DETECTEURS ( Leçon 12 )

DETECTEURS Pour assurer sa fonction la partie commande doit être renseignée sur l’état de la partie opérative. Le détecteur est le moyen technologique qui permet d’acquérir l’état du système dans lequel il est installé.

Convertir une grandeur 1. Principe Convertir une grandeur Grandeur d’entrée Grandeur de sortie Détecteur Le détecteur détecte la grandeur d’entrée à l’aide d’un élément sensible Exemples de grandeurs d’entrée Présence Température Pression Vitesse Tension Il convertit l’information d’entrée en une grandeur de sortie directement traitable par la partie commande Exemples de grandeurs de sortie Pneumatique Hydraulique Electrique (tension, intensité, résistance, …)

2. Les différentes familles de détecteurs Les détecteurs sont classés suivant le signal délivré à leur sortie en trois familles : Détecteur analogique : La sortie peut prendre toutes les valeurs entre une valeur mini et une valeur maxi Ex : Tension proportionnelle à la température Détecteur numérique : La sortie évolue sous forme de nombres entiers représentés de manière informatique Ex : 10V -> 1001110111110101 Détecteurs Tout Ou Rien : La sortie peut prendre deux états par rapport à la grandeur détectée (Vrai ou Faux) Etat de la sortie 1 Absence d’objet Présence d’objet Absence d’objet

3. Les Interrupteurs de position 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 organe de commande ( corps d'épreuve ). Lorsqu'il est actionné, il ouvre ou ferme un contact électrique solidaire du corps d'épreuve

3. Les Interrupteurs de position électromécaniques (suite) Critères de choix : Choix de la tête de commande et du dispositif d'attaque (tableau ci-dessous) : 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.

3. Les Détecteurs de proximité Ces détecteurs repèrent les objets à distance, sans contact physique, donc sans usure. La distance de détection varie de 0,8 à 48mm selon la taille du détecteur, le volume de l’objet à détecter et sa matière. Il existe deux technologies de détecteurs de proximité : Détecteurs Inductifs Détecteurs Capacitifs Ils permettent de détecter des objets métalliques, ferreux ou non ferreux (acier, cuivre, …). La détection est basée sur la mesure d’une variation d'un champ magnétique à l'approche d'un objet conducteur. Ils permettent de détecter des objets : isolants (bois, carton, verre, …) : La distance de détection est faible ( < 8mm ) conducteurs (métaux, liquides, …) : La distance de détection est plus élevée ( < 15mm ) La détection est basée sur la mesure d’une variation d'un champ électrique à l'approche d'un objet quelconque.

3. Les Détecteurs photoélectriques Ces détecteurs utilisent un faisceau de lumière pour détecter les objets. Ils sont constitués d’un émetteur (E) de lumière infrarouge (IR) et d’un récepteur (R) sensible à la lumière IR Avantages pas de contact physique avec l'objet détecté 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 Détections tout objet dépend de l'opacité et de la réflection de l'objet Portée de détection jusqu'à plusieurs mètres dépend du système employé Il existe trois grands principes de détecteurs photo-électrique :

3. Les Détecteurs photoélectriques (suite) 3.1 Système barrage L’émetteur et le récepteur sont séparés et alignés L’objet qui coupe le faisceau est détecté Caractéristiques : Grande portée de détection ( < 100m ) Fidélité de commutation ( < 1mm ) Objet de taille réduite Objet opaque ou brillant Ambiance polluée

3. Les Détecteurs photoélectriques (suite) 3.2 Système reflex L’émetteur et le récepteur sont dans le même boîtier, le faisceau est réfléchi par un réflecteur. L’objet qui coupe le faisceau est détecté Caractéristiques : Moyenne portée de détection ( < 15m ) Fidélité de commutation ( < 10mm ) Objet volumineux Objet opaque et non réfléchissant Ambiance propre

3. Les Détecteurs photoélectriques (suite) 3.2 Système de proximité L’émetteur et le récepteur sont dans le même boîtier. L’objet qui réfléchit le faisceau est détecté Caractéristiques : Distance de détection courte ( < 10cm ) Fidélité de commutation ( < 1mm ) Objet volumineux Objet clair et réfléchissant Ambiance propre

