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Les Capteurs

Les Capteurs :

Les Capteurs sont des composants de la chaîne d'acquisition dans une chaîne fonctionnelle. Les capteurs prélèvent une information sur le comportement de la partie opérative et la transforment en une information exploitable par la partie commande. Une information est une grandeur abstraite qui précise un événement particulier parmi un ensemble d'événements possibles. Pour pouvoir être traitée, cette information sera portée par un support physique (énergie), on parlera alors de signal. Les signaux sont généralement de nature électrique ou pneumatique.
Dans les systèmes automatisés séquentiels la partie commande traite des variables logiques ou numériques. L'information délivrée par un capteur pourra être logique (2 états), numérique (valeur discrète), analogique (dans ce cas il faudra adjoindre à la partie commande un module de conversion analogique numérique).
On peut caractériser les Capteurs selon deux critères:
- en fonction de la grandeur mesurée; on parle alors de capteur de position, de température, de vitesse, de force, de pression, etc.;
- en fonction du caractère de l'information délivrée; on parle alors de Capteurs logiques appelés aussi Capteurs tout ou rien (TOR), de Capteurs analogiques ou numériques.
On peut alors classer les Capteurs en deux catégories, les Capteurs à contact qui nécessitent un contact direct avec l'objet à détecter et les Capteurs de proximité. Chaque catégorie peut être subdivisée en trois catégories de Capteurs : les Capteurs mécaniques, électriques, pneumatiques.
2 Principales caractéristiques des Capteurs :
L'étendue de la mesure : c'est la différence entre le plus petit signal détecté et le plus grand perceptible sans risque de destruction pour le capteur.
La sensibilité : c'est la plus petite variation d'une grandeur physique que peut détecter un capteur.
La rapidité : c'est le temps de réaction d'un capteur entre la variation de la grandeur physique qu'il mesure et l'instant où l'information prise en compte par la partie commande.
La précision : c'est la capabilité de répétabilité d'une information position, d'une vitesse,...

Capteurs de vitesse et de position

3. Tachymétrie ( génératrice tachymétrique )
Elle délivre une tension proportionnelle à sa vitesse de rotation. Son principal domaine d'application se situe dans la régulation de vitesse d'un moteur électrique.

Le système évolue de sorte que l'erreur de vitesse e soit nulle.

3.1) Caractéristiques essentielles d'une tachymétrie


- vitesse maximale de rotation (en tours par minute),
- constante de f.e.m. (en volts à 1000 trs/mN ou en v/tr/mN),
- linéarité (en %),
- ondulation crête à crête (en %),
- courant maximal.
Pour atténuer l'ondulation sur la tension de sortie, un filtrage peut s'avérer nécessaire:

La fréquence de coupure du filtre passe-bas est donnée par: FC = 1/(2.p.R.C).

Différents types
1. génératrice à courant continu

L'excitation est assurée par des aimants permanents.
U = E - r.I et U = Rc.I (Rc est la résistance de charge)
d'où: U = E / (1+r/Rc) = Ke.W / (1+r/Rc) = K.W
avec Ke: constante de f.e.m. en v/rd/s et W : pulsation en rd/s
La caractéristique tension-vitesse est donc linéaire.

2. génératrice synchrone (alternateur)
L'excitation (rotor) est aussi assurée par des aimants permanents. La tension de sortie doit être redressée et filtrée avant d'être exploitée.

E et Z sont les f.e.m. et impédance par phase.
V = E - Z . I et V = Rc . I (Rc résistance de charge par phase)
d'où: V = E / (1 + Z / Rc)
Z est fonction de la pulsation des grandeurs électriques, donc dépend de la vitesse de rotation de la génératrice: la caractéristique tension vitesse n'est plus linéaire.

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Définition du capteur



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Capteurs de vitesse

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Capteurs de vitesse