Capteurs de d

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 dun 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 lart  ( dixit HH ) des capteurs de
  déplacement
• Etude dun capteur laser
• Réalisation dune carte dinterfaçage entre le
  capteur et la carte dacquisition

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 lavant
  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 triangulationPSD contre CCD
KikiTeam ASI3 17 / 06 / 2002
12
Capteurs laser triangulationprécision des
mesures
KikiTeam ASI3 17 / 06 / 2002
13
Capteurs inductifs
KikiTeam ASI3 17 / 06 / 2002
14
Capteurs inductifs

• Principe de mesure
• Lélément 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
• économique à lachat, 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

• 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.
• 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
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
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
Capteurs capacitifs

• 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 
• - 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

• 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.

• 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
26
Capteurs optiques

• Les photodiodes
• Elles utilisent leffet de force
  photo-éléctromotrice.
• 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.

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 dun
  quadrant.

KikiTeam ASI3 17 / 06 / 2002
29
Capteurs optiques

• Cellule à quadrants
• Linterception dun 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
  dun faisceau donné est déterminé uniquement 
• selon laxe des x par la valeur des aires SA SD
  ou SB SC cest-à-dire par les courants IA ID
  ou IB IC
• selon laxe des y par la valeur des aires SA SB
  ou SC SD cest-à-dire par les courants IA IB
  ou IC ID

KikiTeam ASI3 17 / 06 / 2002
30
Capteurs optiques

• Avantages
• Très bonne résolution, jusquà 0.01 ?m.
• Sans contact direct avec la pièce.

• 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.

KikiTeam ASI3 17 / 06 / 2002
31
Application
Instrumentation dun 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 0- 50
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 dacquisition
• 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 -gt 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
• Pertes de temps à sauvegarder ou redémarrer
• Disponibilité de HH
• On la 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 dacquisition

KikiTeam ASI3 17 / 06 / 2002