Capteurs de déplacement

Présentation au sujet: "Capteurs de déplacement"— Transcription de la présentation:

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

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

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

4 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

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

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

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

8 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

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

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

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

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

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

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

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

16 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

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

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

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

20 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

21 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

22 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

23 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

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

25 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

26 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

27 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

28 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

29 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

30 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

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

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

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

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

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

36 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

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

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

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

40 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

41 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

42 Conclusion KikiTeam – ASI3 – 17 / 06 / 2002

43 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