CAPTEURS ET DETECTEURS CAPTEURS & DETECTEURS • • • • • • L’acquisition de données Détecteurs Industriels Branchement des détecteurs Détecteurs à ultrasons Codeurs rotatifs Mesure de températures, de débit, de niveau Acquisition de données Définition: L’objectif de l’ensemble détecteur-transmetteur est de prélever une grandeur physique à mesurer et de la transformer en une grandeur électrique exploitable. Fonction Le détecteur saisit l’information sur le processus, la met en forme et l’envoie au bloc fonctionnel de traitement de l’information. Acquisition de données Acquisition de données Acquisition de données Acquisition de données Acquisition de données Analyse Fonctionnelle Réglages Configuration Energie GRANDEUR PHYSIQUE Exploitation SAISIR ET CONVERTIR Variation d'une grandeur Changement d'état IMAGE INFORMATIONNELLE Signal analogique, logique, numérique CAPTEUR 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 l’acquisition de données. Leurs fonctions essentielles consistent à renseigner l’unité de traitement, d’un équipement automatisé, de l’état de la machine ou de l’installation. 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 qu’ils transmettent : Numérique ou Analogique. 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 Signal analogique Le signal continu C'est un signal qui varie lentement dans le temps. Température 50°C 0 Temps Exemple : Mesure de température, mesure de débit, de niveau. Signal analogique Le signal formel C'est la forme de ce signal qui est l'information importante . Amplitude Temps Exemple :pression cardiaque Signal analogique Le signal fréquentiel C'est le spectre fréquentiel qui transporte l'information désirée. Amplitude Temps Exemple : analyse vocale 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 d’impulsion L’échantillonnage 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. Présence d'élément 1 24 V 0 Exemple : une vanne ouverte ou fermée. Absence d'élément Temps Signal numérique Le train d’impulsion Chaque impulsion est l'image d'un changement d'état. 1 0 Tours Exemple : un codeur incrémental donne un nombre fini et connu d'impulsion par tour Signal numérique L’échantillonnage C'est l'image numérique d'un signal analogique. Amplitude (db) f(Hz) Exemple : température, débit, niveau. TYPES DE CAPTEURS TYPE DE CAPTEUR SIGNAL EMIS DESIGNATION TYPES DE CAPTEURS TYPE DE CAPTEUR LOGIQUE ANALOGIQUE NUMERIQUE SIGNAL EMIS DESIGNATION TYPES DE CAPTEURS TYPE DE CAPTEUR LOGIQUE ANALOGIQUE NUMERIQUE SIGNAL EMIS DESIGNATION TOR DETECTEUR TYPES DE CAPTEURS TYPE DE CAPTEUR LOGIQUE SIGNAL EMIS DESIGNATION TOR ANALOGIQUE ANALOGIQUE NUMERIQUE DETECTEUR CAPTEUR TYPES DE CAPTEURS TYPE DE CAPTEUR LOGIQUE SIGNAL EMIS DESIGNATION TOR ANALOGIQUE ANALOGIQUE Ou Incrémental NUMERIQUE Absolu NUMERIQUE DETECTEUR CAPTEUR Ou Codeur CODEUR Constitution générale Constitution générale Constitution générale Constitution générale Généralités (vue générale) Le corps d’épreuve 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 d’épreuve. L’élément de transduction (transducteur) est un élément lié au corps d’épreuve. Il traduit les réactions du corps d’épreuve 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… Détecteurs Industriels • • • • • • Détecteurs électromécaniques de position Détecteurs inductifs Détecteurs capacitifs Détecteurs photoélectriques Détecteurs sans contacts Choix d’un détecteur Introduction L’acquisition des données intègre les constituants qui donnent des informations sur l’état d’un produit, d’une machine ou d’une installation. Pour détecter la présence ou le passage d’un objet, on utilise : -des capteurs de position -des détecteurs de proximité -des détecteurs à distance Pour détecter une variation de température ou de pression, on utilise : -des thermostats -des pressostats 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 l’absence de l’objet à détecter Le passage de l’objet Le positionnement de l’objet Éventuellement le comptage de l’objet En fonction des applications, on distingue deux types de technologies : les capteurs à détection avec contact, pour lesquels l’objet à détecter entre directement en contact avec un élément du capteur. les capteurs à détection sans contact, pour lesquels l’objet est détecté à distance par le capteur. Détecteurs électromécaniques Constitution : Il est constitué d’une partie mobile associée à un contact. Principe de fonctionnement : C'est un commutateur, commandé par le déplacement d'un dispositif de manœuvre ( corps d'épreuve ). Lorsqu'il est actionné, il ouvre ou ferme un contact électrique solidaire du corps d'épreuve Dispositif de manoeuvre Contacts électriques Boitier Les propriétés d’un interrupteur de positions sont : Point de vue électrique Point de vue mécanique Séparation galvanique des circuits Grande endurance électrique Bonne tenue au court-circuit Insensible aux parasites Fonctionnement simple visualisable Facilité d’installation et d’entretien Grande résistance ambiances industrielles Choix des contacts bipolaire ( O+O, O+F, F+F ) Leur raccordement à la partie commande se fait avec deux fils Détecteurs électromécaniques Critères de choix : 1. Choix de la tête de commande et du dispositif d'attaque : De nombreux modèles peuvent être associés au corps : tête à mouvement rectiligne, angulaire ou multi-direction associée à différents dispositifs d'attaque (à poussoir, à levier, à tige, etc.). La tête de commande et le dispositif d'attaque sont déterminés à partir de : - la forme de l'objet : came 30°, face plane, forme quelconque, etc. - la trajectoire de l'objet : frontale, latérale, multidirectionnelle, etc. - la précision de guidage. Détecteurs électromécaniques Détecteurs électromécaniques Exemple d'application : secteur agro-alimentaire Conditionnement de meules de gruyère Contrôle de passage sur convoyeur. Cahier des charges : - Contact