mesure position vitesse

7816895:;</)=/)03)58>:>932?/)4:@/)/9)=12?)
!"#$%#&"'$#($)($*&*#&+),-.
=<)?<5>/<5B)12)=:>9:27</)C)
Mesure de position et de vitesse.
Contrairement aux capteurs vue dans le chapitre précédent on recherche ici une
16G95/)=/)=8F03?/6/29)5/?9:0:72/
information analogique ou numérique image de la position de l'objet à contrôler.
*/012)03)4156/)7816895:;</)=/)03)58>:>932?/)4:@/)/9)=12?)
1) Capteur potentiométrique de distance
#
=<)61<A/6/29)=<)?<5>/<5B)12)=:>9:27</)C)
On utilise une résistance fixe bobinée
$ ou une piste conductrice. Un curseur est lié
"DE)0/)F19/29:16G95/)=/)=8F03?/6/29)5/?9:0:72/
" #en déplacement
mécaniquement
à la pièce
& et est#placé en contact avec cette résistance.
#
tension sur
le curseur. %!
! !On mesure alors la%!
%!
%
" $"# #" #
"$
$
$
$
#
$
& "
"
$
R
?<5>/<5
=
!!
Q
#
" $"# #" #
%!
#
"$
%!
16G95/)=/)=8F03?/6/29)?:5?<03:5/
&
#
%! %
$
$
$
&
On peut aussi utiliser un potentiomètre angulaire on a alors la relation :
-E)0/)F19/29:16G95/)=/)=8F03?/6/29)?:5?<03:5/
%
! ! de mesure
%
Systèmes
%'
%
Caractéristiques
Systèmes de mesure analogiques
MLO-POT-…-TLF
!!
%'
%
Systèmes de positionnement servopneumatiques
Systèmes de mesure
! Diverses possibilités de fixation
! Potentiomètre à plastique
aux vérins linéaires pneumatiques
conducteur
HI/23J00/)#"KL'&%$#)M)3>:)M)-NN-O-NNP
DGPL
! Mesure absolue à haute résolution
! Connecteurs enfichables
! Vitesse de traitement élevée,
HI/23J00/)#"KL'&%$#)M)3>:)M)-NN-O-NNP
! Course : 225
… 2 000 mm
longue durée de vie
1.2
MLO-POT-…-LWG
Avantages
: - simplicité !- Connecteurs
peu coûteux
! Potentiomètre à tige
enfichables - angle de mesure 10° à 3600° - la sortie est
!
Mesure
absolue
à
haute
résolution
!
Course
:
100
… 750 mm
indépendant R => stable par rapport
à la température
! Longue durée de vie
Inconvénients
:
! Degré de protection élevé
- 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
2) Capteur inductif de déplacement
Principe
Le déplacement que l'on veut mesurer est imposé à un des éléments d'un circuit
Systèmes de mesureentraînant
numériques
magnétique
une variation de flux.
MME-MTS-…-AIF
Linear Variable Differential Transformer (LVDT)
! Principe de mesure magnétostrictif
! Diverses possibilités de fixation
! Sans contact et à mesures absolues
aux vérins linéaires pneumatiques
Mesure de position et de vitesse.!
!
!
DGPL
! Vitesse de traitement élevée
! Connecteurs enfichables
! Longue durée de vie
! Course : 225 … 2 000 mm
! Degré de protection élevé
!
!
!
!
Page 1/7
;I)7236;1)J;12;K:6),2GG6163=2;:)$1;3CGA1<61).7J,$0
!;5=6?1)86)895:;46<63=)238?4=2G)?=2:2C;3=):6)51234256)86)B;12;=2A
Capteur de déplacement inductif utilisant le principe de variation de flux dus au
G:?H)8?C);?)<A?B6<63=)8?)3AL;?I
mouvement du noyau.
Le primaire est attaqué par un signal
sinusoïdal.
))))))))))))))))))))))))))))))76)512<;216)6C=);==;>?9)5;1)?3)C2E3;:)C23?C
Un signal sinusoïdal est induit dans les 2
%
%
))))))))))))))))))))))))))))))&3)C2E3;:)C23?CAM8;:)6C=)238?2=)8;3C):6C)N)K
bobines du secondaire.
