Acquérir les états d’un système
Capteur de température sans fil
Introduction
Pour assurer un bon fonctionnement d’une éolienne, il faut connaître en permanence le sens et la force du vent.
Pour faire fonctionner correctement une pompe à chaleur, il est indispensable de déterminer la température intérieure de la pièce à chauffer.
Introduction
Autre exemple d’application
Pour économiser de l’énergie, on peut mettre en place des détecteurs de présence dans un couloir.
IntroductionL'acquisition de la grandeur physique est réalisée par un capteur qui traduit la grandeur à acquérir en une grandeur électrique (Vm).
Celle-ci est ensuite traitée (amplification et filtrage) par une structure électronique adaptée afin de délivrer le signal (Vt). Puis, ce signal sera converti sous forme numérique, traité et exploité. Signal électrique
Vm
Signal électrique traité
Vt
Acquisition de l’information
Identification de la fonction réalisée
Un capteur associé à une unité de conditionnement réalise la fonction ACQUERIR de la chaîne d'information :
Définition
Le capteur est caractérisé par sa fonction : s = F(m) où s est la grandeur de sortie ou la réponse du capteur.
Mesurande (m)
Grandeur physique à mesurer
(déplacement, température…)
Mesurande (m)
Grandeur physique à mesurer
(déplacement, température…)
CapteurCapteurGrandeur de sortie (s)
Grandeur physique exploitable
Grandeur de sortie (s)
Grandeur physique exploitable
La mesure de s doit permettre, avec ou sans traitement, de « rendre accessible » la valeur de m.
Les informations transmises par le capteur
Logique : information de type tout ou rien (TOR).La fermeture d’un contact permet d’alimenter un circuit électrique
Contact Partie de détection
Capteur TOR
Grandeur
mesurée
t
Etat de
sortie du
capteur
t
C’est une information logique, de type Tout Ou Rien (TOR) ouvert ou fermé (0 ou 1) Les détecteurs délivrent donc un signal binaire (deux états possibles : 0 ou 1).
Les informations transmises par le capteur
Analogique : Grandeur qui évolue dans le temps et qui peut prendre une infinité de valeurs. L’information à transmettre peut varier de manière continue, comme la mesure de température d’une pièce à l’aide d’une sonde.
Grandeur mesurée
t
Etat de sortie du capteur
t
L’information à transmettre peut varier de manière continue, comme la mesure de température d’une pièce à l’aide d’une sonde.
Les informations transmises par le capteur
Numérique : Une grandeur numérique est un ensemble ordonné de grandeurs logiques.
Ces informations sont codées sur un nombre de bits définis (0 ou 1).
Information
Temps
1ère valeur
2 ème valeur
3 ème valeur
4ème valeur
Représentation d’un signal numérique codé sur 2 bits
Signal numérique
S siCaractérisation des constituants d’un systèmeCaractérisation des constituants d’un système
Marc Jacubowicz
Les informations transmises par le capteur
Numérique : Les informations qui sont des combinaisons de signaux 0-1, sont transmises à l’unité de traitement et peuvent être lues soit en parallèle, soit en série.
Transmission parallèle
Transmission série
Les deux principales catégories de capteurs
Les capteurs avec contact Les capteurs sans contact
Les deux principales catégories de capteurs
Détection avec contact
Détection avec contact
Détection sans contact
Détection sans contact
Interrupteur de position
Contrôle des fluides
Codeurs rotatifs
Manutention et levage
Cellules photoélectriques
Détecteurs inductifs
Détecteurs capacitifs
Identification
Exemple de solutions techniques mises en œuvre
dans le domaine de l’équipement des machines
© Schneider Electric
© Schneider Electric
Capteurs à contact
- La détection électromécanique
Détections possibles : Tout objet solide ou non déformable (contact avec l’objet)
Capteurs sans contact- Les codeurs
optiques.
Codeur Moteur
- Les codeurs incrémentaux- Les codeurs absolus
Ils permettent de déterminer et contrôler la situation, le déplacement d’un objet : ce sont des capteurs angulaires de position.
Capteurs sans contact
Principe de fonctionnement des codeurs optiques
Capteurs sans contact
Le codeur incrémental
Capteurs sans contact
Le codeur absolu
Capteurs sans contact
Interrupteur à lame souple ILS
Capteurs pour lesquels la détection est provoquée par « effet magnétique ».
Détections possibles : Détection de fermeture de portes ou fenêtres (domotique), détection de la position d’un vérin sur les systèmes automatisés
Capteurs sans contactDétecteur de proximité inductif D.P.I
La technologie est basée sur la variation d’un champ magnétique à l’approche d’un objet conducteur du courant électrique.Détections possibles : Sans contact pour tous les objets métalliques de forme quelconque.
Détecteur de proximité capacitif D.P.C
La technologie est basée sur la variation d’un champ électrique à l’approche d’un objet quelconque.Détections possibles : Sans contact pour tous types de matériaux conducteurs et isolants (verre, huile, bois, plastique, etc).
Capteurs sans contactCellule photoélectrique
Détections possibles : Sans contact pour tous les matériaux opaques (non transparents), conducteurs d’électricité ou non.
Système barrage
Système réflex
Système proximité
Capteurs sans contactDétecteur ultrasons
Capteurs pour lesquels la détection est provoquée par un « effet piézoélectrique ». Détection possible : sans contact pour tout matériau réfléchissant, quelle que soit sa forme et sa couleur.
Capteurs sans contact
S si
Capteur de température : les thermistances
Les thermistances sont des semi-conducteurs thermosensibles dont la résistance varie avec la température.
- Si la thermistance a une résistance qui diminue lorsque la température augmente, c’est une thermistance qui a un coefficient de température négatif (CTN). (Cas le plus courant)- Si la thermistance a une résistance qui augmente lorsque la température augmente, c’est une thermistance qui a un coefficient de température positif (CTP).
Applications générales
Détection du positionnement, de l’absence ou de la présence d’une pièce.Les capteurs logiques (les interrupteurs de position, les détecteurs de proximité inductifs, capacitifs, photoélectriques)
Détection du positionnement, de l’absence ou de la présence d’une pièce.Les capteurs logiques (les interrupteurs de position, les détecteurs de proximité inductifs, capacitifs, photoélectriques)
Détection de grandeurs physiques comme la température, l’humidité, la pression, la vitesse.Les capteurs analogiques et les capteurs logiques (les thermostats, pressostats, vacuostats, infrarouge)
Détection de grandeurs physiques comme la température, l’humidité, la pression, la vitesse.Les capteurs analogiques et les capteurs logiques (les thermostats, pressostats, vacuostats, infrarouge)
Détection continue d’un déplacement Les capteurs numériques (Les codeurs optiques, incrémentaux, absolus)
Détection continue d’un déplacement Les capteurs numériques (Les codeurs optiques, incrémentaux, absolus)
Détection d’identification d’un objet.Les capteurs numériques (Les lecteurs de cartes magnétiques, de codes-barres, systèmes RFID)
Détection d’identification d’un objet.Les capteurs numériques (Les lecteurs de cartes magnétiques, de codes-barres, systèmes RFID)