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Le rayonnement infrarouge (IR) fut découvert en 1800 par Frédéric Wilhelm Hershel. Ces radiations localisées au-delà des longueurs d’onde dans le rouge, Le domaine infrarouge s’étend de 0,8 μm à 1000 μm. Il est arbitrairement divisé en 3 catégories, le proche infrarouge (0,8 à 2,5 μm soit 12500-4000 cm-1), le moyen infrarouge (2,5 à 25 μm soit 4000-400 cm-1) et le lointain infrarouge (25 à 1000 μm soit 400-10 cm-1).
Les radiations infrarouges traversent facilement l’atmosphère, ils sont utilisés dans de nombreux applications telle ‘que :
• Télécommunications TV et stéréo télécommandes
• Chauffage domestique à infrarouge qui utilisant le gaz ou l’électricité pour porter à température élevée un matériau qui rayonne fortement.
• Le domaine industriel, on effectue le séchage de la peinture des carrosseries automobiles et La soudure et le découpage de matériaux même très réfractaires,
• Les fins militaires, on peut associer un détecteur à un système d’asservissement permettant de localiser la position d’une cible fixe ou mobile à condition qu’elle 6rayonne une énergie infrarouge discernable de l’environnement .
• Pour le Domaine médicale il existe La thermographie médicale permet le diagnostic des tumeurs non profondes, en photographie aérienne, pour prendre des vues panoramiques par temps couvert, et aussi Enthérapie, ils activent les processus cellulaires, en particulier lacicatrisation.
Les capteurs de position et de déplacement sont employés partout : leur emploi est très général. En effet, d’une part, le contrôle despositions et déplacement est indispensable pour le fonctionnement correct d’un grand nombre de machines, telles que les machines outils,…
Les différents types de capteurs de distance :
Capteurs inductifs :
Il se compose d’un oscillateur dont les bobinages constituent la face sensible. A l’avant de celle-ci est crée unchamp magnétique alternatif ayant une fréquence de 100 à 600 kHz selon les modèles .
Lorsqu’un objet métallique pénètre dans ce champ, il est le siège de courants induits circulaires qui se développent à sa périphérie. Ces courants constituent une surcharge pour le système oscillateur et entraînentde ce fait une réduction de l’amplitude des oscillations au fur et à mesure de l’approche de l’objet métallique, jusqu’à blocage complet. La détection est effective lorsque la réduction de l’amplitude des oscillations estsuffisante pour provoquer un changement d’état de la sortie du.
Les Avantages :
• Mesure sans contact et sans usure
• Précision et résolution élevées
• Haute résistance thermique – Matériaux ferromagnétiques et non ferromagnétiques
• Pour les environnements industriels typiques : salissure, pression, température
• Pour les mesures rapides jusqu’à 100 kHz
Les inconvénients :
En général, de part la technologie utilisée pour leur fabrication, les capteurs inductifs de déplacement sont chers et surtout utilisés dans l’industrie pour une utilisation fréquente.
Domaines d’utilisation :
Le capteur inductif est utilisé dans de nombreuses applications en milieu industriel, notamment dans les chaînes d’assemblage et les systèmes de régulation de position. Les capteurs inductifs miniaturisés sont destinés à être des éléments de base à bon nombre d’applications, soit liées à la miniaturisation de systèmes déjà existants (micro-paliers magnétiques ou gyroscopes miniaturisés) ou soit liées à des besoins nouveaux (contrôle angulaire de micro -moteur pas à pas, imagerie de relief de pièces métalliques ou détection de fissures dans les conduites de gaz).
Pour donner des exemples d’industries où les capteurs inductifs sont utilisés, on en trouve dans l’aéronautique (tests et analyses de la déflection du fuselage, simulateur de vol),Le génie civil (pour la détection de séismes) et l’automobile (développement des moteurs et des suspensions).
Capteurs capacitifs :
Le principe de la mesure de déplacements capacitive est basé sur le mode de fonctionnement du condensateur à plaques idéal. Les deux électrodes à plaque sont formées par le capteur et l’objet à mesurer situé face à celui ci.
Si un courant alternatif de fréquence constante traverse le condensateur du capteur, l’amplitude de la tension alternative au niveau du capteur est proportionnelle à l’écart entre les électrodes du condensateur.
Les avantages :
• Mesure sans contact et sans usure
• Mesure de distance et d’épaisseur sur les conducteurs et les isolants
• Haute précision de mesure et stabilité
• Largeurs de bande élevées pour les mesures rapides
• Idéal pour les environnements industriels, les champs magnétiques et le vide
Les inconvénients :
Les capteurs capacitifs mesurent contre tous les objets électriquement conductibles mais également contre les isolants via un câblage correspondant. Les capteurs capacitifs sont utilisés pour la mesure de déplacement, la mesure de position et également la mesure d’épaisseur.
Capteurs laser :
Les capteurs laser sont conçus pour réaliser des mesures de distances sans contact dans les grandes plages de mesure. Ce type fonctionne selon le procédé de comparaison de phases. Une lumière laser est projetée en permanence en direction de l‘objet. Le récepteur compare le décalage de phase du signal émis avec celui du signal reçu. Ceci permet de calculer la distance avec précision. Ce capteur fonctionne selon le principe de mesure par temps de vol. Une impulsion laser est émise et le temps que met l‘impulsion réfléchie pour retourner au capteur est mesuré avec précision. A partir de la vitesse de la lumière et du temps calculé, il est possible de déterminer la distance.
Les avantages :
• Grandes plages de mesure.
• Haute répétabilité.
• Temps de réponse rapide.
• Excellent rapport qualité/prix.
L’inconvénient :
Les capteurs mesurent sur des surfaces à réflexion diffuse ou sur un tableau réflecteur spécial.
Capteur laser de distance par triangulation :
Le principe est basé sur la triangulation. Le rayon laser touche l’objet par un petit faisceau. Le récepteur du capteur détecte la position du faisceau. L’angle augmente avec la distance avec l’objet. Le capteur peut mesure la distance en calculant d’après l’angle qu’il a mesuré.
La technique pour le récepteur du capteur : rangée de photodiodes :
Le récepteur à l’intérieur du capteur est une rangée de photodiodes .Le microcontrôleur lit les valeurs des photodiodes pour les exploiter. Suivant la répartition de la lumière sur la ligne, il déduit avec exactitude l’angle avec lequel il a reçu le rayon lumineux, et peut donc déduire la distance qui le sépare de l’objet. La distance est transmise analogiquement ou numériquement (via un port série) en valeur proportionnelle à la distance. Le microcontrôleur assure une grande linéarité et précision de mesure. L’association des photodiodes et du microcontrôleur permet d’ignorer les réflexions parasites et donc d’obtenir aussi des mesures fiables sur des surfaces critiques .
Ce capteur peut s’adapter à des surfaces de couleurs différentes en changeant sa sensibilité interne, ce qui permet de le rendre quasiment indépendant de la surface de mesure.
Une sortie digitale indique lorsqu’il n’y a pas d’objet à mesure (il n’y a pas d’objets dans la plage de mesure), un autre indique lorsqu’il ne reçoit pas suffisamment de lumière.
Introduction générale |
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