J
C
J16G
Quand le noyau est au milieu du
))))))))))))))))))))))))))))))8?)C64A38;216I
DÉPLACEMENT
%
transformateur,
on a Vs =0, car les tensions
))))))))))))))))))))))))))))))O?;38):6)3AL;?)6C=);?)<2:26?)8?)=1;3CGA1<
induites dans les
deux bobines
sont d'amplitudes égales mais
))))))))))))))))))))))))))))))A3);)J
512<;216
C64A38;216
C )QRP)4;1):6C)=63C2A3C)238?2=6C)8;3C
de à
sens
opposé.
DCTH Capteur
De Déplacement
électronique
Intégré
))))))))))))))))))))))))))))))86?H)KAK236C)CA3=)8@;<5:2=?86C)9E;:6C)<;
3AL;?
))))))))))))))))))))))))))))))C63C)A55AC9I
II
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
Ɣ% 6*7<+-%+9*=-%+-%U;-%
%
Ɣ% V.;-*%;</W%
%
Ɣ% 6*7<+-%,*=.;E;/<%
%
Ɣ% J792-%*=E/:92;/<%
ST63;U::6)$V&7W*+%$)X);C2)X)NRRNYNRRZ
%
Ɣ% X/*2;-%2-<E;/<%&%PY!"0V%
%
Comme Fonctionne-T-il - C.C.
% %%
%
% %%
LVDT
%
% %%
%
%
%
3)Capteurs à ultrason
%
I-E%.7,2-9*E%E/<2%,/9*%+-E%0-E9*-E%+-%,/E;2;/<%&%+=,:7.-0-<2)%Z:E%1/<2%9<-%0-E9*-%,*=.;E-%+-%:7%,/E;2;/<%-2%
%
+9%0/9U-0-<2%+9%</579%>%,7*2;-%0/[;:-A%,7*%*7,,/*2%79%./*,E%+9%.7,2-9*)%
Principe : Émission et réception d'une onde acoustique.
%
%%
La distance entre l'émetteur et l'obstacle est donnée par le temps de vol de l'onde
I-%.7,2-9*%92;:;E-%:-%,*;<.;,-%+9%2*7<E1/*072-9*%+;11=*-<2;-:%\9;%-E2%,*/[7[:-0-<2%:-%,:9E%E;0,:-%-2%:-%,:9E%
%
acoustique.
*/[9E2-%.7,2-9*%+-%,/E;2;/<%+;E,/<;[:-)%B7%E9,=*;/*;2=%+9%,*;<.;,-%+9%B)])D)4M%-E2%\9^;:%<^5%7%,7E%+-%./<27.2%
%
=:-.2*;\9-%7U-.%:^=:=0-<2%E-<E;[:-M%.-%\9;%E;R<;1;-%,/9*%:^92;:;E72-9*M%+-E%+/<<=-E%.:7;*-EM%9<-%*=E/:92;/<%;<1;<;-%
%
HE2GG2K@
-2%9<-%2*HE%:/<R9-%+9*=-%+-%U;-)%
%
HE2GG2K@
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G/E%.7,2-9*E%B)])D)4%_%=:-.2*/<;\9-E%;<2=R*=E%/11*-%2/9E%:-E%[=<=1;.-E%+9%,*;<.;,-%+-E%.7,2-9*E%B)])D)4M%7U-.%
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$
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!
%
!;@AK;G)I2)AF3G@P62
!
%%
!;@AK;G)I2)AF3G@P62
B-E%.7,2-9*E%E/<2%+;E,/<;[:-E%-<%U-*E;/<%</579%:;[*-M%</579%R9;+=%/9%,7:,-9*%_%*-EE/*2%+-%*7,,-:)%
%
v : vitesse de l'onde
%
dans le milieu
%
T : temps entre
%
@HA2BG2K@
l'émission et la
%
@HA2BG2K@
réception de l'onde
%
G/E%.7,2-9*E%+-%+=,:7.-0-<2%_%</579%
%
R9;+=%.7,2;1%,/EEH+-<2%9<%*/9:-0-<2%
%
,/9*%R9;+=%:`7*0729*-%_%:`;<2=*;-9*-%+9%
%
Avantages!