physique possible avec le produit. - Masse du produit détecté : 60 kg. - Vitesse linéaire du convoyeur : 0,2 m/s. - Passage d'un produit toutes les 10s. - Guidage peu précis avec changement de direction. - Environnement humide sans ruissellement. - Une entrée pour câble (presse-étoupe de 11). - Pilotage d'une entrée automate ( contact 'F' ). Détecteurs de proximité La détection d’objet sans contact est réalisée par des détecteurs de proximité. Ces détecteurs permettent de générer un signal électrique dès que leur face sensible est mise en présence de l’objet à détecter . La partie opérative détermine PARTIE OPERATIVE les caractéristiques de la détection ( portée, hystérésis...). ETAGE DE SORTIE MISE EN FORME PARTIE COMMANDE OSCILLATEUR La partie commande détermine le type d’alimentation Les Propriétés d’un détecteur de proximité sont : Pas de contact physique avec l’objet détecté ( détection d’objet fragile ) Pas de pièce en mouvement, donc pas d’usure Durée de vie indépendante du nombre de manœuvres Cadence de fonctionnement élevée Très bonne tenue à l’environnement industriel Détecteurs inductifs Cette famille est réservée à la détection de présence d'objets métalliques et se différencie par les points forts suivants : - pas de contact physique avec l'objet (pas d'usure), possibilité de détecter la présence d'objets fraîchement peints ou de surfaces fragiles, - cadences de fonctionnement élevées en parfaite adéquation avec les modules ou les automatismes électroniques - grandes vitesses d'attaque pour la prise en compte d'informations de courte durée - produits entièrement enrobés dans une résine, pour une très bonne tenue aux environnements industriels agressifs - produits statiques (pas de pièces en mouvement) pour une durée de vie indépendante du nombre de cycles de manoeuvres - visualisation de l'état de la sortie. Ces détecteurs se rencontrent dans les secteurs de la machine-outil, la robotique, la chimie fine, l'agroalimentaire, et dans les domaines d'applications de l'usinage, la manutention, l'assemblage, le convoyage. Détecteurs inductifs PRINCIPE : Il se compose d'un oscillateur dont les bobinages constituent la face sensible. A l'avant de celle-ci est crée un champ magnétique alternatif ayant une fréquence de 100 à 600 kHz selon les modèles. Lorsqu'un objet métallique 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 de l'amplitude des oscillations au fur et à mesure de l'approche de l'objet métallique, jusqu'à blocage complet. La détection est effective lorsque la réduction de l'amplitude des oscillations est suffisante pour provoquer un changement d'état de la sortie du détecteur. Détecteurs inductifs Critères de choix Détecteurs inductifs Autres paramètres à prendre en compte : 1. La portée : normalisée, elle devra être choisie supérieure à la distance maximale objet/face avant du détecteur. 2. Technologie 2 ou 3 fils selon l'alimentation électrique : en courant continu : - type 3 fils pour toute application avec vitesse de commutation élevée, quelle que soit la nature de la charge (électromécanique ou électronique), - type 2 fils, particulièrement adapté aux entrées pour automates programmables industriels, sans se soucier de la polarité. en courant alternatif : - type 2 fils, en série avec la charge. Détecteurs inductifs Exemple d'application : secteur de l'industrie électrique Machine d'assemblage. Contrôle de présence contacts mobiles. Cahier des charges : - Contrôle de présence de 4 éléments en cuivre, de très petite taille et de très faible poids. - Cadence élevée. - Pas de contact physique avec les pièces. - Distance de détection < 0,5 mm. - Détecteur intégré dans son support et d'encombrement réduit. - Environnement relevant d'exigences normales. Solution - détecteur inductif noyable dans le métal, - portée 1 mm, - boîtier métallique lisse (laiton), diamètre 4 mm, longueur 30 mm, - étanchéité IP 67, - raccordement par câble longueur 2 m, - détecteur type 3 fils DC, sortie NO. Détecteurs capacitifs Principe : Il se compose d'un oscillateur dont les condensateurs constituent la face sensible. Lorsqu'une pièce est placée devant le détecteur, elle modifie les capacités de couplage et provoque les oscillations. Critères de choix : Détecteurs capacitifs Exemple d'application : secteur de la chimie Unité de production d'engrais. Détection de niveau de cuve d'ammoniaque Cahier des charges : - Détection d'un liquide conducteur de l'électricité - Détection du niveau haut au travers d'un tube en verre (ép. : 2,5 mm) communiquant avec la cuve. - Vapeurs aqueuses et propreté variable de l'intérieur du tube. Solution - détecteur capacitif non-noyable, portée 8 mm, avec face sensible montée en contact avec le tube en verre - corps plastique fileté, diamètre 18 mm - alimentation électrique avec neutre relié à la terre - masse métallique de la cuve en équipotentialité avec la terre. Détecteurs photoélectriques Un détecteur photoélectrique réalise la détection d'une cible, qui peut être un objet ou une personne, au moyen d'un faisceau lumineux. Ses deux constituants de base sont donc un émetteur et un récepteur de lumière. La détection est effective quand la cible pénètre dans le faisceau lumineux et modifie suffisamment la quantité de lumière reçue par le récepteur pour provoquer un changement d'état de la sortie. Elle est réalisée selon deux procédés : - blocage du faisceau par la cible. - renvoi du faisceau sur le récepteur par la cible. 