Il est difficile d'imaginer les systèmes d'automatisation modernes sans capteurs de proximité avancés. Ces éléments jouent un rôle essentiel dans de nombreux appareils, et leur utilisation n'est limitée que par l'ingéniosité des ingénieurs. Il existe plusieurs types de capteurs de proximité, notamment : inductifs, laser et optiques, à ultrasons, magnétiques et capacitifs. Quelles sont leurs caractéristiques et leurs applications ? Découvrez-les !
Dans cet article, vous apprendrez :
- Quel est le principe de fonctionnement d'un capteur de proximité ?
- Comment fonctionnent les capteurs inductifs ?
- Comment fonctionnent les capteurs laser et optiques ?
- Comment fonctionnent les capteurs à ultrasons ?
- Comment fonctionnent les capteurs magnétiques ?
- Comment fonctionnent les capteurs capacitifs ?
A quoi servent les capteurs de proximité ?
Le XXIe siècle est marqué par le développement rapide de l'informatique, mais aussi de l'automatisation. Cependant, les appareils de plus en plus sophistiqués nécessitent des types de capteurs toujours plus variés. Parmi ceux-ci, on trouve aussi bien des capteurs simples, dont la fonction principale est de signaler la présence, que des capteurs très avancés pour le traitement d'images tridimensionnelles. Cependant, l'automatisation utilise le plus souvent des capteurs de proximité . À quoi servent-ils ? Leur fonction principale est de signaler la présence d'un objet sans contact. Les types de capteurs de proximité les plus courants sont listés ci-dessous.
Capteurs de proximité à Onninen
Capteurs inductifs
Les premiers modèles de ces capteurs sont apparus dans les années 1960 et comptent toujours parmi les plus populaires dans les systèmes d'automatisation. Ces capteurs inductifs (par exemple, le modèle pour camion BI2-EG08-AN6X-V1131) sont parfaits pour détecter un élément métallique à très faible distance. Les capteurs de proximité inductifs peuvent différer par leur boîtier et leur type. Cependant, la construction de chaque capteur inductif comprend les éléments suivants :
- bobine,
- oscillateur,
- circuits de détection,
- circuits de sortie.
Quel est le principe de fonctionnement d'un capteur de proximité inductif ? Dans ce type de capteur, un courant alternatif est généré par un oscillateur, puis traverse une bobine, générant un champ magnétique. Le sens d'installation de la bobine détermine l'emplacement de la surface active du capteur. Lorsqu'un objet métallique pénètre dans le champ de détection du capteur, il génère un champ magnétique opposé à celui généré par la bobine. L'amplitude des oscillations diminue alors et le circuit de détection détecte ce champ. Les circuits de sortie sont alors activés. Les capteurs de proximité de ce type sont le plus souvent utilisés dans le secteur industriel.
Les boîtiers des capteurs inductifs peuvent être très différents, mais les plus populaires et les plus fréquemment achetés sont les capteurs cylindriques (par exemple, XSAV11373 SCHNEIDER). Les capteurs de proximité inductifs peuvent détecter différents types de métaux.
Lors du choix d'un capteur inductif, vous devez prêter attention à des paramètres tels que :
- Portée du capteur – généralement exprimée comme la portée maximale du capteur inductif. Elle dépend du métal de l'objet détecté.
- Hystérésis – généralement exprimée en pourcentage, incluse dans la fonction de portée du capteur. Il s'agit de la différence de distance à laquelle le capteur inductif réagit lorsqu'il s'approche ou s'éloigne de sa face avant. La valeur d'hystérésis dépend principalement du type et de la taille du capteur et ne dépasse généralement pas 20 % de la portée de mesure.
- Facteur de matériau (réduction de portée) – une échelle de valeurs du facteur de matériau est utilisée pour ce type de capteur. Elle détermine la portée approximative du capteur inductif pour un matériau donné.
- Face du capteur – sa conception est également très importante. Elle détermine la portée du capteur. La face intégrée d'un capteur de proximité inductif a généralement une portée plus courte, mais un point de connexion plus précis. En revanche, les faces non intégrées ont une portée plus longue, mais un point de connexion moins précis.
- Degré de protection (but et résistance du capteur) – définition des conditions dans lesquelles et où les capteurs de proximité peuvent être utilisés.
