Détecteurs de proximité

Dans les applications d’automatisme, il est nécessaire de positionner précisément les organes asservis. Les asservissements de déplacement des organes ou équipements mobiles font appel à des capteurs de position. C’est le cas par exemple pour les robots, les magasins dc stockage automatique, les chariots autoguidés, les lignes de conditionnement automatisées.

De nombreuses techniques ont été développées de façon à répondre aux différents besoins. Dans certains cas, l’étendue de mesure constitue ic critère essentiel, tandis que dans d’autres, c’est la résolution et la précision. Nous ne développons dans ce chapitre que des capteurs de position de courte distance, appelés précisément capteurs de proximité.

Détecteur de proximité inductif
• Fonctionnement
Le détecteur de proximité inductif est principalement constitué (figure 8.6)
— d’un oscillateur à haute fréquence,
— d’un circuit de mise en forme,
— d’un amplificateur.
La bobine du circuit oscillant, logée dans une ferrite magnétique ouverte d’un côté, constitue la face sensible du capteur. Un champ magnétique alternatif est engendré à l’avant de la face sensible. Toute pièce métallique pénétrant dans ce champ devient le siège de courants de Foucault réduisant l’amplitude d’oscillation. Le circuit de mise en forme convertit cette variation d’amplitude en signal de sortie qui sera amplifié par l’amplificateur.

. Caractéristiques de fonctionnement
La portée est la distance à laquelle une cible s’approchant de la face sensible provoque ic changement d’état du signal de sortie.
Portée nominale S
n
Valeur conventionnelle dc désignation de l’appareil, elle ne tient pas compte des dispersions de fabrication et des effets de température et de tension.
La gamme des détecteurs inductifs présente les portées suivantes:
— DPI noyahies: S de 0,8 à 10 mm;
— DPI non noyablcs: S de 2,5 à 15 mm.
Li Portée de travail S
C’est la distance à l’intérieur dc laquelle le fonctionnement correct du détecteur est assuré.
O
* Courant permanent I
C’est le courant maximal par lequel le capteur fonctionne correctement en permanence.
* Courant résiduel I
C’est le courant qui continue de circuler dans le circuit de sortie lorsque le détecteur est en état de non-détection ou non passant.
* Fréquence de commutation F
C’est ic nombre de cycles de fonctionnement ou de changement d’état pendant une durée spécifiée.
• Branchements
Les br anchements s’effectuent scion les caractéristiques dc fabrication suivantes (figure 8.8)

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< 1="" <0,81="" • Règles de montage
Les détecteurs noyables peuvent être montés sur un support métallique dont la surface est au ras de la face sensible (figure 8.9).
Pour les versions non noyables, il faut que la zone proche de la face sensible soit libre de tout matériau métallique.

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< 1="" <0,81="" L.a face sensible du détecteur ne doit pas être en retrait de la surface métallique. [)ans le cas où les détecteurs sont montés côte à côte, la distance entre capteurs doit être respectée (figure 8.10)
— entraxes  2d1 pour les noyables,
— entraxes  3d pour les non noyablcs.
Pour un montage face à face, il est impératif d’observer une distance égale à 10 S entre les deux faces sensibles.

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< 1="" <0,81="" Il faut éviter les positions verticales (figure 8.11):
— risque dc dépôt de copeaux métalliques sur la face sensible;
— risque de pénétration de liquides si le presse-étoupe n’est pas correctement monté.

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< 1="" <0,81="" • Applications
Les détecteurs sont employés pour détecter les cibles métalliques. Les applications
sont nombreuses:
— positionnement des pièces pour le robot de manipulation;
— reconnaissance des pièces en série sur un tapis roulant,
— détection de foret cassé sur des machines-outils;
— contrôle des positions de pince du robot;
— contrôle de rotation de roues à cames;
— détection de présence des vis de fixation...
En terme général, ils sont très demandés dans la réalisation des cycies de l’autom atisme.
Détecteur de proximité capacitif
• Fonctionnement
Le détecteur de proximité capacitif est principalement constitué (figure 8.12)
— d’un oscillateur à haute fréquence,
— d’un circuit de mise en forme,
— d’un amplificateur.
Le champ électrique qui constitue la zone active du détecteur, se présente uniquement devant l’électrode sensible. Lorsque le matériau conducteur est enlevé
de la zone active, l’oscillateur est non amorti et l’amplitude d’oscillation diminue. L’amplification du signal d’oscillation et la sensibilité du détecteur peuvent être ajustées au moyen du potentiomètre intégré.
Un circuit de compensation, intégré et équipé des électrodes intermédiaires. compense automatiquement les influences d’humidité, de poussière et de gel. Li portée préréglée reste pratiquement constante.

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• Types de détecteurs
* Détecteur noyé
Les lignes du champ électrique sont directionnelles et perpendiculaires à la surface sensible. Ce détecteur scrute les solides à distance tels que les bouteilles, les cartons, les blocs dc plastique et les liquides à travers une paroi de séparation en verre ou plastique d’épaisseur maximale de 4 mm (figure 8.13a).
* Détecteur non noyé
Ce détecteur (figure 8.13b), avec champ électrique sphérique, est conçu pour détecter des produits solides ou liquides en vrac (granulés, sucre, farine, blé. sable, huile, eau...).

* Gamme des détecteurs capacitifs
— DPC noyablcs: S dc 2 à 16 mm.
— DPC non noyables: S de 3 à 25 mm.
** Règles de montage
Les règles de montage définissent les distances standard à respecter rigoureusement pour éviter les perturbations de détection (figure 8.14).

** Précautions d’utilisation
Les positions verticales sont déconseillées, le dépôt de gouttes d’eau sur la face sensible diminue la sensibilité du détecteur capacitif. La présence d’une quantité d’eau de 0,2 ml (environ 2-3 gouttes) sur la face sensible fait augmenter la portée dc 20 %. Si les gouttes d’eau couvrent coLite la face sensible, la portée de travail est allongée de 300 %.
La présence de givre, de gel, d’humidité ou de poussière sur la face sensible entraîne un dysfinctionnement des capteurs.
Les liquides ou les poudres attachés sur les parois dc réservoir peuvent causer des dysfonctionnements des capteurs de contrôle de niveau.
I.e branchement d’un détecteur de proximité capacirif courant continu à un courant supérieur à 200 mA provoque le claquage du transistor de sortie. Ce détecteur doit être protégé par un relais.
** Applications
Ce capteur peut détecter les cibles non métalliques, ce qui permet plusieurs
applications
— positionnement de tapis roulant et empilage des matériaux;
— contrôle de la tension et de l’usure des courroies d’entraînement et de la bobine de papier;
— comptage des pièces métalliques et flOfl métalliques;
— contrôle de niveau des divers produits dans des réservoirs. Ces produits peuvent être des fluides, des matériaux pulvérisés ou granulés tels que les poudres, les colorants, la farine, le sucre, te lait en poudre, etc.