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Capteurs de déplacement

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.

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Presentation Transcript

  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 : 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 : • 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 : • 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 • 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 • 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 • 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 • 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 • 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 : • 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 : 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 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 • 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

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