.7,2-9*)%B-E%B]D4%_%</579%R9;+=%E/<2%
!'00%
%
,/9*%:-E%7,,:;.72;/<E%+-%0-E9*-%+-%
- ne dépend pas du matériau en déplacement!
"
c
Y
%
,/E;2;/<%/a%:-%R9;+7R-%-E2%17;[:-%-2%
->)32)IHB23I)B4:)IK)E4GH@;4K)23)IHB64A2E23G
E.M jusqu'à une dizaine de m
>)%M7)S)B4@G;@)IK)AE
%
<=.-EE;2-%+-E%*/29:-E)%
>)%M7)S)B4
>)32)IHB23I)B4:)IK)E4GH@;4K)23)IHB64A2E23G
%
>)IHB23I)I2)6J43R62)I2
>)%M7)QK:LKJS)K32)I;T4;32)I2)E
!"#$%&'()&*$'"(+,+'%()-./
!"#$%&'()&*$'"(+,+'%()-
#@;3A;B2)C
#@;3A;B2)C
DE;::;F3)2G)@HA2BG;F3)IJK32)F3I2)4AFK:G;LK2M
DE;::;F3)2G)@HA2BG;F3)IJK32)F3I2)4AFK:G;LK2M
*4)I;:G43A2)23G@2)6JHE2GG2K@)2G)6JFN:G4A62)2:G)IF33H2)B4@
*4)I;:G43A2)23G@2)6JHE2GG2K@)2G)6JFN:G4A62)2:G)IF3
G2EB:)I2)OF6)I2)6JF3I2)4AFK:G;LK2M)
G2EB:)I2)OF6)I2)6JF3I2)4AFK:G;LK2M)
+NQ2G
I
+NQ2G
O)C)O;G2::2)I2)6JF3I2)I43:)62
O)C)O;G2::2)I2)6JF3I
$)C)G2EB:)23G@2)6JHE;::;F3)2
$)C)G2EB:)23G@2)6JHE
@HA2BG;F3)I2)6JF3I2
@HA2BG;F3)I2)6JF3I2
I
]-*E;/<%</579%.7,2;1%R9;+=)%
!"MS00%
"O43G4R2:
"O43G4R2:
83AF3OH3;23
83AF
Inconvénients
>)IHB23I)I
>)%M7)QK:LKJS)K32)I;T4;32)I2)E
bKW"MQ%
du
cm!
D'%
4F
- dépend de
B% l'angle de réflexion C
012345662)$+&*78,%$)9)4:;)9)<==<><==?
G/579%
G/579%
012345662)$+&*78,%$)9)4:;)9)<==<><==?
8**-9*%+-%:;<=7*;2=%
@/;+E%
bKW"MQ%&%$$00%
- E.M à partir
45,-%
6700-%
>?%@)8)A%
DI4JK""I%
L$!MK00%
NL"MK&L"M!K&L"M$%
Mesure L!K00%
de position etNL"MK&L"M!K&L"M$%
de vitesse.!
DI4J$"""I%
DI4J!"""I%
LK"00%
NL"MK&L"M!K&L"M$%
DI4J'"""I%
L#K00%
NL"MK&L"M!K&L"M$%
DI4JP"""I%
L$""00%
NL"MK&L"M!K&L"M$%
B%
C%
D'%
$OP00
!
!!!00
''S00
PPQ00
POP00
'Q00
!
S'00
#S00
$$P00
$!#00
PM#K00
!
PM#K00
PM#K00
PM#K00
PM#K00
2/27:%
'P"R%
!
'OQR%
K$$R%
S!KR%
#S#R%
4F%
$K00
!
$K00
$K00
$K00
$K00
./0,:H2-0-<2%
./0,:H2-0-<2%
*-<2*=%
E/*2;-%
$"00%
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Q00%
$P00%
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+F:A4D62
?@2AA2BC=C2D2EA2BC
GHC6HI2
Y
#A<3B<C2
.
