Capteurs, composants de l'automatisation industrielle
Les capteurs ou transducteurs font partie intégrante des techniques de régulation et de mesure dans les processus de production automatisés. Au sein d'un circuit de régulation autonome, ils enregistrent les propriétés physiques ou chimiques de leur environnement. Ils les convertissent ensuite en signaux électriques pour un traitement ultérieur. Une comparaison constante entre les valeurs réelles et les valeurs de consigne est effectuée, ce qui déclenche une action spécifique en cas d'écart. Soit des mesures sont automatiquement déclenchées pour rétablir l'état de consigne, soit le système s'arrête pour éviter des dommages consécutifs. Il est également possible de déclencher une alarme. Les employés peuvent ainsi intervenir personnellement. Grâce à la technologie des capteurs, pour laquelle vous trouverez de nombreux composants chez Conrad, de nombreux processus industriels peuvent être automatisés et les normes de sécurité respectées.
Principes de fonctionnement classiques des capteurs
Il existe une différence fondamentale entre les capteurs actifs et passifs. La variante active fonctionne avec une tension d'alimentation externe, tandis que la variante passive tire son énergie de l'environnement. De plus, les capteurs de mesure reposent sur plusieurs principes de fonctionnement différents. Il existe ainsi des capteurs capacitifs qui sont notamment utilisés pour la mesure sans contact de distances spatiales, comme capteurs de pression ou d'humidité. Ils enregistrent les variations de capacité d'un condensateur qui sont dues aux modifications de la distance entre ses électrodes.
Les capteurs inductifs fonctionnent selon un autre principe. Ils utilisent une bobine magnétique et permettent également une mesure sans contact. Lorsque l'objet conducteur d'électricité s'approche, l'impédance de la bobine change. Cette variation est une valeur mesurable qui peut être traitée électroniquement. Cela permet par exemple de distinguer les objets conducteurs d'électricité des objets non conducteurs.
Il convient de les distinguer des capteurs magnétiques, qui offrent une portée supérieure à celle des capteurs inductifs.
Le capteur Hall, qui tire son nom du physicien Edwin Hall, en est un exemple. Il repose sur l'effet selon lequel une tension est générée dans un conducteur électrique traversé par un courant à l'intérieur d'un champ magnétique. Le capteur est donc adapté à la détection et à la mesure de champs magnétiques. Les capteurs Hall sont utilisés, par exemple, pour mesurer la vitesse de rotation ou comme interrupteurs sans contact.
Détecter l'effet de la lumière ou de la force
Les capteurs optiques sont très répandus. Il existe différents modèles qui peuvent mesurer l'intensité ou la couleur de la lumière. Leur mode de fonctionnement repose souvent sur la propriété de cristaux spéciaux dont la conductivité électrique varie en fonction du rayonnement lumineux. Il est ainsi possible, par exemple, de déclencher une réaction à une certaine intensité lumineuse.
C'est sur ce principe que repose l'activation automatique de l'éclairage extérieur à la tombée de la nuit. Les capteurs optiques sont souvent utilisés dans des constructions où la lumière artificielle frappe le capteur. Celui-ci mesure l'intensité lumineuse ou la durée d'exposition à la lumière. Cette technologie convient par exemple pour contrôler la qualité des produits ou le positionnement correct des pièces sur les chaînes de montage.
Les capteurs piézoélectriques sont souvent utilisés pour convertir les effets d'une force mécanique en un signal électrique. Ils fonctionnent à l'aide d'un élément piézoélectrique qui transforme les variations de pression en tension électrique. Certains cristaux spéciaux ou matériaux polycristallins possèdent cette propriété. Les capteurs de vibrations, par exemple, fonctionnent avec cette technologie.
Barrières photoélectriques et détecteurs de mouvement
Dans l'industrie et dans la vie quotidienne, il existe de nombreuses possibilités d'utiliser la technologie des capteurs pour améliorer l'efficacité et la sécurité. La barrière photoélectrique est un système fréquemment utilisé. Son fonctionnement repose sur le fait qu'une lumière artificielle rencontre un capteur qui la transforme en un signal électrique. La commutation s'effectue soit lors de l'interruption, soit lors du rétablissement du faisceau lumineux, parfois même dans les deux cas. Si le capteur est situé en face de la source lumineuse, il s'agit d'une barrière lumineuse unidirectionnelle. Si les deux sont superposés, une réflexion doit avoir lieu du côté opposé. C'est pourquoi on parle de barrière lumineuse à réflexion. Il existe également des barrières lumineuses qui réagissent à la lumière diffuse. Cela signifie que le faisceau lumineux n'a pas besoin d'être directement orienté vers le récepteur.