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 - généralement en lumière infrarouge invisible, indépendante des conditions d'environnement Ces détecteurs sont utilisés dans les domaines industriels et tertiaires les plus divers : détection d'objets et de produits dans la manutention et le convoyage, détection de pièces machine dans les secteurs de la robotique, des ascenseurs et du bâtiment en général, du textile, détection de personnes, de véhicules ou d'animaux, etc Détecteurs photoélectriques PRINCIPE : Les détecteurs photoélectriques ont un émetteur à diode électroluminescente et un récepteur à phototransistor. Ces constituants électroniques sont utilisés pour leur grand rendement lumineux, leur insensibilité aux chocs et aux vibrations, leur tenue en température, leur durée de vie pratiquement illimitée, leur rapidité de réponse. Selon les modèles de détecteurs, l'émission se fait en infrarouge ou en lumière visible verte ou rouge. Pour insensibiliser les systèmes à la lumière ambiante, le courant qui traverse la DEL émettrice est modulé pour obtenir une émission en lumière pulsée. Le faisceau lumineux émis comporte deux zones : - une zone de fonctionnement recommandée dans laquelle l'intensité du faisceau est suffisamment élevée pour assurer une détection normale. Selon le système utilisé, barrage, reflex ou proximité, le récepteur, le réflecteur ou la cible doivent être situés dans cette zone - une zone dans laquelle l'intensité du faisceau n'est plus suffisante pour garantir une détection fiable. Détecteurs photoélectriques Différents types de systèmes : Système barrage : Emetteur et récepteur sont situés dans deux boîtiers séparés. C'est le système qui autorise les plus longues portées, jusqu'à 30 m pour certains modèles. Le faisceau est émis en infrarouge. A l'exception des objets transparents qui ne bloquent pas le faisceau lumineux, il peut détecter des objets de toutes natures (opaques, réfléchissants ...), ceci avec une excellente précision grâce à la forme cylindrique de la zone utile du faisceau. Les détecteurs barrage disposent d'une marge de gain très importante. Ils sont de ce fait particulièrement bien adaptés aux environnements pollués (fumées, poussières, emplacements soumis aux intempéries, etc.). L'alignement entre émetteur et récepteur doit être réalisé avec soin. Détecteurs photoélectriques Détecteurs photoélectriques Différents types de systèmes : Système reflex : Emetteur et récepteur sont regroupés dans un même boîtier. En l'absence de cible, le faisceau émis en infrarouge par l'émetteur est renvoyé sur le récepteur par un réflecteur. Celui-ci est constitué d'une multitude de trièdres tri-rectangles à réflexion totale et dont la propriété est de renvoyer tout rayon lumineux incident dans la même direction. La détection est réalisée lorsque la cible bloque le faisceau entre l'émetteur et le réflecteur. C'est donc un système qui n'est pas adapté pour la détection d'objets réfléchissants qui pourraient renvoyer une quantité plus ou moins importante de la lumière sur le récepteur. La portée nominale d'un détecteur photoélectrique reflex est de l'ordre de deux à trois fois inférieure à celle d'un système barrage. Détecteurs photoélectriques Détecteurs photoélectriques Différents types de systèmes : Système reflex polarisé : Les objets brillants. qui ne bloquent pas le faisceau mais réfléchissent une partie de la lumière vers le récepteur, ne peuvent pas être détectés par un système reflex standard. Il faut utiliser dans ce cas un système reflex polarisé. Ce type de détecteur, qui émet en lumière rouge visible, est équipé de deux filtres polarisants opposés : - un filtre sur l'émetteur qui ne laisse passer que les rayons émis dans un plan vertical . - un filtre sur le récepteur qui ne laisse passer que les rayons reçus dans un plan horizontal. 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. Le choix du réflecteur, le fonctionnement en zone proche et l'emploi en environnement pollué sont définis selon les mêmes critères que pour un système reflex standard. Le fonctionnement d'un reflex polarisé peut être perturbé par la présence dans le faisceau de certains matériaux plastiques qui dépolarisent la lumière qui les traverse. Il est d'autre part recommandé d'éviter une exposition directe des optiques aux sources de lumière ambiantes. Détecteurs photoélectriques Détecteurs photoélectriques Différents types de systèmes : Système proximité : Comme pour le système reflex, émetteur et récepteur sont regroupés dans un même boîtier. Le faisceau lumineux, émis en infrarouge, est renvoyé vers le récepteur par tout objet suffisamment réfléchissant qui pénètre dans la zone de détection. La portée d'un système proximité est inférieure à celle d'un système reflex. Pour cette raison, son utilisation en environnement pollué est déconseillée. Cette portée dépend : - de la couleur de la cible et de son pouvoir réfléchissant (un objet de couleur claire est détecté à une distance plus grande qu'un objet de couleur sombre), - des dimensions de la cible (la portée diminue avec les dimensions). Les portées nominales annoncées sont définies à l'aide d'un écran blanc de dimensions 20 x 20 cm. Les détecteurs proximité sont souvent équipés d'un potentiomètre de réglage de la sensibilité. Pour une distance donnée cible/émetteur, la détection d'une cible moins réfléchissante nécessite d'augmenter la sensibilité. Ceci peut entraîner une détection de l'arrière-plan si celui-ci est plus réfléchissant que la cible. L'emploi d'un système proximité avec effacement de l'arrière-plan assure dans ce cas la détection de la cible seule. Détecteurs photoélectriques Détecteurs photoélectriques Détecteurs photoélectriques Différents types de systèmes : Système proximité avec effacement de l’arrière plan : Les détecteurs proximité avec effacement de l'arrière-plan sont équipés d'un potentiomètre de réglage de portée qui permet de se "focaliser" sur une zone de détection en évitant la détection de l'arrière-plan. Ils peuvent détecter pratiquement à la même distance des objets de couleurs et de réflectivités différentes. La tolérance de fonctionnement d'un système proximité avec effacement de l'arrière-plan dans un environnement pollué est supérieure à celle d'un