1. presentation

INITIATION AUX SCIENCES DE L’INGÉNIEUR
LET MONGE
LES CAPTEURS
Date 17/04/2017
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J. M. BRUYANT
DOCUMENT DE SYNTHESE
1. PRESENTATION :
1.1. L’automatisation d’un système consiste à enchaîner différentes opérations en
fonction de situations (état du processus) évoluants au cours du temps. Ceci
impose de mettre en œuvre un système capable d’observer une situation et
d’en rendre compte. C’est le rôle de la chaîne d ‘acquisition (ou capteurs) .
1.2. Schéma de principe simplifié :
2. DEFINITION :
2.1. Les capteurs constituent les composants principaux de la chaîne d’acquisition.
Il assurent le prélèvement des grandeurs physiques concernant le processus
(système plus environnement) et au codage de ces grandeurs afin de
transmettre des comptes-rendus vers la partie commande.
2.2. Place des capteurs au sein d’un automatisme.
Analyser la
situation
Agir sur le
processus
Traiter les
informations
Capteurs
Partie commande
Préactionneurs
Effecteurs
Actionneurs
Automate
Carte des sorties
Carte des entrées
Unité de stockage
et de traitement
des informations
Distribuer
l'énergie
Convertir
l'énergie en
action
Capteurs
Acquérir et
coder les
informations
CHAINE D'ACQUISITION
Partie opérative
ENERGIE ENERGIE ENERGIE
ENERGIE
MATIERE D'OEUVRE
état entrant
état sortant
MATIERE D'OEUVRE
Pupitre de commande
Frontière du système

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2.3. Ex :
 Surveillance d’un paramètre système : ex : anémomètre (vent)
 Contrôler l’exécution d’une action : ex : capteur de fin de course
3. ETUDE FONCTIONNELLE D’UN CAPTEUR :
3.1. SCHEMA
3.2. Les capteurs prélèvent deux types d’informations :
 des grandeurs physiques dont l’état peut varier (pression, température,
vitesse...)
 l’état des constituants du système (position,...)
Ces informations n’étant pas directement exploitable par la partie commande,
les capteurs permettent de les coder afin de les rendre compatibles avec la
partie commande
3.3. Exemple :détecter la présence d’une voiture devant la porte d’un garage.
3.3.1. Problème du choix de la grandeur physique utilisée
 Poids  (balance)
 Chaleur
 vibrations
 bruit
 rayonnement
 ....
3.3.2. Problème du choix de la nature et du type du signal de sortie.
4. CLASSIFICATION :
Classification par la nature du signal de sortie :
 principalement électrique ou pneumatique
Classification par le type du signal de sortie :
 De type analogique. Ex la température d’une pièce.
 De type logique (les seuls étudiés en 2ISI). Ce type de capteur ne peut avoir que deux états
(Vraie ou faux, 0 ou 1 ), on les nomme aussi capteurs T.O.R.(tout ou rien). Ex :
Thermostat.
SAISIR
ET
CONVERTIR
CAPTEUR
GRANDEUR
PHYSIQUE IMAGE
INFORMATIONNELLE
* Variation d'une
grandeur
* Changement
d'état
Signal:
* analogique
* logique
* numérique
Energie Réglages

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5. DEFINITION : Analogique, numérique, logique.
Remarque :
Seuls les capteurs de type logique seront étudiés en 2ISI. Ce type de
capteur ne peut avoir que deux états (Vraie ou faux, 0 ou 1 ), on les
nomme aussi capteurs T.O.R.(tout ou rien). Ex : Thermostat.
6. EQUIVALENCE DES CAPTEURS TOUT OU REIN :
Un capteur tout ou rien est
équivalent à un contact électrique à
établissement de circuit (E.C.) (
N.O. normalement ouvert), ou à
rupture de circuit (R.C.) (N.F.
normalement fermé).
Pour un capteur T.O.R. de type
E.C., l’information (Vraie ou 1) est
transmise à la P.C. si l’information
physique à détecter est Présente.
Pour un capteur T.O.R. de type
R.C., l’information (Vraie ou 1) est
transmise à la P.C. si l’information
physique à détecter est Absente.
Vitesse en m/mn
t en s
t en s
U en v
000
001
010
011
100
101
110
111
Signal numérique
codé sur 3 bits à ti S=011
t en s
U en v Seuils
Signal
Niveau1
0
à ti S=1
t en s
U en v
à ti S=2.54volts
-5v
SIGNAL ANALOGIQUE
SIGNAL LOGIQUE
SIGNAL NUMERIQUE
PHENOMENE PHYSIQUE IMAGE INFORMATIONNELLE
a: Contact à établissement de circuit :
b: Contact à rupture de circuit :
En position repos, l'énergie
informationnelle ne circule pas En position travail, l'énergie informationnelle circule
Absence d'information
physique à détecter Présence d'information
physique à détecter
En position repos, l'énergie
informationnelle circule En position travail, l'énergie
informationnelle ne circule pas
Absence d'information
physique à détecter Présence d'information
physique à détecter

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7. CRITERE DE CHOIX D’UN CAPTEUR DE POSITION OU DE
PROXIMITE :
Type de détecteurs
Avantages
Inconvénients
Applications courantes
Interrupteur de position
 Précision
 Détection positive
(sûre)
 Type d’alimentation
indifférente
 Détection avec
contact
 Durée de vie
(usure)
 Contacts de fin de courses
nécessitant sécurité et
précision
Interrupteurs à lames
souple magnétiques
 Précision
 Détection sans
contact
 fiabilité
 Détection des
matériaux
magnétiques
uniquement
 Portée faible
 Contact de fin de courses
de vérins pneumatiques
 Contact de protection
antivol sur ouvertures
Détecteurs de proximité
inductifs
 Enveloppe
industrielle
 Robustesse
 Facilité d’installation
 Portée faible (qq
mm)
 Détection que
des métaux
conducteurs
 Détection de présence de
matière d’œuvre ou
d’éléments mobiles sur
tous type de machines
Détecteurs de proximité
capacitifs
 Détection à travers
les parois
 Détection de tous les
matériaux
 Sensible aux
modifications de
l’environnement
 Prix élevé
 Détection de niveaux
 Détection de matières
poudreuses ou liquides
Détecteurs photoélectriques
 Grandes portées
(plusieurs m)
 Fiabilité
 Influence de la
lumière ambiante
 Sensible à la
pollution
 Détection d’objets de
toutes natures
 Détection d’accès