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1 Capteurs de déplacement encadré par Mr HAUDIQUET Soizic Geslin – Minh Le Hoai Samy Fouilleux – Maxime Chambreuil KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002.

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1 1 Capteurs de déplacement encadré par Mr HAUDIQUET Soizic Geslin – Minh Le Hoai Samy Fouilleux – Maxime Chambreuil KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

2 2 Déroulement Objectifs du projet Objectifs du projet Recherche documentaire Recherche documentaire Application : Instrumentation dun banc de traction Application : Instrumentation dun banc de traction Problèmes rencontrés Problèmes rencontrés Conclusion Conclusion KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

3 3 Objectifs du projet KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

4 4 Objectifs du projet « Etat de lart » ( dixit HH ) des capteurs de déplacement « Etat de lart » ( dixit HH ) des capteurs de déplacement Etude dun capteur laser Etude dun capteur laser Réalisation dune carte dinterfaçage entre le capteur et la carte dacquisition Réalisation dune carte dinterfaçage entre le capteur et la carte dacquisition KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

5 5 Recherche documentaire KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

6 6 Recherche documentaire Capteurs laser Capteurs laser Capteurs optiques Capteurs optiques Capteurs inductifs Capteurs inductifs Capteurs capacitifs Capteurs capacitifs KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

7 7 Capteurs laser KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

8 8 Capteurs laser Capteurs fonctionnant avec suppression de lavant ou arriere plan Capteurs fonctionnant avec suppression de lavant ou arriere plan Capteur laser de distance par triangulation Capteur laser de distance par triangulation Capteurs laser de distance avec mouvements Capteurs laser de distance avec mouvements KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

9 9 Capteurs laser : triangulation 1 KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

10 10 Capteurs laser : triangulation 2 KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

11 11 Capteurs laser : triangulation PSD contre CCD KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

12 12 Capteurs laser : triangulation précision des mesures KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

13 13 Capteurs inductifs KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

14 14 Capteurs inductifs Principe de mesure : Principe de mesure : Lélément mobile fait varier le flux magnétique dans un enroulement de mesure Lélément mobile fait varier le flux magnétique dans un enroulement de mesure KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

15 15 Capteurs inductifs KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

16 16 Capteurs inductifs KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002 Avantages : Avantages : économique à lachat, miniaturisation, haute résolution, bonne précision même dans un milieu agressif, peu consommateur économique à lachat, miniaturisation, haute résolution, bonne précision même dans un milieu agressif, peu consommateur Inconvénients : Inconvénients : coûteux coûteux

17 17 Capteurs inductifs (utilisation) KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

18 18 Capteurs inductifs KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

19 19 Capteurs capacitifs KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

20 20 Capteurs capacitifs Principe Principe Il sagit soit de condensateur plans soit de condensateur cylindrique dont lune des armatures subit le déplacement à traduire, entraînant une variation de la capacité. Il sagit soit de condensateur plans soit de condensateur cylindrique dont lune des armatures subit le déplacement à traduire, entraînant une variation de la capacité. Caractéristiques métrologiques Caractéristiques métrologiques E.M = jusqu'à 5 cm E.M = jusqu'à 5 cm linéarité correcte linéarité correcte Classification Classification 1. Condensateur a surface variable 1. Condensateur a surface variable 1.1 Condensateur unique 1.1 Condensateur unique 1.2 Condensateur double différentiel 1.2 Condensateur double différentiel 2. Condensateur a écartement variable 2. Condensateur a écartement variable 2.1 Condensateur unique 2.1 Condensateur unique 2.2 Condensateur double différentiel 2.2 Condensateur double différentiel KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

21 21 Capteurs capacitifs Condensateur a surface variable - Condensateur unique Il sagit habituellement soit dun condensateur plan avec armature tournante soit dun condensateur cylindrique dont une armature est translatable le long de laxe. Dans les deux cas, la capacité varie linéairement en fonction du déplacement x : C(x)=K.x KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

22 22 Capteurs capacitifs Condensateur a écartement variable - Condensateur double différentiel Larmature mobile est déplacée, perpendiculairement à son plan entre deux armatures fixe armatures fixes A2 et A3. Lintérêt du montage différentiel apparaît évidemment dans lassociation des condensateurs C21 et C31. KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

23 23 Capteurs capacitifs Avantages : Avantages : - Les capteurs capacitifs sont remarquables par la simplicité de leur constitution qui permet des réalisations robustes et fiables. - Le diélectrique est généralement lair si bien que les performances ne dépendent que des caractéristiques géométriques et sont indépendantes des propriétés des matériaux utilisés, à condition quils soient bien choisis. - Linfluence de la température qui fait varier la surface et lécartement des armatures peut être rendue indécelable par un choix convenable du métal des armatures et de lisolant de leur support. Inconvénient : Inconvénient : - Les capteurs capacitifs sont sensibles aux poussières, corrosions, humidité, radiations ionisantes. KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

24 24 Capteurs optiques KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

25 25 Capteurs optiques On envoie donc un faisceau lumineux sur lobjet dont on veut étudier le déplacement, et on le réfléchie sur le capteur de façon à suivre sa position. On envoie donc un faisceau lumineux sur lobjet dont on veut étudier le déplacement, et on le réfléchie sur le capteur de façon à suivre sa position. KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002 Il sagit principalement de photodiodes qui fournissent des signaux électriques à partir desquels il est possible de déterminer avec précision la position de limpact dun faisceau lumineux. Il sagit principalement de photodiodes qui fournissent des signaux électriques à partir desquels il est possible de déterminer avec précision la position de limpact dun faisceau lumineux.

