Un capteur est un composant qui prélève une information sur la partie opérative et la convertit en une information exploitable par la partie commande.
Il existe différents types de capteurs : logique, analogique et numérique. J’ai étudié pour ce TP un capteur logique.

LES CAPTEURS PHOTOÉLECTRIQUES :
Ce capteur est également appelé capteur TOR (Tout Ou Rien). En effet, sa sortie peut prendre que deux valeurs de tensions possibles. On peut ainsi associer à chacune des valeurs possibles un niveau logique. Soit 0, soit 1.

Sur notre capteur, une LED permet de visualiser l’état du capteur (présence ou pas de l’objet).
Le type de détection de notre capteur est une détection sans contact puisque le capteur détecte le phénomène à proximité de celui-ci.
Ce capteur fait partie des capteurs de proximité ou appelé également détecteurs de présence.

Trois technologies sont utilisées :
– les détecteurs photoélectrique de type barrage

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– les détecteurs photoélectrique de type reflex

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– les détecteurs photoélectrique de type proximité (l’objet devra être réfléchissant)

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J’ai donc pour ma part utilisé et étudié un capteur reflex. Pour visualiser sa tension de sortie nous avons dû mettre sous tension (24V) le capteur et brancher sur la borne de sortie un oscilloscope. J’ai résumé mon branchement par un schéma assez simple (voir schéma en dessous).

Un oscilloscope
http://www.electrome.fr/produits/produits/mesure/oscillo/images/HM5072.gif

Source LP2I

En passant ou pas un objet devant le capteur, j’ai observé que le signal de sortie varié et que l’on pouvait associer la tension de sortie à la présence ou pas de l’objet.
Sur l’oscilloscope, cela nous donnait quelques chose semblable à ceci…

Source LP2I

Source LP2I

Source LP2I

Nous pouvons associer la valeur 0v au niveau logique 0.

Nous pouvons associer la valeur 24V au niveau logique 1.

Des applications de ce capteur:

Ce capteur peut être utilisé sur des portails électriques : détection de la présence ou pas du véhicule, pour savoir si le portail peut se refermer.

Il peut être aussi utilisé pour la détection des objets dans des chaînes de production. Également aussi comme capteur de sécurité (capteur qui va arrêter le fonctionnement d’une machine s’il détecte une présence humaine).

Notre démarche expérimentale

Pour réaliser ce TP nous devions, analyser un capteur au choix, puis trouver son utilisation possible dans un système que nous avions déjà vu en cours.

Nous avons choisi ce capteur :

Capteur
Source LP2I

Après un premier coup d’œil nous avons pu voir qu’il y avait une barre métallique parallèle au bloc, qui tourne un peu d’un sens et un peu dans l’autre (à peu près 80°). Notre démarche a donc été d’étudier le signal en sortie pour confirmer la théorie que l’information en sortie variait en fonction de l’angle détecté par le capteur. Pour étudier ce signal nous avons d’abord pensé à rajouter un Multimètre puis nous sommes tombés d’accord que l’oscilloscope nous permettrait d’étudier aux  mieux ce signal, car la tension est l’image de cette information.
Schéma de câblage

Poste de mesure
Source LP2I

Nous avons branché un fil rouge de la borne + de l’alimentation jusqu’à la borne verte du capteur, puis nous avons relié le capteur au voltmètre par le biais du câble vert et par un dernier câble noir relié la borne –  de l’alimentation au voltmètre. Il s’agissait ici de notre premier test.

Schéma de câblage, source LP2I

Sur le schéma ci-contre, nous avons le fil rouge, le fil vert et le fil noir. Pour l’étude de ce capteur nous n’avons pas utilisé de voyants.

Essais et mesures effectués

Analyse de l’information en sortie à travers une vidéo

Cette vidéo nous montre donc que quand on appuie sur la barre métallique, nous avons l’information en sortie qui diffère.

Sur le voltmètre nous avons remarqué que l’on passait de 24V à 0V après le passage d’un certain seuil angulaire (même résultat que sur l’oscilloscope). Notre hypothèse nous à donc permit de retenir que ce capteur est sensible à une pression sur les côtés de sa barre métallique. Nous avons aussi pu dire que notre capteur est un capteur de pression à seuil angulaire.

