Capteurs Et Actionneurs

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Capteurs et actionneurs Problmatique de la production Les capteurs, dfinitions, exemples, Les actionneurs, exemples,

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Problmatique de la production Votre mission en tant quingnieur tlcom rseaux Votre intgration dans la gestion dun atelier Votre culture gnrale2

Gestion d atelier

Poste de travail

Tapis roulant machine

Rseau informatique de supervision

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Gestion d atelier Rseau informatique = Support la gestion d atelier KanBan, MRP ou autre

Rle de l ingnieur tlcom rseau : gestion des flux d informations, administration du rseau interface entre la production et la gestion

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Gestion datelier (usine sans papier)Gestion de production Gestion des fournisseurs (achats) Rseau informatique

Gestion des commandes

Atelier, machine, automatisme fabrication5

Ingnieur tlcom rseaux

Ncessit de connatre (un minimum) les machines de production, leur fonctionnement, les capteurs et actionneurs susceptibles d tre interfacs sur le rseau

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Cours interactif... Imaginons un atelier de fabrication d auto radio Penser une architecture d atelier Identifier et lister les capteurs et actionneurs mettre en uvre...7

Fin de l inventaire

Etes vous sur de ne rien avoir oubli ?

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Les capteurssix grandes familles : Mcanique : dplacement, force, dbit etc Thermique : temprature, flux etc Electrique : tension, courant, impdance etc Magntique : champ, moment etc Radiation : lumire visible, infrarouge, rayon X etc Chimique : humidit, gaz etc

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Caractristiques mtrologiques Etendue de mesureplage dans laquelle les caractristiques du capteur sont parfaitement spcifies : Plage nominale d'utilisation plage normale dans laquelle la grandeur mesure peut voluer sans altration des caractristiques du capteur. Plage de non dtrioration plage dans laquelle peut voluer le mesurande sans que les caractristiques du capteur soient dfinitivement altres Plage de non destruction Elle dfinit les limites de fonctionnement du capteur10

Caractristiques mtrologiques RsolutionPlus petite variation du mesurande que le capteur est capable de dceler Caractristique de transfert entre sortie relation statique entre la grandeur d'entre et celle de sortie. Sensibilit pente de la caractristique de transfert : d(grandeur de sortie)/d(grandeur d'entre). Capteur linaire : sensibilit constante sur toute la gamme de fonctionnement. Linarit Plage de variation du mesurande dans laquelle la sensibilit du capteur peut tre considre constante.11

Caractristiques mtrologiques Caractristique statiqueLa fidlit : C'est l'aptitude d'un capteur fournir un mme rsultat lors de mesures rptitives d'un mme mesurande : l'erreur de fidlit correspond l'cart type obtenu sur une srie de mesures mesurande constant. La justesse : C'est la capacit d'un capteur dlivrer un rsultat proche de la valeur vraie indpendamment de la fidlit. La prcision : C'est l'cart en % maximum entre la valeur relle et la valeur fournie par le capteur.

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Caractristiques mtrologiques Caractristique dynamiqueaptitude du capteur suivre plus ou moins rapidement les variations de la grandeur mesure. La rapidit peut s'exprimer par un temps de monte et/ ou une bande passante.

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Les erreurs Les erreurs de mesures :

1. Erreurs systmatiques : Dues aux imperfections de lappareil. Constantes en grandeur et en signe. Peuvent tre limines par un talonnage frquent.

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Les erreurs Les erreurs de mesures (suite) :

2. Erreurs fortuites : Dues linsuffisance des qualits mcaniques de lappareil et limperfection des qualits sensorielles de lexprimentateur. Alatoires en grandeur et en signe. Peuvent tre limines partiellement en faisant la moyenne des rsultats observs sur plusieurs expriences.15

Les erreurs Les erreurs de mesures (suite) :

3. Erreurs de prcision intrinsques Linarit Mobilit Hystrsis Drive du zro Fidlit (rptabilit ou reproductiblit) Justesse (exactitude)16

Les erreurs Les erreurs de mesures (suite) : 4. Erreurs dambiance : Temprature Pression statique de procd Humidit, Corrosion Chocs, Vibrations Rayonnements Alimentation de l'instrument Temps (vieillissement) Acclration gravitationnelle

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Les erreurs Les erreurs de mesures (suite) : 5. Erreurs dutilisation Erreurs de montage Erreurs de lecture Erreurs dtalonnage

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Les types de capteurs Capteurs passifsLe capteur se comporte comme diple passif , rsistif, inductif, ou capacitif. Par exemple, on exploite la variation de rsistivit de semi conducteurs pour mesurer la temprature et/ou un flux optique. Et celle d'alliage de nickel pour des mesures de dformation.