26 26 Capteurs optiques Les photodiodes : Les photodiodes : Elles utilisent leffet de force photo-éléctromotrice. Elles utilisent leffet de force photo-éléctromotrice. Par une méthode adéquate, on réalise un dispositif semi-conducteur formé dune jonction dites pn. Par une méthode adéquate, on réalise un dispositif semi-conducteur formé dune jonction dites pn. Quand la jonction pn est exposée à la lumière, de nombreuses paires délectrons trous sont générées, et une force électromotrice est produite entre les électrodes. Quand la jonction pn est exposée à la lumière, de nombreuses paires délectrons trous sont générées, et une force électromotrice est produite entre les électrodes. KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

27 27 Capteurs optiques Les photodiodes : schéma Les photodiodes : schéma KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002 Pour augmenter le rendement du dispositif, une couche anti- réfléchissante est déposée sur la surface.

28 28 Capteurs optiques Cellule à quadrants : Cellule à quadrants : Le dispositif comprend quatre photodiodes ayant une cathode commune mais dont les anodes sont indépendantes, chacune recouvrant la surface dun quadrant. Le dispositif comprend quatre photodiodes ayant une cathode commune mais dont les anodes sont indépendantes, chacune recouvrant la surface dun quadrant. KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

29 29 Capteurs optiques Cellule à quadrants : Cellule à quadrants : Linterception dun faisceau lumineux par la cellule détermine sur chacun des quadrants des surfaces éclairées S A, S B, S C, S D et le courant délivré par chacune des diodes est proportionnel à la surface éclairée Linterception dun faisceau lumineux par la cellule détermine sur chacun des quadrants des surfaces éclairées S A, S B, S C, S D et le courant délivré par chacune des diodes est proportionnel à la surface éclairée On vérifie immédiatement que le positionnement dun faisceau donné est déterminé uniquement : On vérifie immédiatement que le positionnement dun faisceau donné est déterminé uniquement : selon laxe des x par la valeur des aires S A + S D ou S B + S C cest-à-dire par les courants I A + I D ou I B + I C selon laxe des x par la valeur des aires S A + S D ou S B + S C cest-à-dire par les courants I A + I D ou I B + I C selon laxe des y par la valeur des aires S A + S B ou S C + S D cest-à-dire par les courants I A + I B ou I C + I D selon laxe des y par la valeur des aires S A + S B ou S C + S D cest-à-dire par les courants I A + I B ou I C + I D KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

30 30 Capteurs optiques Avantages : Avantages : Très bonne résolution, jusquà 0.01 m. Très bonne résolution, jusquà 0.01 m. Sans contact direct avec la pièce. Sans contact direct avec la pièce. KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002 Inconvénients : Inconvénients : Lefficacité dépend de la réflectivité du matériau ciblé. Si celle ci nest pas assez bonne il faut alors placer un miroir sur le matériau. Lefficacité dépend de la réflectivité du matériau ciblé. Si celle ci nest pas assez bonne il faut alors placer un miroir sur le matériau.

31 31 Application KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002 Instrumentation dun banc de traction

32 32 Instrumentation du banc KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002 Avant :

33 33 Instrumentation du banc KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002 Après :

34 34 Instrumentation du banc KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002 Le capteur : Sortie analogique E.M. : 30 – 50 mm Résolution : 0.01 mm Température de fonctionnement : °C Alimentation : 12 – 28 VDC Prix estimé : environ 1000

35 35 Instrumentation du banc Sortie du capteur : Sortie du capteur : 4 – 20 mA Entrée de la carte dacquisition : Entrée de la carte dacquisition : 0 – 10 V KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

36 36 Instrumentation du banc On passe de : On passe de : 4 – 20 mA à 0,4 – 2 V avec une résistance 4 – 20 mA à 0,4 – 2 V avec une résistance 0,4 – 2 V à 0 – 1,6 V avec un soustracteur 0,4 – 2 V à 0 – 1,6 V avec un soustracteur 0 – 1,6 V à 0 – 10 V avec un amplificateur 0 – 1,6 V à 0 – 10 V avec un amplificateur KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

37 37 Instrumentation du banc KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

38 38 Instrumentation du banc KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002 Au final :

39 39 Problèmes rencontrés KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

40 40 Problèmes rencontrés Source de tension continu -> Alimentation standard +/- 15 V Source de tension continu -> Alimentation standard +/- 15 V Insertion de résistance Insertion de résistance Ajout de LED pour vérification Ajout de LED pour vérification Identification des câbles de sortie du capteur Identification des câbles de sortie du capteur KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

41 41 Problèmes rencontrés Big-CI : Plantages récurrents Big-CI : Plantages récurrents Pertes de temps à sauvegarder ou redémarrer Pertes de temps à sauvegarder ou redémarrer Disponibilité de HH Disponibilité de HH On la tapé !!! On la tapé !!! KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

42 42 Conclusion KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

43 43 Conclusion Application du cours de capteurs Application du cours de capteurs Utilisation de LabView et Big-CI Utilisation de LabView et Big-CI Découverte des différents capteurs Découverte des différents capteurs Lecture de documentation sur les capteurs et des spécifications de la carte dacquisition Lecture de documentation sur les capteurs et des spécifications de la carte dacquisition KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002


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