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Module 1: Capteurs utilisés dans les systèmes de mesure

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Capteurs de proximité utilisés dans l'automatisation

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TOPIC 3 Capteurs de proximité utilisés dans l'automatisation

Propriétés électriques et commutateurs de proximité Le capteur de proximité suivant est un capteur de proximité de type courant de Foucault et il fonctionne sur le principe de l'impédance électrique. L'impédance est la mesure de l'opposition qu'un circuit présente à un courant lorsque la tension est appliquée. Considérons un circuit dans lequel le courant circule ; lorsque la tension est appliquée, le circuit s'opposera au courant. C'est ce qu'on appelle l'impédance électrique.
En utilisant cette propriété, un capteur de proximité est conçu et développé et appelé comme capteur de courant de Foucault. Il y a une bobine qui est enroulait au-dessus d'un noyau. Un courant alternatif est appliqué à cette bobine et en raison de ce courant alternatif ; le flux magnétique est généré. Lorsque cette bobine de courant alternatif arrive à proximité d'une plaque conductrice, des courants de Foucault sont générés. Le courant alternatif est appliqué. Nous obtenons le champ magnétique AC ; lorsque vient à proximité des objets métalliques, des courants de Foucault sont générés. Ces courants de Foucault généreront leur propre champ magnétique et le champ généré à cause des courants de Foucault faussera le champ magnétique original ou le champ magnétique parent. Le changement dans le champ magnétique de la bobine va changer l'impédance. Alors, qu'est-ce que l'impédance? Une tension est appliquée et cela crée l'opposition au flux du courant. Ce changement d'impédance déclenchera un changement. De cette façon, des éléments conducteurs ou une plaque conductrice ou des matériaux conducteurs peuvent facilement être détectés par cet interrupteur de proximité à courant de Foucault. Diverses applications des commutateurs de proximité de courants de Foucault peuvent être vues à l'écran ; elles sont utilisées pour surveiller les performances de l'outil machine. Les interrupteurs de proximité de courants de Foucault sont très utiles pour surveiller en continu les cibles mobiles et c'est-à-dire les vibrations. La prochaine propriété électrique qui nous aide à concevoir un capteur est inductance, ce qui est utile pour développer un capteur. Elle est définie comme la propriété d'un conducteur par lequel un changement de courant dans le conducteur crée une force motrice émf de tension à la fois dans le conducteur lui-même et dans tous les conducteurs voisins. Le changement de courant crée une tension ; si nous obtenons le changement de tension dans le conducteur, il est appelé comme auto-inductance. Et s'il est créé dans des conducteurs voisins, il est appelé comme inductance mutuelle. Cette propriété électrique nous aide à développer l'interrupteur de proximité inductive. Une construction typique est affichée à l'écran. Nous avons le circuit d'oscillation LC, le circuit d'oscillation de capacité d'inductance, puis il y a un évaluateur de signal et puis un amplificateur de commutation. L'évaluateur et l'amplificateur sont des dispositifs de traitement du signal. Lorsque le commutateur de proximité inductive arrive à proximité de l'objet du matériau, une alarme est générée. À l'intérieur des interrupteurs de proximité inductive, il y a une bobine qui est enroulée sur un noyau ; elle est proche de l'objet mécanique qui est métallique, il y a un changement dans l'inductance et ce changement dans l'inductance déclenche le commutateur. Comme les objets