,NO
!H@EA4I2)J2:);@EB6:;H3:)JKLHC6HI2)MDHB6M
DE<;;<F3)2G)AHB2CG<F3)IJK3)L4<;B24K)FCG<MK2)2G)E2;
I<;G43B2);K<N43G)K3)CA<3B<C2)I2)GA<43OK64G<F3)FCG<MK
Single head system
UC300-30GM-IU-V1
*4)@2:BC2)JME23J)J2)P
La mesure dépend de :
- l'amplitude de l'écho
- de l'angle =)6K4@E6;ABJ2)J2)6KMDLH
d'incidence du faisceau sur l'objet
L
+P
#F;<G<F3);23;<G<N2)I
V
=)J2)6K43I62)JK;3D;J23D2)JB)Q4;:D24B):BC)6KHFR2A
Dimensions
*4)ECMD;:;H3)J2)64)@2:BC2)JME23J)J2)P
La précision de la mesure dépend de :
+4
- l'horloge utilisé pour le comptage
723G<662;
7
- la capacité=)6KLHC6HI2)BA;6;:M)EHBC)62)DH@EA4I2
du système électronique à détecterP l'écho
=)64)D4E4D;AM)JB):S:AT@2)M62DACH3;UB2)V)JMA2DA2C)6KMDLH
- La précision
peut être meilleure que 0.1 mm
72I
7F
!"#$%&'()*#$+,&%()-./
*4)ECMD;:;H3)E2BA)WAC2)@2;662BC2)UB2)<XY)@@
Features
4)Capteurs optique
• Extremly small unusable area - only
15 mm
012345662)$+&*78,%$)9)4:;)9).<<.=.<<>
74)6KE<QA2)AHL6HBR<2)2;G)LFB46<;H2);KA)64);KAL4B2)IK
#A<3B<C2
principe Émission et réception d'un faisceau optique et mesure de distance suivant un
• Current and voltage output
• 12 bit D/A transducer
72) B4CG2KA) IH6<NA2) 46FA;) K3) BFKA43G) + 2G) + )CAFC
DE<;;<F3)2G)AHB2CG<F3)IJK3)L4<;B24K)FCG<MK2)2G)E2;KA2)I2)P
I<;G43B2)V)IK)CF<3G)IJ<EC4BG)IK)L4<;B24K)4K)E<6<2K)
I<;G43B2);K<N43G)K3)CA<3B<C2)I2)GA<43OK64G<F3)FCG<MK2
• Evaluation limits can be taught-in
principe de triangulation optique.La lumière réfléchie est focalisée sur la• surface
du
Temperature compensation
4)
• Compact construction
capteur (Position Sensitive Détector). Le capteur délivre alors un courant
Ia
et
Ib
• Plug connection
proportionnel à la distance x du point d'impact du faisceau au milieu du capteur.
L
!#
+P
!!" ! "
#F;<G<F3);23;<G<N2)I2G2BGFA
V
7P
$
+4
723G<662;
012345662)$*&78+9%$):)4;<):)=>>=?=>>@
72I
7F
Electrical connection
Technische
Technical
data
Da
General specifications
Sensing range
Standard target plate
Unusable area
Transducer frequency
Response delay
Standard conformity
Indicating/Operating mean
LED yellow
LED red/green
Temperature/TEACH-IN co
Electrical specifications
Rated operational voltage U
Power consumption
P
Output
Output type
Repeat accuracy
Resolution
Deviation of the characteris
curve
Load impedance
Temperature influence
Standard symbol/Connection:
1
U
4
2
3
+ UB
4-20 mA
0-10 V
Ambient conditions
Ambient temperature
Storage temperature
Mechanical specifications
Protection degree
Connection type
Material
Housing
Transducer
Avantages
74)6KE<QA2)AHL6HBR<2)2;G)LFB46<;H2);KA)64);KAL4B2)IK)B4CG2KA)#(
- très bonne résolution!
72) B4CG2KA) IH6<NA2) 46FA;) K3) BFKA43G) +4) 2G) +P )CAFCFAG<F3326) U)
Inconvénients
- dépend de la réflectivité du matériau ciblé.