système standard, la portée réelle n'évoluant pas en fonction de la quantité de lumière renvoyée par la cible. Détecteurs photoélectriques Détecteurs photoélectriques CRITERES DE CHOIX : Autres paramètres à prendre en compte : Après le choix du système le mieux adapté à l'application, les critères suivants entrent en jeu : - la portée nécessaire pour l'application - le choix d'une forme de boîtier adaptée au montage sur la mécanique. En fonction des contraintes d'alimentation électrique et de charge à commander, on choisira un appareil à sortie statique ou à relais. Le raccordement par câble, connecteur ou bornier permet une souplesse de choix en fonction de contraintes d'environnement ou de maintenance. Nota : certaines familles de détecteurs photoélectriques intègrent des fonctionnalités complémentaires : programmation de la fonction claire ou sombre, temporisation, monostable, entrée de test, sortie d'alarme, etc. Détecteurs photoélectriques Exemple d'application : secteur agro-alimentaire Convoyage de bouteilles en verre. Fonction de comptage. Cahier des charges : - Bouteilles en verre blanc ou vert foncé - Cadence de 3 600 bouteilles à l'heure. - Durée du "top présence bouteille" : 3,5 ms. - Distance de détection en "proximité" : 2 cm. - Détecteur soumis au passage fréquent des opérateurs : montage en saillie prohibé. - Ambiance saine. Solution - Raccordement sur un API - détecteur photoélectrique, visée à 90°, - boîtier métallique diamètre 18, - système de proximité, portée 10 cm, - raccordement par connecteur M12 , 4 broches - sortie statique Détecteurs photoélectriques Commutation claire/sombre Réglage Commutation claire : la sortie devient active lorsque la lumière arrive sur le récepteur. Réglage commutation sombre : Dans ce cas, la sortie devient active lorsque la lumière n’arrive pas sur le récepteur. état de la sortie Q (NO) Absence / présence cible Barrage Fonction claire 1/0 1/0 0/1 Fonction sombre 0/1 0/1 1/0 Reflex proximité Présence d’une cible Fibre optique Avantages Installation facile en l’absence de place L’unité de traitement est déportée Utilisation en environnements hostiles Faible poids (robotique) Insensibilité aux perturbations électromagnétiques Inconvénients Atténuation de la lumière dans la fibre Sensible à la poussière sur la surface active Détecteurs sans contact • • • L’application la plus courante concerne la détection des fins de course des vérins. Ils sont alors fixés directement sur le corps d’un vérin spécial à piston magnétique. Un détecteur magnétique sans contact est conçu pour détecter la fin de course ou le passage du piston. Choix d’un détecteur Critères généraux de choix : Parmi les principaux et nombreux facteurs qui interviennent dans le choix d'un détecteur, citons : -les conditions d'exploitation, caractérisées par la fréquence de manoeuvres, la nature, la masse et la vitesse du mobile à contrôler, la précision et la fidélité exigées, -ou encore l'effort nécessaire pour actionner le contact -- la nature de l'ambiance, humide, poussiéreuse, corrosive, ainsi que la température -- le niveau de protection recherché contre les chocs, les projections de liquides -- le nombre de cycles de manoeuvres -- la nature du circuit électrique -- le nombre et la nature des contacts -- la place disponible pour loger, fixer et régler l'appareil -- etc. Démarche d'aide au choix : La démarche d'aide au choix proposée s'établit en deux temps : Phase 1 : détermination de la famille de détecteurs adaptée à l'application L'identification de la famille recherchée s'effectue par un jeu de questions/réponses chronologiquement posées, portant sur des critères généraux et fondamentaux s'énonçant en amont de tout choix : -nature de l'objet à détecter : solide, liquide, pulvérulent, métallique ou non -- contact possible avec l'objet -- distance objet/détecteur -- masse de l'objet, -- vitesse de défilement, -- cadences de manoeuvre, -- espace d'intégration du détecteur dans la machine. Choix d’un détecteur Choix d’un détecteur Phase 2 : détermination du type et de la référence du détecteur recherché : Cette deuxième phase tient compte de paramètres liés, selon les familles, à : - l'environnement : température, humidité, poussières, projections diverses,... - la source d'alimentation : alternative ou continue, - le signal de sortie : électromécanique, statique, - le type de raccordement : câble, bornier, connecteur. APPLICATIONS Branchement des détecteurs Détecteur à contacts " sec " Description Ce type de détecteur comporte généralement 2 contacts électriques (un NO et un NF). Ils peuvent être utilisés sous différentes tensions ( inférieure à la tension maximum admissible ) et ne sont pas polarisés. Ce type de détecteur est souple d'utilisation mais subit l'usure des contacts électriques. Il est néanmoins relativement fiable. Branchement : Il se branche comme un interrupteur, en série avec le circuit à contrôler + détecteur charge - + détecteur - + charge - Branchement des détecteurs Détecteur 2 fils Ce type de détecteur comporte un circuit électronique qui commande une ou plusieurs sorties statiques. Ils existe des détecteurs pour tension continue, d'autres pour tension alternative mais on rencontre aussi des détecteurs qui se branchent indifféremment sur une tension alternative ou continue. Malgré la nécessité d'alimenter en énergie le circuit électronique, ce type de détecteur ne comporte que deux fils. Il est souple d'utilisation puisqu'il se connecte comme un détecteur à contacts secs. Il est pratiquement inusable car il ne comporte pas de contacts électriques mobiles. Il est utilisé lorsqu'il n'y a pas nécessité d'une grande fréquence de commutation. Dans le cas contraire, on préférera un détecteur 3 fils. Branchement : Il se branche comme un interrupteur, en série avec le circuit à contrôler. Il faut néanmoins vérifier la