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Les types de capteurs Capteurs actifsla sortie est quivalente une source de tension ou de courant avec impdance interne. exemple : les thermocouples, ou les capteurs pizo lectrique (mesure de force, pression etc) mais aussi les capteurs de position effet Hall.

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Choix des capteursTenir compte de trois informations : 1. la dfinition du cahier des charges de l application ; 2. les considrations techniques externes affectant le choix du capteur ; 3. les caractristiques intrinsques du capteur. se documenter chez les fournisseurs pour connatre les technologies et les dispositifs disponibles sur le march.

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Choix des capteurs Identifier prcisment: a) la nature et le type de grandeur physique mesurer ; b) la prcision demande par lapplication ; c) le signal de sortie requis ; d) les contraintes financires ; Dterminez la technologie approprie pour lapplication : a) lectrique ; b) lectronique ; c) mcanique ; d) pneumatique ; e) hydraulique ; 22

Choix des capteurs Faire le choix de llment de mesure : a) en fonction du cahier des charges ; b) en fonction de lapplication et des solutions technologiques ; c) en fonction de la disponibilit chez les fournisseurs.

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Conditionneurs des capteurs Conditionneur = circuit d'interface permettant de rendre la mesure exploitable par un utilisateur. Ce circuit peut tre extrieur au capteur ou bien intgr suivant les cas.

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Conditionneurs des capteurs Conditionneur pour capteur passifexemple : capteur rsistif R1source de courant constant voltmtreVcc

R3

R2 R4

Vs

mesure 4 fils ou pont de wheatstone25

Conditionneurs des capteurs Conditionneur pour capteur passifexemple : capteur ractif (L ou C) R VcTension alternativeVac

C V+

Vs

R1 mesure en pont ou oscillateurs

R2 Vs

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Conditionneurs des capteurs Conditionneur pour capteur actifexemple : le capteur est une source de courant

R2 Ie VsConvertisseur courant tension27

Conditionneurs des capteurs Conditionneur pour capteur actifexemple : le capteur est une source de tensionVe1 Vs1 R5 R1 Rg R2 R3 R6 Vs

Ampli d instrumentationR428

Ve2

Vs2

Conditionneurs des capteurs Conditionneur pour capteur actifexemple : le capteur est une source de charge

Convertisseur charge tension

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Conditionneurs des capteurs Chaine d acquisition

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Les perturbations Naturelles : Foudre Dcharges lectrostatiques

Artificielles : Tlcommunications Coexistence de courants forts et de courants faibles Commutation industrielle Distances entre quipements et entre lments de + en + faibles

perturbations lectromagntiques norme CEM directive europenne CEM89/336/CEE

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Les perturbations Perturbations par couplage galvanique On dit qu'il y a couplage galvanique lorsque le conducteur commun est le sige de perturbations cres par un dispositif perturbant ou bien lorsque le conducteur commun est la cause de naissances de tensions parasites dues aux courants qui le traversent.

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Les perturbationsPour limiter l'impact de ces perturbations : Filtrage des alimentations secteur et continu dans chaque botier.

(Figures extraites des cours de G. Pinson et A Borie)

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Les perturbationsPour limiter l'impact de ces perturbations : Piste de masse route en toile ou plan de masse Ne pas mlanger signaux analogiques bas niveau, numrique et puissance.

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Les perturbationsPour limiter l'impact de ces perturbations : Raccord de masse entre conducteur et chssis

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Les perturbationsPour limiter l'impact de ces perturbations : Suppresseurs de transitoires (zener, transil, clateur gaz)

Eclateur36

Les perturbationsPour limiter l'impact de ces perturbations : Relier les masses mtalliques chssis, carcasse.

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Les perturbationsPour limiter l'impact de ces perturbations : Relier les masses mcaniques (chssis, carcasse) la terre.

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Les perturbations Perturbations par couplage galvanique On dit qu'il y a couplage lectrique lorsqu'un dispositif cre un champ lectrique qui influence le comportement de circuits voisins. Dans la plupart des cas, des couplages capacitifs en sont l'origine.

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Les perturbationsPour limiter l'impact de ces perturbations Eloigner les conducteurs Plan de masse, Eviter des conducteurs parallles sur une grande longueur, Blindage lectrostatique

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Les perturbationsPour limiter l'impact de ces perturbations

Masse41

Les perturbationsPour limiter l'impact de ces perturbations

Position des cbles dans une goulotte blinde

Cbles de puissance

Cbles sensibles mesures analogiques

Cbles E/S

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Les perturbations Perturbations par couplage lectromagntique On dit qu'il y a couplage lectromagntique lorsque les rayonnements lectromagntiques cres par un dispositif influencent le comportement de circuits voisins. Dans la plupart des cas, des coupla