métalliques se rapprochant du capteur, il y a un changement dans l'inductance des circuits et c'est le déclenchement. Fondamentalement pour détecter les objets métalliques, les interrupteurs de proximité inductives sont utilisés. Diverses applications sont présentes, elles sont utilisées pour compter les produits qui se déplacent sur les convoyeurs ; mais ce produit doit être composé des métaux. Les interrupteurs de proximité inducteurs sont très largement utilisés pour la détection des objets métalliques, des armes et des mines terrestres. Le prochain groupe de commutateurs de proximité travaille sur le principe de la connexion électrique. Maintenant, un arrangement simple, un dispositif actine peut être vu sur la diapositive. Il a des contacts de commutateur et ces contacts de commutateur sont gérés par un commutateur. C'est un simple interrupteur. Lorsque nous appliquons une force à la fin du commutateur, le contact du commutateur se referme, il y a un contact de ces deux éléments et puis il y a un flux de courant à l'intérieur du circuit. C'est un changement typique que nous utilisons à notre niveau national. Au lieu d'avoir une pression ou une charge ponctuelle, nous pouvons également utiliser des rouleaux pour effectuer la même opération. L'avantage de l'utilisation d'un interrupteur à rouleaux est que, il y a moins d'usure de son élément. La troisième configuration est gérée par CAM. Dans la diapositive, on peut voir un CAM mécanique et la forme du CAM décidera de la période de contact. Une arête circulaire décidera pendant combien de temps il y aura un contact des connexions électriques à l'intérieur du commutateur. Lorsque le levier entre en contact avec cette position horizontale, il se peut qu'il n'y ait pas de contact et que le commutateur soit en position d'arrêt. Il existe d'autres configurations avancées disponibles dans les commutateurs de proximité. Nous pouvons vous référer à la littérature commerciale ou à la littérature industrielle, nous trouverons beaucoup plus de configurations. Un autre commutateur qui est utilisé dans les convoyeurs est le commutateur réutilisé, qui est utilisé pour vérifier la fermeture des portes pour les opérations de sécurité. Le commutateur Reed a un contact électrique et la position normale de ce contact est ouverte. Il y a un aimant, lorsque l'aimant se trouve à proximité de la bande supérieure de l'interrupteur, puis que le champ magnétique agit une pression ou une force et que la force poussera la bande supérieure vers la bande inférieure. Et il y a un contact qui existera. Lorsque l'aimant s'éloigne de la bande supérieure, le contact s'ouvre, le moment de l'aimant décidera de l'ouverture et de la fermeture des contacts électriques, ce qui générera le nombre d'impulsions. Si on met un aimant sur un dispositif rotatif et que l'aimant se trouve près d'un tel interrupteur, on peut facilement compter la rotation de cette rotation du disque de cet élément mécanique. De cette façon, les interrupteurs reés sont très utiles dans les tachymètres pour mesurer les révolutions par minute (RPM). Les interrupteurs de proximité des électrons sont utilisés dans la courroie transporteuse, lorsque nous voulons obtenir le contrôle automatique du mouvement de la courroie transporteuse, de l'interrupteur automatique et de l'interrupteur de la courroie transporteuse. Si l'objet est placé sur la courroie transporteuse, il y a une dépression de la courroie transporteuse. Si nous avons un interrupteur en dessous, cette courroie se déplace dans une direction vers le bas et peut basculer soit à l'aide d'un levier ou d'une configuration à roulettes. Et ce signal sera donné à l'unité requise, qui conduira le convoyeur.

