permettent un gain de
place.
Toutefois, ils sont sensibles aux défauts
cinématique de larbre dentraînement. Dans le
cas ou ses défauts sont importants, il est
recommandé dutiliser des codeurs rotatifs à axe
plein.
69
LES CAPTEURS NUMERIQUES
5 Calcul de la résolution
K  Rapport de réduction entre la vis et laxe du
codeur, si laxe du codeur est monté
directement sur laxe de la vis K1
70
LES CAPTEURS NUMERIQUES
5 Calcul de la résolution
P  Conversion du mouvement de rotation en
mouvement translation  ( périmètre )
71
LES CAPTEURS NUMERIQUES
5 Calcul de la résolution
3 cas peuvent se présenter 
Le système de traitement nutilise que les fronts
montants de la voie A  La résolution est égale
au nombre de points.
Le système de traitement utilise les fronts
montants et descendants de la voie A  La
résolution est égale au nombre de points divisé
par 2.
Le système de traitement ( commande numérique )
utilise les voies A et B  La résolution est
égale au nombre de points divisé par 4.
72
FIN