tension admissible et pour certains détecteurs, la polarité 6) BRANCHEMENT DES DETECTEURS Branchement des détecteurs Détecteur 3 fils Ce type de détecteur comporte un circuit électronique qui commande une ou plusieurs sorties statiques. S'il ne comporte qu'une seule sortie statique, c'est un détecteur 3 fils sinon ça sera un 4 fils ( 2 sorties statiques ). Il fonctionne uniquement en tension continue. Il peut être détecteur PNP ou NPN. Il est pratiquement inusable car il ne comporte pas de contacts électriques mobiles. Il est utilisé lorsqu'il y a nécessité d'une grande fréquence de commutation. Dans le cas contraire, on préférera un détecteur 2 fils. Branchement Le détecteur PNP ou NPN comporte un transistor. Pour comprendre le branchement, on assimilera ce dernier à un contact électrique. Pour le détecteur PNP ( voir figure ) : Lorsque qu'il y a détection, le transistor est passant ( contact fermé ). Il va donc imposer le potentiel + sur la sortie S . La charge est branchée entre la sortie S et le potentiel - . Ce type de détecteur est adapté aux unités de traitement qui fonctionnent en logique positive. Pour le détecteur NPN ( voir figure ) : Lorsque qu'il y a détection, le transistor est passant ( contact fermé ). Il va donc imposer le potentiel - sur la sortie S . La charge est branchée entre la sortie S et le potentiel + . Ce type de détecteur est adapté aux unités de traitement qui fonctionnent en logique négative. On prendra donc soin d'identifier le type de logique utilisée par les unités de traitement ( Automate programmable , etc... ). EX : l'API TSX 17 fonctionne exclusivement en logique positive ( pour mettre une entrée automate au 1 logique, il faut lui imposer un potentiel de +24 Volts ). l'API TSX 37 fonctionne en logique positive ou négative ( configurable ). Branchement des détecteurs Détecteur 3 fils PNP NPN Ultrasons 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. Ultrasons Mode Barrage & Proximité En mode barrage, un détecteur émet l’onde sonore et un autre détecteur, monté en face de l’émetteur, la reçoit. En mode proximité, un seul et même détecteur émet l’onde sonore puis écoute l’écho renvoyé par un objet. Ultrasons 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. La vitesse du son diminue avec l'augmentation de la température de l'air ou de la pression atmosphérique ou du taux d’humidité 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 qu’ils ne renvoient pas les sons. Applications Les codeurs rotatifs industriels Pour quelles utilisations ? Principe de la boucle de régulation Le préactionneur ajuste la vitesse du moteur pour contrôler le déplacement Un déplacement dans la partie opérative entraîne un codeur L’API réagit en fonction des informations qu’il vient de traiter L’information fournie par le codeur est traitée par un API (ou autre système de traitement) Principe de fonctionnement Dans chaque codeur, il y a toujours une liaison mécanique, un disque gradué optique et une électronique pour interpréter et générer des signaux Selon le type de codeur, le disque est gradué différemment Les différents types de codeurs Les codeurs absolus comportent un nombre n de pistes. Chaque piste correspond à un bit. Plus il y a de pistes, plus la précision est importante Les codeurs incrémentaux (du latin incrementum, petit accroissement) ont un disque qui comporte plusieurs pistes (A, B et Z). Pour un tour, le faisceau lumineux est interrompu n fois. n est la résolution ou nombre de périodes Détection du sens dans les codeurs incrémentaux Sens horaire Sens trigo Chronogrammes A et B en fonction du temps Rotation sens horaire A Quadrature arrière de 90 ° t B t Chronogrammes A et B en fonction du temps Rotation sens anti-horaire A Quadrature avant de 90 ° t B t Top zéro À chaque tout du codeur, un opto-coupleur délivre un signal « top-zéro » appelé Z Chronogrammes A, B et Z en fonction du temps A t B t Z t Cas d’un changement de sens de rotation Sens trigo Sens horaire A t B Comment détecter un changement de sens de rotation ? t Z t Les codeurs absolus Structure matérielle - Aléas de commutation - Commutation d’un seul bit à chaque pas - Code directement reconnu par les µP - Code inconnu par les microprocesseurs Conversion GRAY => BINAIRE Disque pour codeur absolu code GRAY 10 bits Choix d’un codeur Les critères de choix* d’un codeur sont : Le type de sortie Le diamètre extérieur La connectique Le degré de protection Le type d’axe La résolution (nombre de points) * hors choix technologique (absolus ou incrémental) Différentes sorties : Sorties à transistor (à collecteur ouvert) identiques à celles des détecteurs électroniques : NPN : logique négative PNP : logique positive Sorties complémentées (totem pôle) protégées contre les courts-circuits et les inversion de polarités Sortie « émetteur de ligne » pour transmettre sur des longues distances à des fréquences élevées Le diamètre extérieur Les diamètres extérieur et d’axe du codeur sont déterminés par la Partie Opérative (PO) La connectique Un grand nombre de choix est disponible, du codeur livré avec son câble (petit diamètre) aux « gros » codeurs livrés avec une embase. La sortie peut être radiale ou axiale. Le type d’axe Les axes peuvent être plein ou creux. Lorsqu’un désaxage est prévisible, on utilise un axe plein lié à la machine par un accouplement externe Calcul du nombre de points Le mouvement est circulaire, le codeur contrôle un déplacement exprimé en ° d’angle Le mouvement est de translation, le codeur contrôle un déplacement exprimé en mètre Une fois le nombre de points calculé, il reste à déterminer quel type de codeur est le mieux adapté : Incrémental ou Absolu Mouvement de rotation R est le rapport de réduction entre l’engrenage entraînant le codeur et le dernier engrenage entraînant le mobile Exemple : R = 100 Précision = 10° Nombre de points = (360/10) x 