Question d'évaluation#1 Le courant Eddy est un détecteur "____________" utilisé pour la surveillance des outils de la machine, les mesures de vibrations et la surveillance des galeries d'entraînement. Faites glisser la bonne réponse dans l'espace fourni.

Réponse correcte: Proximité Réponse incorrecte: Déplacement et température

Encodeur optique pour mesurer le mouvement Maintenant, nous verrons comment mesurer le mouvement en mode angulaire. A cet effet, des codeurs optiques sont utilisés. Un encodeur optique typique peut être vu sur la diapositive. Il a un disque rotatif ; ce disque est monté sur l'élément dont nous voulons mesurer le mouvement angulaire. Le disque a des trous perforés le long de sa circonférence. Une piste peut être observée et cette piste a un certain nombre de trous carrés, qui sont perforés. Les encodeurs optiques ont une disposition d'une LED, d'une source lumineuse et d'un récepteur de lumière. Il y a un passage continu de la lumière à partir de la LED et le capteur de lumière le capteur en mode continu. Lorsque le disque tourne, il y a une obstruction pour le passage de la lumière. Il n'y a pas de réception de lumière au détecteur de lumière. Lorsque ce trou perforé arrive dans le passage de la lumière LED, la lumière passe à travers ces trous et nous obtenons la détection de la lumière au capteur de lumière. Lorsque la lumière traverse un trou, on obtient une impulsion. De cette façon, le nombre d'impulsions nous donne l'idée du mouvement angulaire du disque. La séquence de l'impulsion ou la fréquence du pouls nous donnera la vitesse angulaire. Maintenant, qu'arrivera-nous quand nous voulons découvrir le sens de la rotation? Que le disque ou l'élément tourne dans le sens des aiguilles d'une montre ou qu'il tourne dans le sens anti-horaire? À cette fin, trois voies sont utilisées: la voie extérieure, la voie médiane et la voie intérieure. La piste intérieure a un trou et ce trou est utilisé pour décider de la position de la maison ou de la position de référence ou nous pouvons considérer cela comme une référence. La voie extérieure comporte un nombre de trous et la voie médiane comporte également un nombre égal de trous. Mais ici nous pouvons remarquer, il y a un changement dans la disposition des trous dans la voie médiane. Maintenant, considérons un trou A sur la piste extérieure. Le trou correspondant A sur la voie médiane a un décalage et ce décalage est environ 1,5 fois de sa largeur. On peut le voir, ce trou A a été décalé dans la direction de gauche. Comment cela nous aidera-nous à trouver le sens de la rotation? Pour découvrir le sens de rotation comme mentionné, nous avons une piste extérieure, il y a une voie médiane et il y a une voie intérieure. À cette fin, nous avons besoin de deux autres arrangements pour les voies médiane et intérieure. Ces ensembles de capteurs LED et de lumière sont disposés en ligne. Il n'y a pas de décalage. S'il y a un ensemble de lumière LED et que le capteur est fixé pour la piste moyenne, dans la même ligne il y aura un autre ensemble de capteurs de lumière et de LED, pour la piste intérieure encore une fois encore un ensemble, mais nous n'avons pas de décalage ici. Lorsque