4. Branchement des détecteurs 4.2 Détecteurs à contacts « secs » Fonctionnement : Pour ce type de détecteur, la détection provoque la fermeture (ou l’ouverture) d’un contact NO (ou NC). Utilisation : Généralement ils possèdent un contact NO et un contact NC Ils sont utilisables sous différentes tensions (inférieure à la tension maximale admissible) Ils ne sont pas polarisés Ils se branchent comme un interrupteur, en série avec le circuit à contrôler + - détecteur charge

4. Branchement des détecteurs (suite) 4.2 Détecteurs 2 fils Fonctionnement : Ce type de détecteur comporte un circuit électronique qui commande une ou plusieurs sorties statiques Utilisation : Selon les détecteurs, ils sont utilisables en continu, en alternatif ou pour les deux Ils sont généralement utilisé pour une tension donnée Attention, ils sont polarisés L’absence de contacts les rend plus fiables que les détecteurs à contacts secs Ils se branchent comme un interrupteur, en série avec le circuit à contrôler

4. Branchement des détecteurs (suite) 4.3 Détecteurs 3 fils Fonctionnement : Ce type de détecteur comporte un circuit électronique qui commande une ou plusieurs sorties statiques. Il existe deux technologies PNP et NPN Utilisation : Ils sont polarisés et utilisables en continu pour une tension donnée Ils peuvent être utilisés pour des fréquences de commutation supérieures à celle des détecteurs à technologie 2 fils Ils nécessitent le raccordement d’une alimentation (BN, BU) Pour un PNP, la charge est branchée entre la sortie (BLK) et le - de l’alimentation Pour un NPN, la charge est branchée entre la sortie (BLK) et le + de l’alimentation Le choix de la technologie NPN ou PNP dépend de l’automate programmable auquel le détecteur est raccordé

Le choix d’un détecteur s’effectue en deux étapes : 5. Choix des détecteurs Le choix d’un détecteur s’effectue en deux étapes : Phase 1 : Déterminer la famille de détecteur adaptée à l’application On peut s’aider d’un organigramme de choix Phase 2 : Trouver la référence du détecteur qui convient dans la famille choisie précédemment en tenant compte de : 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

5. Choix des détecteurs (suite)

6. Câblage :détecteur 2 fils Il existe 2 types de détecteurs 2 fils Détecteur à contacts " sec " Ce type de détecteur comporte généralement 2 contacts électriques ( un EC et un RC ). Il peut être utilisé sous différentes tensions (inférieure à la tension maximum admissible) et n'est pas polarisé. Il se branche comme un interrupteur, en série dans le circuit. On prendra soin d'identifier le type de logique utilisée par les unités de traitement. Détecteur électronique 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 se branche comme un interrupteur, en série dans le circuit. On prendra soin d'identifier le type de logique utilisée par les unités de traitement. Il faut néanmoins vérifier la tension admissible et pour certains détecteurs, la polarité.

7. Câblage :détecteur 3 fils Le détecteur PNP ou NPN comporte un transistor. Pour comprendre le branchement, on assimilera ce dernier à un contact électrique. Principe (photo proximité) Schématisation (photo proximité) Détecteur PNP: 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. 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). Détecteur NPN: 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) EX : l'API PB15 fonctionne exclusivement en logique négative (pour mettre une entrée automate au 1 logique, il faut lui imposer un potentiel de 0 volts). Pour un automate programmable la charge représente l'entrée

Fin

EXERCICES

Exercice N°1 : Quelle technologie de détecteur choisirez-vous pour détecter : La position d’un wagonnet ………………………………………….. Le passage d’une personne ……………………………………….. La présence d’une pièce de monnaie……………………………… Le passage d’un paquet de lessive sur un tapis………………….. Un niveau d’eau dans une cuve…………………………………….. Le passage d’une bouteille vert foncé (5cm)……………………… La fermeture de la porte d’une armoire électrique………………… (voir doc. technique)

Exercice N°2 : secteur agro-alimentaire 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' ).   Référence : …………………………………………………….. (voir doc. technique)

Exercice N°3 : secteur industrie électrique Machine d’assemblage. Contrôle de présence de 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.   Référence : …………………………………………………….. (voir doc. technique)

Exercice N°3 : secteur agro-alimentaire Convoyage de bouteilles en verre 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.   Référence : …………………………………………………….. (voir doc. technique)

Documentation technique