100 = 3600 p/tr Mouvement de translation R est le rapport de réduction entre l’engrenage entraînant le codeur et le dernier engrenage entraînant le mobile P est le rapport de conversion du mouvement de rotation en mouvement de translation Exemple : R=1 P = x D = x 100 = 314 mm Précision = 1 mm Nombre de points = (1/1) x 1 x 314 = 314 p/tr Choisir entre un codeur Incrémental ou un codeur absolu Front descendant Si le système n’utilise que les fronts montants, il faudra autant de fentes dans le disque que de points calculés. S’il utilise aussi les fronts descendants, on pourra diminuer le nombre de fentes par 2, voire par 4 s’il utilise à la fois les signaux A et B. Absolu Incrémental Front montant Cliquez pour choisir Le codeur devra posséder suffisamment de sorties (bits) pour que le nombre de combinaisons soit supérieur au nombre de points calculés. Mais il faudra prévoir un codeur multi-tours si le déplacement contrôlé l’impose ! Codeur incrémentaux Avantages : • Simple à mettre en œuvre. • Sans limite de déplacement. Inconvénients : • Il faut l’accompagner d’un détecteur de position initiale afin de remettre à zéro le compteur qui lui est attribué. • Lors d’une coupure de courant, il faudra réinitialiser le système. Codeurs absolus simple et multi-tours Avantages : • Lors d’une coupure de courant, il n’est pas nécessaire de réinitialiser le système. • Ils ne nécessitent pas d’entrée spéciale sur un API. Inconvénients : • Ils sont limités en nombre de tours. • La conception du programme est plus délicate. LA TEMPERATURE : MESURE ET DETECTION Thermostat à bilame Thermistances CTN et CTP Les sondes thermorésistives : Pt 100 Les thermocouples Thermostats à bilame Le bilame (laiton / invar (alliage fer-nickel) se déforme sous l ’effet de la température, et actionne mécaniquement un contact Détection de seuils de température 103 Thermistances CTN et CTP Coefficient de température négatif Coefficient de température positif R(Ω) Faible gamme de température 150 Temp (°C) 104 Contrôle de température bobinage moteur CTP : Contrôle de moteur, associée à un relais de mesure 105 Courbes Pt100 / CTP 106 Mesure par résistance : Pt 100 La résistance varie avec la température. La plus connue : Sonde Pt 100 : 100 Ohms à 0°C 138,5 Omhs à 100 °C 107 Montage en pont Source de courant S RT VB Sonde de température Tension de sortie du pont 108 Pont de Wheatstone Source de courant Sonde de température S RT VB Tension de sortie du pont 109 Sonde PT100 : montage 2 fils + I I RL V1 V2 PT100 RL Ze I PT100 Input board La tension mesurée par la carte ( V2 ) est supérieure à la tension existant aux bornes de la sonde (V1) à cause des chutes de tension dans les résistances de ligne ( RL ). 110 Sonde PT100 : montage trois fils Câbles appariés Chutes de tension dans les fils de signes opposés V1 + RL I I PT100 I I V1 Ze RL Résistance du fil de retour indifférente RL 2I PT100 Input board 111 PT100 2 fils utilisée sur une carte d'entrée prévue pour sondes 3 fils : + I RL V1 I PT100 RL I I V2 Ze 2I PT100 Input board 112 Sonde PT100 : montage 4 fils Ze est très grande : la chute de tension dans les RLx est négligeable + RL V1 PT100 I RLx RLx RL I V1 Ze I PT100 Input board Ce montage donne la meilleure précision mais est le plus cher 113 THERMO COUPLES conducteur 1 fem conducteur 2 point A point B température Ta Point A : soudure chaude (jonction de mesure) température Tb La fem (quelques mV ou x10mV) qui apparaît (UB-UA) dépends de la température (TB-TA) et des métaux utilisés. Cette loi est non linéaire Point B : soudure froide (jonction de référence) Il faut donc connaître la température de référence TB pour mesurer TA : compensation de la soudure froide 114 Thermo couples : matériaux Type Couple Couleur (IEC 584-3, depuis 1985) Brun / Blanc Température (°C) -40 / +350 T Cuivre Cuivre Nickel (Constantan) J Fer Cuivre Nickel (Constantan) Noir / Blanc -40 / +750 E Nickel Chrome Cuivre Nickel (Constantan) Violet / Blanc -40 / +900 K Nickel Chrome Nickel Aluminium Vert / Blanc -40 / +1200 S Platine 10% Rhodium Platine Orange / Blanc 0 / +1600 R Platine 13% Rhodium Platine Orange / Blanc 0 / +1600 Pt 100 Résistance de platine Pour comparaison -50 / +600°C 115 116 Transmetteur Le transmetteur (ampli ou encore conditionneur), traite le signal de la sonde, le linéarise, et le conditionne pour être exploitable (sortie 4-20 mA en général) Il peut être intégré à la tête de la sonde 117 Sonde de mesure industrielle 118 Embouts de mesure 119 Eléments de mesure 120 Elément de mesure 121 MESURE DE DEBIT 1. Organes déprimogènes : la tuyère 2. Sondes électromagnétiques : le débitmètre à ultrasons 3. Autres procédés de mesure : - le débitmètre à flotteur - le tube de Pitot - mesures par traceurs 4. Analyse comparative des méthodes 1. Organes déprimogènes : la tuyère L’EFFET VENTURI : Dans la zone contractée de l’écoulement, il existe une dépression 1 4 1 1 p: p p' (v'2v2) qv 2 2 2 S' 2p qv S' K p (1 4) On accède ainsi au débit par mesure directe de ΔP. où D d 2. Sondes électromagnétiques : le débitmètre à ultrasons PROPAGATION D’ONDES : Transducteur A D v D cos Transducteur B T : temps de Fluide au repos propagation TAB D cvcos et TABTBA D c TAB D cvcos C : célérité des ultrasons Fluide à la vitesse v 2. Sondes électromagnétiques : le débitmètre à ultrasons On obtient : T TBATAB 2dvcos c²v²cos² Or, v²<<c² d’où : QSv c²S T 2d cos On accède ainsi au débit par mesure directe de ΔT. 3. Autres procédés de mesure Le débit est relié à la position du flotteur dans la paroi conique. Le rotamètre introduit une différence de pression p PPA Cste SF Comme pour les organes déprimogènes, on utilise l’équation de Bernoulli pour obtenir : qvkS(h) 2mf g kS(h) 1 F SF 2p On accède ainsi au débit par mesure directe de h. 3. Autres procédés de mesure : le tube de Pitot TUBE DE PITOT : Application directe de la loi de Bernoulli : v v a² b² Pa gza Pbgzb 2 2 uva 2P Car pertes de charges et dénivellation négligeables et vb=0 Avec un manomètre, on mesure ΔP et on détermine ainsi la vitesse u. On accède alors au débit à condition de connaître le profil des vitesses. 