Dans les processus de production d’automatisation industrielle modernes, les capteurs jouent un rôle crucial.
Un capteur est un instrument de détection capable de percevoir des informations mesurées. Il convertit ces informations perçues en signaux électriques ou en d'autres formes de sortie requises selon des principes spécifiques, répondant aux exigences de transmission, de traitement, de stockage, d'affichage, d'enregistrement et de contrôle des informations. Les capteurs aident à surveiller, analyser, mesurer et traiter divers changements-tels que les changements de position, de longueur, de hauteur, les conditions externes et le désalignement se produisant dans les environnements de production industrielle.
Alors, quels types de capteurs sont généralement requis dans l’automatisation industrielle ?
I. Capteurs de température et d'humidité
Les capteurs de température et d'humidité intègrent des éléments-sensibles à l'humidité et thermosensibles pour mesurer la température et l'humidité. Après avoir collecté ces signaux, ils subissent un traitement de circuit comprenant la stabilisation de tension, le filtrage, l'amplification opérationnelle, la correction non linéaire, la conversion V/I, la régulation de courant constant et la protection inverse. Il en résulte des sorties de courant ou de tension linéairement proportionnelles à la température et à l'humidité. Alternativement, ils peuvent émettre directement via des interfaces telles que RS-485 ou RS-232 via une puce de contrôle principale.
II. Capteur photoélectrique
Un capteur photoélectrique est un appareil qui convertit les signaux lumineux en signaux électriques. Son fonctionnement est basé sur l'effet photoélectrique, qui décrit le phénomène par lequel les électrons de certains matériaux absorbent l'énergie des photons de la lumière incidente, entraînant ainsi des effets électriques correspondants. Ils peuvent détecter des quantités physiques non électriques-qui provoquent directement des changements dans l'intensité lumineuse, telles que l'intensité lumineuse, l'éclairement, la mesure radiométrique de la température et l'analyse de la composition des gaz. Ils peuvent également détecter d'autres quantités non électriques -convertibles en changements d'intensité lumineuse, notamment le diamètre de la pièce, la rugosité de la surface, la déformation, le déplacement, la vibration, la vitesse, l'accélération, ainsi que la forme de l'objet et l'identification de l'état de fonctionnement.
III. Capteurs de pression
Les capteurs de pression sont des appareils couramment utilisés dans la pratique industrielle. Ils détectent les signaux de pression et les convertissent en signaux de sortie électriques utilisables selon des principes spécifiques. Ils sont largement utilisés dans les domaines de l’hydroélectricité, du transport ferroviaire, des bâtiments intelligents, de l’automatisation de la production, de l’aérospatiale, de l’armée, de la pétrochimie, des puits de pétrole, de la production d’électricité, des navires, des machines-outils, des pipelines et d’autres industries.
IV. Capteur à effet Hall
Le capteur à effet Hall est un capteur de champ magnétique basé sur l'effet Hall, largement appliqué dans l'automatisation industrielle, la technologie de détection et le traitement de l'information. L'effet Hall constitue une méthode fondamentale pour étudier les propriétés des matériaux semi-conducteurs. Le coefficient Hall mesuré par des expériences à effet Hall permet de déterminer des paramètres critiques tels que le type de conductivité du semi-conducteur, la concentration des porteurs et la mobilité des porteurs.
V. Capteurs de proximité
Les capteurs de proximité sont un terme général désignant les capteurs qui remplacent les méthodes de détection basées sur le contact telles que les interrupteurs de fin de course, permettant une détection sans contact physique avec l'objet cible. Ils convertissent les informations de mouvement et de présence de la cible en signaux électriques. Un capteur de proximité est un appareil capable de détecter l'approche d'un objet. Il utilise les caractéristiques sensibles des capteurs de déplacement pour détecter les objets qui s'approchent et émet les signaux de commutation correspondants. C'est pourquoi les capteurs de proximité sont également appelés détecteurs de proximité.
VI. Capteurs MEMS (systèmes microélectromécaniques)
Les capteurs MEMS, ou systèmes microélectromécaniques, représentent un domaine de recherche interdisciplinaire de pointe-développé à partir de la technologie microélectronique. Ils intègrent l'électronique, la mécanique, la science des matériaux, la physique, la chimie, la biologie et la médecine. Actuellement, les capteurs MEMS trouvent de nombreuses applications dans les satellites spatiaux, les lanceurs, les équipements aérospatiaux, les avions, les automobiles, les appareils biomédicaux et l'électronique grand public.
VII. Capteurs de couple
Les capteurs de couple, également appelés transducteurs de couple, couplemètres ou jauges de couple, utilisent la technologie de mesure électrique à jauge de contrainte. Un pont de contrainte est formé sur un arbre élastique ; l'application de puissance à ce pont génère un signal électrique proportionnel à la force de torsion appliquée à l'arbre. En détectant le couple de torsion sur divers composants mécaniques rotatifs ou non rotatifs, ces capteurs mesurent avec précision le couple, la vitesse de rotation et la puissance mécanique.
VIII. Capteurs à fibre optique
Les capteurs à fibre optique convertissent l'état d'un objet mesuré en signaux optiques mesurables. Le principe de fonctionnement consiste à diriger un faisceau lumineux provenant d'une source lumineuse à travers une fibre optique vers un modulateur. Au sein du modulateur, l'interaction avec le paramètre externe mesuré modifie les propriétés optiques de la lumière-telles que l'intensité, la longueur d'onde, la fréquence, la phase ou l'état de polarisation-créant un signal optique modulé. Ce signal traverse ensuite la fibre optique jusqu'à un dispositif optoélectronique, où un démodulateur extrait le paramètre mesuré.
IX. Capteur de déplacement
Également connu sous le nom de capteur linéaire, ce dispositif linéaire de détection de métaux-convertit diverses quantités physiques en signaux électriques. Ses applications sont étendues et sont couramment utilisées dans l'automatisation industrielle, la construction, les ponts et des domaines similaires.
X. Capteurs magnétiques
Les matériaux magnétiques présentent des propriétés magnétiques modifiées lorsqu'ils sont exposés à des stimuli externes tels que la chaleur, la lumière, la pression ou les radiations. Ces propriétés permettent la création de capteurs hautement fiables et sensibles. De tels capteurs utilisent des matériaux magnétiques comme éléments de détection, d'où la désignation « capteurs magnétiques ».