le disque se déplace de gauche à droite, c'est-à-dire dans le sens des aiguilles d'une montre dans la figure donnée, la lumière passant par le trou A de la piste externe, va générer le pouls de volt au premier capteur de lumière et le trou correspondant dans la voie médiane générera le pouls du courant ou du volt, en raison de la réception de la lumière après un certain temps. Le pouls à la voie médiane retarde le pouls sur la voie extérieure. Nous pouvons considérer que lorsque le signal de la voie moyenne est en retard sur le signal de la voie extérieure, nous obtenons une rotation dans le sens des aiguilles d'une montre. Maintenant, étant donné que le disque se déplace dans le sens anti-horaire, l'impulsion qui passe par le trou A dans la voie médiane générera le signal électrique, avant ou avant le signal qu'il est produit dans la voie extérieure. Lorsque la voie médiane mène, nous obtenons l'information que le disque se déplace dans le sens contraire des aiguilles d'une montre. Il existe de nombreuses versions avancées d'encodeurs optiques utilisés dans l'automatisation, mais c'est la configuration très simple et simple. Dans les encodeurs optiques, nous obtenons la sortie numérique à la suite d'un déplacement linéaire ou angulaire. Ici, linéaires signifie que la même méthodologie peut être utilisée. Au lieu de la rotation du signal. Nous pouvons avoir un disque de traduction: un disque perforé avec des trous sur le disque ou une bande. Dans le déplacement angulaire, nous utilisons un disque et des encodeurs linéaires, nous utilisons une bande avec des trous. Le nombre d'impulsions produites est proportionnel au déplacement angulaire. En comptant le nombre d'impulsions, en comptant la fréquence des impulsions, nous pouvons facilement calculer la vitesse angulaire. Nous obtenons un code binaire readymade et c'est l'avantage de l'encodeur optique. Il s'agit d'un très bon transducteur, qui peut être utilisé directement pour les microprocesseurs. Bien sûr, l'assistance des dispositifs de conditionnement de signaux est nécessaire. Un codeur optique monté peut être vu dans la diapositive. Une vue en coupe d'une unité est également affichée. À l'intérieur de l'unité, on peut voir un arbre et la rotation de l'arbre doit être mesurée à l'aide d'un encodeur optique. Ici la figure donnée, un disque optique de codeur est affiché. Le disque est monté sur l'arbre et nous avons un PCB. Le PCB est une carte de circuit imprimé. Beaucoup de connexions électriques, on peut voir dans la figure .. Il y a une source lumineuse, qui est montée à cet endroit et il y a des récepteurs qui sont montés sur l'unité de PCB. L'unité de PCB est fixée à l'enveloppe de l'arbre, l'arbre est en rotation, le disque est également en rotation avec l'arbre. Et nous obtenons les signaux sur le circuit électronique à microprocesseur qui est monté sur le PCB. En fin de compte, à la sortie nous obtenons le code binaire, le signal binaire de processus, ou ce signal sera encore utilisé pour les applications. Une configuration supplémentaire que vous pouvez voir sur le côté droit de la diapositive. Il a un lecteur de photodiode LED, le disque optique et la configuration verticale.