3. Autres procédés de mesure : mesures par traceurs MESURES PAR TRACEURS : Ce dernier type de mesure est le plus intuitif : il permet en effet de « voir » la vitesse du fluide. On accède au débit du fluide en mesurant la vitesse du traceur. 4. Analyse comparative des méthodes Et maintenant, lequel choisir?… 4. Analyse comparative des méthodes : Précision PRECISION : Critère déterminant dans la recherche de la qualité et dans le contrôle de procédé. Les méthodes basées sur l’électromagnétisme sont les celles qui ne nécessitent aucune hypothèse ou approximation. Pour la précision, on privilégie les sondes électromagnétiques. 4. Analyse comparative des méthodes : Rapidité RAPIDITE : Critère déterminant dans le cas où il y a des asservissements afin d’ajuster de manière plus efficace la consigne. Les méthodes basées sur l’électromagnétisme sont les plus rapides car on ne mesure pas les déplacements des particules de fluide mais directement les vitesses. Pour la rapidité, on privilégie les sondes électromagnétiques. 4. Analyse comparative des méthodes : Encombrement ENCOMBREMENT : Critère déterminant d’un point de vue pratique afin d’adapter le capteur au dispositif industriel. Les méthodes positionnées à l’intérieur des conduites (diaphragme, débitmètre à flotteur…) sont moins encombrantes que celles qui nécessitent un dispositif complémentaire (débitmètre à effet Doppler…). Pour l’encombrement, on privilégie les méthodes internes 4. Analyse comparative des méthodes : Pertes de charges PERTES DE CHARGE : Critère déterminant pour la recherche de rendement et l’économie d’énergie. Le principe des organes déprimogènes est fondé sur la perturbation du fluide devant un obstacle, donc sur des pertes de charges singulières. Les dispositifs extérieurs à la conduite ne perturbent pas l’écoulement. Pour les pertes de charge, on privilégie les sondes électromagnétiques. 4. Analyse comparative des méthodes : Nature du fluide. NATURE DU FLUIDE : Les débitmètres à ultrasons ne peuvent être utilisés si le fluide est chargé de particule au contraire de ceux à effet Doppler qui nécessitent justement des particules pour qu’il y ait réflexion. Les débitmètres électromagnétiques ne sont utilisables que pour des fluides chargés. On doit donc choisir une méthode adaptée à la nature du fluide 4. Tableau comparatif Précision Rapidité Encombrement Pertes de charges Coût Organe déprimogène faible moyenne variable élevées variable Sonde électromagnétique élevée élevée élevée nulles élevé Débitmètre « mécanique » moyenne faible moyen moyennes variable Le détecteur de niveau Il permet le maintien d’un niveau à des points spécifiques (niveau haut et niveau bas) et alarme pour un niveau anormalement bas. N1 NIVEAU MAX NIVEAU MINI POMPAGE MP1 RESERVOIR VIDANGE PUISARD Le détecteur de niveau 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 l’utilisation de rayonnements. Le détecteur de niveau 1 – Méthodes hydrostatiques de mesure de niveau. Les premières méthodes de mesure et contrôle de niveaux de liquides sont fondées sur les propriétés hydrostatiques des liquides (pression hydrostatique, poussée d’Archimède). 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 Le détecteur de niveau 1 – Méthodes hydrostatiques de mesure de niveau. 1.1 – Le flotteur(fonctionnement et propriétés) Il se maintient à la surface du liquide, il est rendu solidaire d’un capteur de position qui délivre le signal électrique correspondant au niveau. La mesure s’apparente ensuite à la mesure d’un déplacement ou la détection d’une position. Domaine d’utilisation : C’est une technologie qui convient mal aux liquides très visqueux susceptibles d’adhérer aux parois du flotteur, modifiant ainsi son poids et par conséquent sa profondeur d’immersion. Ils sont utilisables aussi bien dans les réservoirs ouverts, fermés, sous pression , qu’en extérieur sur les puits, canaux… La mesure peut être faussée lorsque la densité du fluide varie. Gamme de mesure : 10 mm à plusieurs mètres (30 m) Précision : 0,5 à 5% de l’étendue de mesure Le détecteur de niveau 1 – Méthodes hydrostatiques de mesure de niveau. 1.2 – Le plongeur (fonctionnement et propriétés) C’est 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. Domaine d’utilisation : Comme les dispositifs à flotteur, les dispositifs à plongeur utilise le principe d’Archimède. Le plongeur subit de la part du liquide, une force qui est dépendante du niveau d’immersion. Le plongeur de forme cylindrique est peu sensible aux oscillations de niveaux autour d’un point d’équilibre. Il convient aux liquides très visqueux. Gamme de mesure : 30 cm à 6 mètres maximum. Précision : de l’ordre de 0,5 % Le détecteur de niveau 1 – Méthodes hydrostatiques de mesure de niveau. 1.3 – Le palpeur électromagnétique (fonctionnement et propriétés) Il est constitué d’un contrepoids suspendu à l’extrémité d’un câble. Un moteur permet de dérouler ce câble jusqu’à l’obtention 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 l’obtention du niveau. Domaine d’utilisation : 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 : jusqu’à 50 mètres Précision : de l’ordre du millimètre Le détecteur de niveau 1 – Méthodes hydrostatiques de mesure de niveau. 1.4 – Le capteur de pression (fonctionnement et propriétés) Il mesure : •la pression relative au fond du réservoir quand celui-ci est ouvert à l’air libre, cette pression est l’image du niveau h du liquide. P=r.g.h •la pression différentielle quand le réservoir est fermé et sous pression. Le détecteur de niveau 1 – Méthodes hydrostatiques de mesure de niveau. 