I<;G43B2)V)IK)CF<3G)IJ<EC4BG)IK)L4<;B24K)4K)E<6<2K)IK)B4CG2KAT
- UB
Mass
Il existe également des capteurs fonctionnant sur la mesure du temp de vol d'un signal
3
Pepperl+Fuchs Group • Tel.: Germany (06 21) 7 76-0 • USA (330) 4
laser
#
Mesure de position et de vitesse.!
!
!!" ! "
!
!
!
$
Subject to reasonable modifications due to technical advances.
!
!
!
Page 3/7
5)Génératrice tachymétrique
Elles délivrent une tension proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur auquel elle
est couplée. Il en existe de deux sortes
51) Génératrice a courant continu
L'excitation est assurée par des
aimants permanents.
U = E - r.I et U = Rc.I (Rc est la
résistance de charge)
d'où: U = E / (1+r/Rc) = Ke.W / (1+r/
Rc) = K.W avec Ke: constante de f.e.m. en v/rd/
s et W : pulsation en rd/s
La caractéristique tension-vitesse est
donc linéaire.
52) Génératrice a courant alternatif
E et Z sont les
f.e.m. et impédance
par phase.
V = E - Z . I et V =
Rc . I (Rc résistance
de charge par
phase)
d'où: V = E / (1 + Z /
Rc)
Z est fonction de la
pulsation des
grandeurs
électriques, donc
dépend de la
vitesse de rotation
de la génératrice: la
caractéristique tension-vitesse n'est plus linéaire
Caractéristiques principales:
- vitesse maximale de rotation (en tours par minute),
- constante de f.e.m. (en volts à 1000 trs/mn ou en v/tr/mn),
- linéarité (en %),
- ondulation crête à crête (en %),
- courant maximal.
Pour atténuer l'ondulation sur la tension de sortie, un filtrage peut s'avérer nécessaire:
Mesure de position et de vitesse.!
!
!
!
!
!
!
Page 4/7
La fréquence de coupure du filtre passe-bas est donnée par: fc = 1/(2.π.R.C).
6) Codeur incrémental
Lorsque le déroulement de mouvements mécaniques doit être surveillé, le codeur est
le lien le plus important entre la mécanique et la commande. Le codeur, que l'on
appelle aussi capteur de pas angulaire, transforme un mouvement rotatif en un signal
électrique exploitable. Pour ce faire, un disque d'impulsions a été doté d'un nombre
déterminé de segments clair/sombre qui sont palpés par un rayon lumineux. Le
nombre de segments détermine la résolution possible et par là, la précision de
positionnement du mouvement à contrôler. Avec deux signaux déphasés chacun de 90
degrés, il est possible de déterminer le sens de rotation et, en plus, pour chaque
rotation, on dispose d'un signal de référence pour la position zéro.
Un codeur incrémental possède généralement plusieurs voies:
- voie Z donnant une impulsion par tour,
- voie A donnant n impulsions par tour,
- voie B identique à voie A, mais dont les signaux sont déphasés de + ou 90°, suivant le sens de rotation.
La simple utilisation d'une bascule D permet d'obtenir une information logique
concernant le sens de rotation:
Mesure de position et de vitesse.!
!
!
!
!
!
!
Page 5/7
7) Codeur absolu
Principe: un disque est divisé en pistes .Chaque piste comporte une alternance de
secteurs réfléchissants et absorbants. Comme pour le codeur incrémental, un émetteurMesure de position et de vitesse.!
!
!
!
!
!
!
Page 6/7
récepteur par piste fournit les informations. Le nombre de pistes fixe le nombre de
positions discrètes pouvant être définies: 1 piste = 2 positions, 2 pistes = 4 positions, 3
pistes = 8 positions... n pistes = 2 exp n positions.
Son principal avantage est qu'il donne une information de position absolue, alors que le
codeur incrémental donne la position relative (par rapport à une position initiale variable).
En revanche, il est plus complexe, du fait qu'une grande précision de position dépend du
nombre de pistes (alors que la précision d'un codeur incrémental dépend seulement du
nombre de graduations sur la piste).
Mesure de position et de vitesse.!
!
!
!
!
!
!
Page 7/7