Capteur de deplacement, définition et fonctionnement que faut-il savoir ?

Le secteur de l’industrie exploite de nombreux équipements, machines et composants. Certains de ces composants sont utilisés dans plusieurs domaines. C’est le cas du capteur de deplacement, un dispositif de mesure qui permet de contrôler la position et les déplacements de certains éléments dans un espace donné. Instrumentys vous aide à savoir ce qu’est réellement un capteur de déplacement et à connaître son fonctionnement.

Qu’est-ce qu’un capteur de deplacement ?

Le capteur de déplacement est un appareil stratégique qui offre la possibilité de réaliser différentes détections. Encore appelé capteur de position, il détermine la position angulaire ou linéaire d’un élément et la convertit en signal. Celui-ci est envoyé à l’unité de commande par le biais d’un signal analogique ou numérique. Le capteur de déplacement aide à avoir une idée précise de la position physique et de la vitesse de l’ensemble des éléments auxquels il est rattaché à de façon continue.

Fonctionnement des capteurs de deplacement

Le fonctionnement des capteurs de déplacement peut dépendre du dispositif ou du domaine d’application. De façon générale, ils mesurent le déplacement linéaire d’un point mobile par rapport à un point fixe. Les capteurs de déplacement peuvent ainsi délivrer un signal qui varie en fonction de la position de l’objet. Chaque fois que l’objet ou l’élément fait le moindre déplacement, les capteurs émettent un signal correspondant. Pour déterminer la position, on procède à l’interprétation de ce signal capteur.

Les domaines d’applications des capteurs de deplacement

Les domaines d’applications des capteurs de déplacement sont entre autres l’industrie automobile, les machines spéciales, la robotique… De nombreuses machines numériques utilisent également les capteurs de position dans le but de maîtriser les déplacements.

Capteur de deplacement : quelles sont les différentes technologies ?

Il existe plusieurs technologies de capteurs de déplacement. Chacune d’elles possède des caractéristiques et des avantages propres. Instrumentys vous propose de les découvrir ici.

Le capteur de deplacement potentiométrique

Le capteur potentiométrique est encore connu sous l’appellation de capteur résistif. On l’utilise pour mesurer la résistance d’une piste conductrice entre un point de référence et un curseur solidaire d’un objet en mouvement. Cette résistance permet ensuite de calculer la position de l’objet. Le capteur de déplacement potentiométrique est très fiable, car il offre une grande précision. La technologie du capteur potentiométrique est également très simple. Vous n’aurez donc aucun mal à l’utiliser. De plus, ce capteur de déplacement ne coûte le plus souvent pas cher.

capteur potentiométrique linéaire avec des rotules a chaque extremite
Capteur de position et de déplacement linéaire

Capteur de déplacement LVDT : fonctionnement

Le capteur de deplacement LVDT (Linear Variable Differential Transformer) s’utilise pour la mesure de position dans un environnement industriel sévère. Ce capteur analogique se décline en différents montages mécaniques. Il existe en effet sous forme d’un corps et d’un noyau mobile ou sous forme de palpeur. Le fonctionnement du capteur LVDT repose sur le principe du courant induit entre un enroulement au primaire et deux au secondaire. Mais ces derniers sont connectés en série et en opposition. La bobine primaire est alimentée en courant alternatif par un amplificateur de fréquence porteuse.

Une tension est induite dans les enroulements secondaires par un noyau ferromagnétique situé à l’intérieur des bobines cylindriques. Il en résulte alors des tensions égales dans les bobines secondaires lorsqu’il est positionné au centre. La connexion étant en opposition, la valeur de cette tension sera nulle avec un noyau parfaitement au centre par exemple. C’est cette mesure de tension résultante du courant induit qui offre la possibilité de déterminer la position du noyau.

Capteur magnétostrictif : principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement du capteur magnétostrictif repose sur la mesure du temps de transit entre deux points. Il comporte un guide d’ondes magnétostrictif à l’intérieur duquel on génère une impulsion. L’aimant solidaire de l’objet mobile quant à lui va créer un champ magnétique à l’endroit où il se trouve. L’interaction entre l’impulsion envoyée le long du guide et le champ magnétique de l’aimant mobile va engendrer une impulsion de déformation de torsion. Cette dernière va se propager le long du guide dans le sens inverse pour atteindre une électronique qui va le convertir en un signal électrique.

