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

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

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

Objectifs du projet « Etat de l’art » ( dixit HH ) des capteurs de déplacement Etude d’un capteur laser Réalisation d’une carte d’interfaçage entre le capteur et la carte d’acquisition KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

Recherche documentaire KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

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

Capteurs laser KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

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

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

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

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

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

Capteurs inductifs KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

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

Capteurs inductifs KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

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

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

Capteurs inductifs KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

Capteurs capacitifs KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

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

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

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

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

Capteurs optiques KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

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

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

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

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

Capteurs optiques Cellule à quadrants : L’interception d’un faisceau lumineux par la cellule détermine sur chacun des quadrants des surfaces éclairées SA, SB, SC, SD et le courant délivré par chacune des diodes est proportionnel à la surface éclairée On vérifie immédiatement que le positionnement d’un faisceau donné est déterminé uniquement : selon l’axe des x par la valeur des aires SA + SD ou SB + SC c’est-à-dire par les courants IA + ID ou IB + IC selon l’axe des y par la valeur des aires SA + SB ou SC + SD c’est-à-dire par les courants IA + IB ou IC + ID KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

Capteurs optiques Avantages : Inconvénients : Très bonne résolution, jusqu’à 0.01 m. Sans contact direct avec la pièce. Inconvénients : L’efficacité dépend de la réflectivité du matériau ciblé. Si celle ci n’est pas assez bonne il faut alors placer un miroir sur le matériau. KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

Application Instrumentation d’un banc de traction KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

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

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

Instrumentation du banc Le capteur : Sortie analogique E.M. : 30 – 50 mm Résolution : 0.01 mm Température de fonctionnement : 0- 50 °C Alimentation : 12 – 28 VDC Prix estimé : environ 1000 € KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

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

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

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

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

Problèmes rencontrés KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

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

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

Conclusion KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

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