Question d'évaluation#2 Vrai ou Faux: L'incapacité des encodeurs optiques de générer des impulsions proportionnelles à l'aide d'un code binaire rend difficile pour les ingénieurs de calculer la vitesse angulaire et la position pour mesurer le mouvement.

Réponse correcte: Faux

Capteurs de proximité pneumatiques et photo-électriques Le capteur suivant est un capteur très utile dans l'automatisation. Il travaille avec l'aide de l'énergie pneumatique, l'air comprimé est en général utilisé. Il est utilisé pour mesurer le déplacement ou pour détecter la proximité des produits ou des objets. Ici, le principe de l'opération est que, le déplacement sera transformé en changement de la pression de l'air. Et que le changement de la pression de l'air génère les signaux, que les signaux peuvent être utilisés pour notre prise de décision. On peut voir la construction d'un capteur pneumatique sur la lame. Il a deux ports. Le premier est le port d'alimentation, le port d'alimentation est annulaire l'un ou l'autre est annulaire. Et l'autre est un port central à l'intérieur d'un corps métallique. Le capteur pneumatique au sens réel peut être vu dans la diapositive. L'air à basse pression est fourni par le port. Lorsqu'une basse pression est fournie par le port, il y a un passage continu de l'air à basse pression. Et il n'y a pas d'interruption à cela, par le port central aussi bien qu'il y a le passage de l'air. En fin de compte, nous obtenons un flux fluide, il n'y a pas d'obstruction, tout va bien. Lorsque l'obstacle vient au passage de l'air à travers le port d'approvisionnement, il faut considérer qu'un objet est arrivé près de la fin du port d'alimentation. L'objet obstruera le flux d'air comprimé, qui sort du port d'alimentation. Lorsqu'il y a une restriction pour le débit ou lorsqu'il y a obstruction pour le débit, il y a un changement de pression, la pression à l'intérieur du port central augmentera. Cette augmentation de pression déclenche un signal. Avec ce principe d'opération, ce capteur fonctionne. Il n'a pas de pièces tournantes, il n'a pas de circuit électrique. Iit fonctionne avec l'air comprimé simple. Bien sûr, nous avons besoin d'air de compresse de bonne qualité pour faire fonctionner ce type de capteurs. Quelles sont ses applications? Maintenant, première application que nous pouvons trouver dans l'orientation des produits qui se déplacent sur le convoyeur. Prise en compte d'une bande qui se déplace sur un convoyeur. Si par erreur nous avons maintenu la bande à un certain décalage, cela pourrait créer d'autres problèmes dans la production. Pour savoir si la bande se déplace avec une orientation appropriée avec un emplacement approprié, nous utilisons un capteur pneumatique. Un air comprimé circule ici. Lorsque la bande se déplace à proximité du capteur, il y a une augmentation de la pression et en continu, nous pouvons surveiller l'augmentation de la pression ; cela signifie que la bande est en bonne orientation. Lorsque la bande est décalante, il y a un changement de pression et le changement de pression conduira à un certain signal. Ensuite, on peut mesurer la rotation d'un arbre. À cette fin, un disque est conçu et développé et il est monté sur l'arbre. Ici on peut voir que le disque a deux diamètres différents, diamètre 1 et diamètre 2. Diamètre 1 est plus grand que le diamètre 2. Lorsque le diamètre 1 est en contact avec le capteur, il y a obstruction du fluide comprimé. Cela donne un certain signal. Lorsque le diamètre 2 est en contact, il n'y a pas d'obstruction, il n'y a pas de matériel disponible pour l'obstruction. Dans ce cas, il y a un changement de pression dans le système de capteur et cela donne un signal différent. Cette différence dans le signal conduira à des informations pour le microprocesseur. L'opération suivante consiste à contrôler l'arête. En tenant compte du textile ou d'un rouleau de tissu, ce rouleau de tissu alimente le tissu pour une opération de coupe plus poussée. Il est très important d'avoir le bon flux de tissu à travers le système. À cette fin, l'arête de la matrice doit être surveillée de façon continue. À cette fin, un ensemble de capteurs est monté. Encore une fois, le même principe est appliqué pour surveiller en continu le bord du tissu. Ensuite, des capteurs pneumatiques sont également utilisés à des fins de comptage. Si nous considérons un convoyeur et le convoyeur, les boîtes se déplacent et nous devons juste savoir combien de boîtes passent sur une période de temps au-dessus du convoyeur. À cette fin, un capteur pneumatique peut être monté. Comme la boîte arrive entre le passage du fluide de compression, nous recevons le signal et quand il n'y a pas de boîte en mouvement, naturellement aucun signal ne sera généré. De cette façon, les impulsions générées par le capteur pneumatique généreront le nombre de pièces ou le comptage des pièces. Le prochain groupe de capteurs est des capteurs photoélectriques. Dans ce groupe, une paire de détecteurs LED et photo est utilisée pour détecter le passage de la lumière en continu. Lorsqu'un objet brise le faisceau de lumière, le passage de la lumière de la LED au détecteur de photo génère une impulsion. On a un pouls ou on a un signal électrique. Il existe une autre configuration. Dans ce cas, le voyant et le détecteur de photo sont placés du même côté du moment de l'objet. LED émet en continu la lumière, l'objet reflète la lumière et le reflet de l'objet sera détecté par le détecteur de photo. Lorsque l'objet est près de la LED, il ya la détection de la lumière réfléchie et il donnera le signal. Cela détecte quand certains objets arrivent au capteur ou non. Inutile de dire que l'objet doit être de nature à refléter la nature. De cette façon, nous pouvons découvrir la proximité de la variété des objets en utilisant un capteur photoélectrique.

Question d'évaluation#3 Remplir le blanc: L'image suivante est un exemple de capteur "____________" appliqué pour surveiller le mouvement des bandes tout en transportant du matériel ou des produits allant d'une partie de l'usine à une autre.