On se base alors sur le temps de transit du signal ultrason pour déterminer la position de l’aimant mobile ou de son champ magnétique. Le capteur de déplacement magnétostrictif est assez robuste et convient pour une utilisation des conditions sévères. Sa précision varie en fonction de la longueur du guide d’onde.

capteur de deplacement magnetostrictif
Capteur de déplacement magnétostrictif

Capteur de distance laser : fonctionnement

Les capteurs de distance laser conviennent pour la mesure des distances, des déplacements et des positions. Les performances de mesure de cette technologie de capteur sont excellentes, et ce quelles que soient les surfaces sur lesquelles ils sont utilisés.

Capteur Laser : la technologie CMOS

Cette méthode s’utilise le plus souvent sur les capteurs haute précision avec de faibles étendue de mesure. La technique de mesure se base sur le principe de la triangulation. Pour ce faire on emploie des optiques dotés d’un imageur CMOS linéaire. Ainsi le laser provenant de l’émetteur réfléchit sur la surface cible et est transmise à l’imageur linéaire CMOS par l’intermédiaire d’une lentille. De ce fait la distance de l’objet cible modifie l’angle de la lumière réfléchie et l’endroit où la lumière est reçue sur l’imageur linéaire. On peut alors déterminer la distance où se trouve l’objet cible.

Capteur Laser : la technologie du temps de transit

Ici, on mesure la distance grâce au temps de vol nécessaire à la lumière pour atteindre la surface cible puis le récepteur. Le microprocesseur du capteur se base sur la différence de temps entre l’émission du signal et son retour au capteur, après avoir été réfléchi sur une surface. Cette technique s’utilise plus sur les plus grandes distances.

Le capteur de distance laser est très performant, même dans les espaces réduits.

Capteur de deplacement à fil tendu : principe de fonctionnement

Capteur de déplacement
Capteur de position linéaire

Encore appelés capteurs à câble, les capteurs de deplacement à fil tendu sont très peu encombrants et peuvent offrir une grande course de mesure. Ils représentent une solution à la fois simple et économique pour prendre la mesure des déplacements linéaires de quelques mm à plusieurs mètres. Cela se fait à l’aide d’un câble de mesure enroulé sur un tambour. Ce dernier se déroule lorsqu’il est entrainé vers la sortie par l’objet mobile et reprend sa place sur le tambour actionné par un ressort de rappel lorsque l’objet mobile revient sur ses pas. Le mouvement linéaire est donc converti en un mouvement angulaire via le tambour et ce dernier est mesuré pas un capteur angulaire. Cette mesure angulaire se fait soit par un potentiomètre ou un codeur.

Certains modèles de capteurs de déplacement à fil tendu possèdent une sortie de potentiomètre, tension, courant ou numérique. Cela permet de les utiliser pour de nombreuses applications.

Capteur à effet Hall : fonctionnement

Le capteur de déplacement à effet Hall fonctionne grâce à l’exploitation de « l’effet hall ». Il s’agit d’un phénomène découvert par Edwin Hall.
Le principe de fonctionnement d’un capteur à effet Hall est le suivant : un courant est appliqué à une surface conductrice. On génère un champ magnétique perpendiculaire à la direction du courant. Ce champ aura pour effet de dévier les porteurs de charge grâce à la force de Lorentz. Il se produit ainsi une différence de potentiel entre les deux côtés de la bande. Cette différence de tension dépend de la force du champ magnétique.

En dépit de sa finesse, cette technologie est solide et très précise. Ses domaines d’applications sont l’automobile et l’industrie.

Capteur à courant de Foucault : principe de fonctionnement

Les capteurs de déplacement à courant de Foucault ont la capacité de détecter la distance de déplacement ou le changement de position d’un matériau conducteur.
En effet ces capteurs produisent un champ magnétique haute fréquence par l’application d’un courant haute fréquence à la bobine située à l’intérieur de la tête de mesure. Si un objet de mesure conducteur se trouve dans ce champ magnétique, un courant excessif est produit autour du flux magnétique qui traverse la surface de l’objet en raison de l’effet d’induction électromagnétique. Cela modifie l’impédance de la bobine à l’intérieur de la tête du capteur. Les capteurs de déplacement à courant de Foucault se basent sur la variation de l’oscillation issue par ce phénomène pour mesurer la distance.