Capteurs optiques et laser
Un autre type de capteur de proximité est celui des capteurs photoélectriques, dont la source lumineuse est, par exemple, une diode laser (par exemple, le Banner QS18VP6LAF). Les fabricants utilisent souvent la modulation du faisceau lumineux, ce qui réduit considérablement les interférences et la consommation d'énergie. On trouve généralement sur le marché des capteurs de proximité laser combinant l'émetteur et la source lumineuse, bien qu'il existe également des modèles avec des modules séparés. Grâce aux capteurs laser, il est possible de détecter même les objets les plus petits, même leurs mouvements les plus infimes. Ces types de capteurs réagissent instantanément et se caractérisent par une très large portée de détection. En revanche, leur grande sensibilité à la contamination peut poser problème. On trouve sur le marché des capteurs laser utilisant la réflexion directe sur l'objet, la réflexion sur un réflecteur (l'objet est détecté lorsqu'il recouvre le faisceau lumineux émis) ou la réflexion de la lumière polarisée (il ne réagit qu'à un faisceau provenant d'une direction préalablement déterminée, les autres faisceaux étant ignorés). Certains modèles fonctionnent avec des barrières (émetteur et récepteur séparés). La détection d'un objet se produit lorsque celui-ci interrompt le faisceau entre deux modules. Il existe également sur le marché des capteurs optiques utilisant des diodes LED au lieu d'une diode laser (par exemple, le XUX1ARCNT16 SCHNEIDER). Le principe de fonctionnement du capteur optique est similaire à celui de la version laser.
Capteurs de proximité à ultrasons
Les capteurs à ultrasons sont une solution indéniablement plus récente, au moins 30 ans plus jeune que les capteurs optiques ou inductifs. Dans les capteurs à ultrasons (par exemple, le Banner QS18UPAQ8), une onde ultrasonore est émise en direction des objets détectés. Lorsque cette onde frappe l'objet, elle est réfléchie par celui-ci et revient vers le capteur. Cependant, dans ce cas, le problème est que les ultrasons peuvent également se réfléchir sur des objets non mesurés (par exemple, un carter de machine). Par conséquent, pour éviter toute falsification de la mesure, le temps écoulé entre l'émission et la réception de l'onde est comptabilisé. Si ce temps est plus court que prévu, le capteur considère qu'il a détecté l'objet ; s'il est plus long, la réflexion s'est produite sur la machine ou le mur. Les capteurs de proximité à ultrasons présentent de nombreux avantages : ils sont résistants même aux fortes salissures, peuvent fonctionner en immersion et détectent différents types d'objets.
Capteurs de proximité magnétiques
Les capteurs magnétiques (par exemple, le modèle électronique MZ070186) comptent parmi les capteurs de proximité les plus simples. Leur principe de fonctionnement repose sur la commande des contacts sous l'influence d'un champ magnétique, provenant d'un électroaimant ou d'un aimant permanent. Selon le modèle, les contacts peuvent être adaptés à la conduction de faibles courants ou à des charges inductives importantes. Contrairement aux autres capteurs de proximité, les capteurs magnétiques se caractérisent par une structure simple : ils ne contiennent aucun composant électronique susceptible de tomber en panne. Grâce à leur haute résistance à la poussière, aux températures élevées et aux vibrations magnétiques, les capteurs de proximité magnétiques peuvent être utilisés dans des conditions d'utilisation difficiles.
Ces capteurs de proximité présentent également une résistance élevée aux surcharges et aux surtensions, et peuvent être utilisés dans divers systèmes d'automatisation (par exemple, pour les actionneurs pneumatiques). Cependant, il faut tenir compte de leur faible sensibilité et de la nécessité d'utiliser des aimants ou des électroaimants.
Capteurs de proximité capacitifs
Les capteurs capacitifs (par exemple, L80. CDWM3020ZPM SELS) peuvent être utilisés pour détecter des objets métalliques et d'autres types d'obstacles (eau, bois, plastique, etc.). Leur capacité à détecter les objets en plastique, en particulier, les rend populaires dans les machines d'emballage, mais ils sont également utilisés, par exemple, pour détecter le remplissage d'un réservoir. Ce type de capteur fonctionne en mesurant la variation de capacité entre l'objet et le capteur. Cela crée un condensateur dont la capacité dépend de la distance entre l'objet et le capteur. Lorsqu'un objet apparaît dans le champ de détection, la capacité du condensateur augmente, ce qui déclenche l'oscillateur. La baisse ou l'augmentation de la fréquence est détectée par le circuit de détection et déclenche l'amplificateur qui alimente les contacts du relais.
L'un des principaux avantages des capteurs capacitifs est la possibilité de régler facilement leur sensibilité (distance de travail). Cette sensibilité dépend de la taille du capteur et du matériau de l'objet détecté.
De plus, les capteurs capacitifs sont exceptionnellement résistants aux interférences telles que la poussière, les aérosols présents dans l'air ou les interférences électromagnétiques. C'est pourquoi ils sont utilisés dans divers secteurs : agroalimentaire, automobile, ainsi que pour le stockage et les techniques portables.
Capteurs de proximité dans l'offre Onninen
Il existe différents types de capteurs de proximité sur le marché, et les fabricants rivalisent d'innovation pour proposer des solutions de conception. Vous pouvez ainsi facilement sélectionner le capteur adapté à votre système d'automatisation et exploiter pleinement ses fonctionnalités. Choisissez vos capteurs de proximité selon vos préférences : capacitif, inductif, laser ou optique, à ultrasons ou magnétique. Découvrez la gamme de capteurs de proximité du grossiste en électricité Onninen et choisissez le produit adapté à vos besoins !