Réponse correcte: Pneumatique

Détecteur à effet Hall Le prochain type de capteur est le détecteur d'effet Hall. Le principe de fonctionnement est très simple. Lorsqu'un faisceau de particules chargées passe par un champ magnétique, les forces agissent sur les particules. Et le faisceau sera dévié de sa ligne droite. En raison du changement de trajectoire des particules, nous obtenons la tension à travers le passage du chemin d'origine. Cette petite tension générée en raison de l'écart ou de la destruction dans le chemin d'origine peut être utilisée pour générer une impulsion ou un signal. Comment cela est-il efficace? Comment cela est-il utile pour nous que nous verrons. Avant cela, nous verrons le principe. Ici vous pouvez voir que nous avons une plaque ou un disque, cette plaque ou un disque est attaché à un bloc d'alimentation en courant continu. Lorsque nous appliquons le champ électrique, il y a un passage d'électrons que nous appelons le courant. Quand un aimant vient près de cette plaque de charge, que se passe-il en raison du champ magnétique de l'aimant? Il y a une déviation dans le passage de ces particules chargées. Les particules chargées dévieront leur trajectoire et en raison de cette déviation, une certaine tension sera générée à travers le mouvement du passage. Cette petite tension générée est appelée la tension Hall à travers le passage du courant. Il est très petit, il est en micro-volts et cette micro tension peut encore être utilisée pour notre prise de décision. Si on met cet aimant sur l'objet alors que l'aimant arrive près de cette plaque de charge, on ne peut détecter que le mouvement de l'aimant. De cette façon, nous pouvons utiliser le principe d'effet Hall pour la détection de proximité. Comme nous l'avons mentionné, l'élément Hall génère une très petite quantité de potentiel électrique, nous devons amplifier ce signal. Nous devons accroître son ampleur. À cette fin, nous utilisons un dispositif de traitement du signal, c'est-à-dire un amplificateur opérationnel, qui est utilisé pour amplifier l'amplitude du signal, afin qu'il puisse être utilisé pour une application plus poussée. Voyons quelles sont les applications des capteurs à effet Hall? Des capteurs à effet Hall sont utilisés pour détecter le déplacement, la position ainsi que la proximité. Bien sûr, il a besoin de circuits de conditionnement de signaux, comme mentionné les amplificateurs opérationnels. Quel est l'avantage? La capacité de fréquence est assez élevée autour de 100 kHz, elle est un non-contact et elle est immunologique contre les contaminants de l'environnement. Pour le traitement des fluides biologiques ou pour le traitement des fluides pharmaceutiques, nous pouvons utiliser le détecteur d'effet Hall. Comme il s'agit d'un non-contact, il est très utile dans les applications où les fluides inflammables sont surveillés ou contrôlés. Le débit de liquides inflammables doit être contrôlé et contrôlé, selon les produits pétroliers. Il peut être utilisé dans les applications qui ont les conditions sévères. Comment utiliser le détecteur d'effet Hall pour contrôler ou surveiller le carburant, c'est un produit pétrolier. Une disposition type est indiquée sur la diapositive. Il a un conteneur, à l'intérieur du récipient, le carburant est stocké. Et nous devons surveiller continuellement le niveau du liquide. Il s'agit d'un conteneur fermé et en haut du conteneur, nous avons le capteur Hall monté, il y a un passage continu du courant à l'intérieur du capteur Hall et nous surveillons la tension Hall. La sortie est la tension Hall. À l'intérieur du conteneur nous avons deux ressorts et ces deux ressorts retiennent un flotteur. Sur le dessus du flotteur, un aimant est fixé et, comme le niveau de carburant à l'intérieur du conteneur change, le flotteur change également sa position. Si le niveau de carburant augmente naturellement, le flotteur se déplace vers le haut ; lorsque le flotteur se déplace vers le haut, l'aimant se trouve près du capteur Hall, puis le capteur Hall générera la tension Hall. Alors que nous obtenons une impulsion de tension Hall, nous pouvons dire qu'il y a suffisamment de carburant stocké dans le conteneur. Maintenant, nous devons éteindre la pompe, qui déverse le carburant à l'intérieur du conteneur. La même chose se produit dans un cas de vice versa, lorsque le fluide ou quand le carburant est consommé, le niveau du carburant diminuera, puis l'aimant se déplacera du capteur Hall. Et puis nous n'avons pas de tension à la sortie. Cela déclenche ou donne un autre message que nous devons démarrer la pompe et nous devons verser le carburant à l'intérieur du conteneur.

Question d'évaluation#4 Lequel des éléments suivants présente les avantages de l'utilisation de Hall Effect Sensors in Automation? Choisissez trois réponses.

Réponse correcte: Non-contact, Immune aux contaminants environnementaux, et Peut être utilisé dans des conditions sévères Réponse incorrecte: Peut être opéré à 200kHz