Les détecteurs de mouvement, qui fonctionnent souvent avec des capteurs PIR, constituent un autre domaine d'application de la technologie des capteurs. Ceux-ci contiennent des cristaux qui réagissent aux variations de température en modifiant leur potentiel électrique et déclenchent un processus de commutation sur cette base. Contrairement à un capteur de température, ils ne mesurent pas la température elle-même, mais enregistrent uniquement les changements. C'est sur cette base que fonctionne la commande automatique de l'éclairage, pour laquelle vous trouverez chez Conrad des variantes pour l'intérieur et l'extérieur. Mais les constructions équipées de détecteurs de mouvement conviennent également à l'automatisation dans la production et le transport.
Surveiller les conditions ambiantes
Les capteurs d'humidité sont souvent utilisés dans l'industrie, principalement pour mesurer l'humidité des matériaux et des produits finis. C'est sur cette base que repose, par exemple, le séchage ou l'humidification automatiques. Il est également possible de réguler l'humidité de l'air dans les pièces de cette manière. Le capteur d'humidité peut mesurer la teneur en eau de substances solides, visqueuses ou gazeuses et enregistrer les changements. Différents principes de fonctionnement sont adaptés à cette fin. L'humidité a souvent un effet sur la capacité ou la résistance du capteur. Celui-ci génère un signal électrique à des valeurs prédéfinies, qui déclenche le processus approprié.
Les capteurs de température sont adaptés à la mesure constante de la température. Ils permettent ainsi de surveiller les températures minimales ou maximales admissibles pendant un processus de fabrication et de déclencher les actions nécessaires en cas de dépassement des valeurs limites. Il est ainsi possible, par exemple, de commander automatiquement des éléments de chauffage et de refroidissement. Les capteurs mesurent la température à l'aide d'une sonde à gaine ou de surface ou d'un élément capteur. La génération du signal électrique repose souvent sur une modification de la tension ou de la résistance. Dans le cas des thermistances, c'est-à-dire des composants à résistance variable, on distingue les thermistances à coefficient de température positif (PTC) et les thermistances à coefficient de température négatif (NTC). Cela dépend de la manière dont la résistance varie en fonction de la température.
Mesurer les vibrations, l'accélération et l'inclinaison
Un capteur de vibrations fonctionne à l'aide d'un élément piézoélectrique capable de générer des signaux électriques à partir d'effets mécaniques. Ces composants, également appelés capteurs de vibrations ou capteurs d'accélération, sont utilisés pour mesurer les vibrations des bâtiments, des machines et des éoliennes. La sécurisation du transport de marchandises est un autre domaine d'application.
Un capteur d'inclinaison, en particulier un capteur angulaire, est adapté à la surveillance de la position des composants de machines, des outils ou des pièces à usiner. Il mesure l'angle d'inclinaison par rapport à un système de référence, par exemple par rapport à un autre objet ou à la surface de la terre. Le fonctionnement de ces composants peut reposer sur différents principes. Le capteur magnétique à effet Hall peut être utilisé ici, tout comme un capteur optique.
Autres capteurs pour les automatisations industrielles
Chez Conrad, vous avez le choix entre différents capteurs adaptés à divers domaines d'application. Bon nombre d'entre eux conviennent à l'automatisation industrielle, mais aussi au transport de marchandises ou aux technologies environnementales. Outre les principes de fonctionnement et les possibilités d'automatisation mentionnés, les solutions brièvement présentées ci-dessous sont également fréquemment utilisées dans l'industrie.
Capteurs de niveau
Les capteurs de niveau sont utilisés pour travailler avec des liquides ou des produits en vrac. Il s'agit souvent d'assurer l'approvisionnement continu du processus de production ou de mesurer des quantités. Différents principes de fonctionnement sont adaptés à cet effet. Il s'agit notamment des systèmes de mesure mécaniques, optiques et capacitifs.
Capteurs de pression
Les capteurs de pression peuvent surveiller la pression exercée, par exemple, sur une pièce à usiner ou dans une installation de production. Les différences et les variations de pression peuvent également être mesurées et converties en signaux électriques. Les procédés piézoélectriques, capacitifs, inductifs et magnétiques sont adaptés à cet effet.
Capteurs de débit
Les capteurs de débit mesurent le débit volumique ou massique des liquides et des gaz. Ils sont utilisés dans les tuyaux et les conduites, par exemple pour le dosage ou la détermination de la consommation. Il existe de nombreux principes de mesure différents qui conviennent à cet usage.
Capteurs à ultrasons
Les capteurs à ultrasons utilisés dans les systèmes d'aide au stationnement des véhicules sont également pertinents pour des applications industrielles. Le principe consiste à émettre des signaux ultrasonores à intervalles rapprochés. Ceux-ci rencontrent un obstacle et le capteur reçoit les réflexions. Les intervalles entre l'émission et la réception permettent de déterminer la distance à un objet.
Capteurs chimiques
Enfin, il existe de nombreux types de capteurs chimiques. Ils mesurent la présence ou la concentration de certaines substances et déclenchent, le cas échéant, des mesures de régulation. Dans l'automatisation industrielle, ils sont utilisés pour surveiller les conditions environnementales des processus de production. Ils permettent également de contrôler la qualité des produits intermédiaires et finis.