1.4 – Le capteur de pression (fonctionnement et propriétés) Domaine d’utilisation : cette technique est utilisable à la quasi totalité des liquides : toutes viscosités, neutres ou corrosifs, chargés ou non, inflammables ou non. Toutefois l’indication 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 (< 120 °C) ainsi que de pression hydrostatique (<25 bar) Gamme de mesure : depuis 0 à 25 mbar et jusqu’à 25 bar Précision : 0,5 à 1 % de l’étendue de mesure selon la technologie employée. 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. 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 l’usure et permettent la détection d’un niveau haut, bas ou intermédiaire. Ces sondes sont dotées d’une ou plusieurs électrodes selon les modèles. 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 n’est pas métallique. Le faible courant parcourant l’électrode est d’amplitude proportionnelle à la longueur d’électrode immergée et suffit à actionner un relais. On utilise une basse tension alternative afin d’éliminer tout risque d’électrolyse du liquide. Domaine d’utilisation : liquides conducteurs de conductance minimale 25 µA/V entre électrode et masse. Les températures sont comprises entre -200 et 250°C au niveau de l’électrode. La pression de service peut être élevée jusqu’à 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. Le détecteur de niveau 2 – Méthodes électriques de mesure de niveau 2.2 – Sondes capacitives (fonctionnement et propriétés) Elles sont d’un emploi plus répandues que les précédentes et fonctionnent à l’aide d’une électrode plongeante dans le réservoir. Pour les produits isolants (huile, pétrole…) la sonde est constituée d’une tige métallique isolée du réservoir. Quand la sonde est découverte, le diélectrique est alors l’air ambiant (constante diélectrique = 1). En présence d’un produit isolant, la capacité du condensateur augmente sous l’effet de produits qui possèdent une constante diélectrique Domaine d’utilisation tous types de m, produits conducteurs ou isolants, liquides, Gamme de de: l’ordre decapacité 10 température de -20 à 85 °C,un pression supérieure àmesure 1. Cette: variation de est traitée pour actionner relais ou pâtes, fournir granuleux en évitant les produits solides à granulométrie importante et les abrasifs. de signal l’ordrededesortie 40 bar. un proportionnel niveauconducteurs du produit. (eau, solutions salines …) la Pour les au produits Précision diélectrique : de l’ordre de %. plus aucun rôle. La tige de la sonde constante ne 1joue est enrobée d’un matériau isolant, d’épaisseur 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. Le détecteur de niveau 3 – Méthodes fondées sur l’utilisation 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 Le détecteur de niveau 3 – Méthodes fondées sur l’utilisation de rayonnements 3.1 – Sondes à ultrasons (fonctionnement et propriétés) Le principe est basé sur l’émission d’une onde ultrasonore réfléchie sur la surface de l’eau. On capte l’écho 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). L’amplitude de l’écho peut être sensiblement plus faible (rapport de 10) dans le cas d’un liquide dont la surface est agitée. Domaine d’utilisation : Ils conviennent pratiquement pour tous les produits alimentaires ou chimiques, fluides liquides ou pâteux de toute température (-190 à 250°C) et pour des pressions jusqu’à 40 bar. Gamme de mesure : jusqu’à 50 m. Précision : dépend de la température (normalement correctement compensée), des turbulence de l’air, du taux d’humidité et des corps flottants et vaguelettes. De 1 à 9 mm selon les fournisseurs soit de l’ordre de 1%. Le détecteur de niveau 3 – Méthodes fondées sur l’utilisation de rayonnements 3.2 – Radars (fonctionnement et propriétés) Le principe est similaire à celui des ondes à ultrasons, on utilise une onde lumineuse infrarouge. L’avantage sur l’ultrason est que le procédé est indépendant de la température, du taux d’humidité et de poussière. Le transducteur fonctionne successivement en émetteur et en récepteur. Il est placé au sommet du réservoir et émet dans un cône de faible ouverture l’onde qui après réflexion sur la surface du liquide retourne vers le transducteur qui les convertit en signal électrique Précision : 0,5 % de la distance mesurée, soit 5 à 10 mm dans la plupart des cas Le détecteur de niveau 3 – Méthodes fondées sur l’utilisation de rayonnements 3.3 – Sonde optique (fonctionnement et propriétés) La sonde contient une diode électroluminescente (émetteur de lumière), un phototransistor (récepteur) et l’électronique correspondante. La sonde est constituée d’une pointe conique agissant comme un prisme. Le rayon émis par la diode située d’un côté de la tête de la sonde, est réfléchi vers le phototransistor situé de l’autre côté de la tête si le prisme est situé dans l’air. Le rayon est réfracté dans le liquide si la sonde est immergée. Domaine d’utilisation : 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 80°C. Le détecteur de pression 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 l’information à la partie électrique une partie électrique comprenant des contacts ou une sortie statique. Le détecteur de pression Constitution et fonctionnement 1 - Contact électrique 2 - Ressort de réglage du point haut Lorsque 3 -l’effort Ressortdedepression réglageagit de l’écart sur le contact 5 et qu’il devient supérieur à l’effort du ressort 4 - Levier d’actionnement du contact 2, la membrane ou le piston, en se déplaçant, fait pivoter le levier 4, ce dernier venant faire le contact 1. qui 5 - Capteurbasculer (membrane ou piston) reçoit la pression et transmet l’effort 6 - Vis de réglage du point haut 7 - Vis de réglage de l’écart 8 - Poussoir FIN Détecteurs inductifs Courbe de relâchement Courbe de détection Détecteurs inductifs Courbe de relâchement Courbe de détection détection approche H : hystérésis Sn : portée nominale éloignement Sn Sn+H