Nous pouvons conclure que la grandeur physique en entrée est la pression dû à un objet ou à un humain. Le signal en sortie est une tension que nous pouvons traduire en information logique, Seuil angulaire passé ou non.

Utilisations possible du capteur

Nous pensons que ce capteur pourrait servir pour détecter le passage d’un objet par exemple dans un aéroport, le passage des valises.

Pour revenir au cours de Si, nous pourrons utiliser ce capteur pour compter le nombre de tours réalisé, par notre malaxeur et par conséquent sa vitesse de rotation ou bien dans le store somfy où l’on pourrait si le store était sorti ou non.

Au cours de ce TP ayant pour thème divers types de capteurs, nous avons été amenés à étudier le fonctionnement de deux d’entre eux. Voici le compte-rendu de notre travail.

I) Capteur de champs magnétiques

Ce capteur se présente sous la forme d’une plaque proposant une entrée, une sortie, une borne terre et sur laquelle se trouvent une résistance et le capteur en lui-même.

1) Câblage réalisé :

Source : LP2I

2) Essais effectués :

Pour trouver la (les) grandeur(s) physique auxquelles ce capteur est sensible, nous avons tenté d’approcher l’aimant qui nous a été fourni afin de voir si cela pouvait provoquer une variation du signal de sortie (la tension) Voici à peu près les résultats que nous avons obtenu :

Source : LP2I

3) Conclusions tirées :

Les conclusions que nous avons pu tirer de ces observations sont que le capteur est sensible aux champs magnétique et à leur proximité (ce qui en fait logiquement un capteur de proximité). Bien qu’il n’y ai pas exactement deux valeurs, le comportement du capteur se rapproche pour beaucoup du tout ou rien, et nous pouvons donc considérer le signal de sortie comme étant un signal logique.
D’après le site http://philippe.berger2.free.fr, il s’agirait d’un capteur ILS (Interrupteur à Lame Souple) comme celui montré ci-dessous, dont la commutation est provoquée par la présence d’un aimant sous la lame, qui ferme ainsi le contact du circuit.

Capteur ILS
Source : http://philippe.berger2.free.fr/

4) Utilisation possible dans un système :

Ce capteur pourrait par exemple être utilisé dans le store Somfy étudié en classe pour informer le système du fait que le store soit rentré ou non. En positionnant un aimant sur le store et le capteur près de l’enrouleur, il est possible de savoir si le store est rentré, et donc d’arrêter à temps l’enroulage du store.

II) Capteur de pression

Ce capteur se présente sous la forme d’un boitier proposant trois bornes et duquel sort une tige pivotante.

1) Câblage réalisé :

Source : LP2I

2) Essais effectués :

Pour tester le capteur, nous avons essayer d’exercer une pression d’intensité variable sur la tige afin de la faire pivoter. En l’amenant à différents angles de sa position de départ, Nous avons pu voir que le signal de sortie (une tension encore) diminuait brusquement une fois un certain seuil passé, passant de 24 à 0V. En augmentant encore la pression apportée sur la tige, nous avons même vu la pression devenir négative.

3) Conclusions tirées :

Suite à ces essais, nous pouvons déduire que le capteur est sensible aux forces mécaniques. Comme pour le capteur précédent, le signal de sortie ne prend pas exactement deux valeurs, mais le comportement du capteur se rapproche encore du tout ou rien, et l’on peut donc considérer ce nombre supplémentaire de valeur comme négligeable et considérer le signal de sortie comme logique.
D’après le site http://gcedidactic.free.fr/, il s’agit d’un capteur à contact, dont la tige pivotante serait ce que l’on appelle le “corps d’épreuve” chargé d’actionner l’élément de transduction qui transformera la grandeur à mesurer en une grandeur mesurable.

4) Utilisation possible dans un système :

Ce capteur pourrait être utilisé dans un système pour l’informer de la présence ou du passage d’un objet.