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Qu’est-ce qu’un servomoteur linéaire ?

Les servomoteurs linéaires sont des moteurs électriques qui n’ont pas d’arbre rotatif intégré et qui sont capables d’effectuer des mouvements linéaires pour être utilisés dans des servomécanismes utilisés dans la commande de machines.

Alors que la plupart des moteurs ont un mouvement de type rotatif, les moteurs linéaires ont généralement un mouvement de type linéaire. Les moteurs linéaires sont eux-mêmes des dispositifs d’entraînement et de propulsion, bien connus des voitures à moteur linéaire, notamment. Les servomoteurs sont des moteurs utilisés pour contrôler la position ou la vitesse, entre autres, dans les servomécanismes.

Jusqu’à récemment, les servomoteurs rotatifs ont été le pilier des systèmes de mouvement linéaire dans les machines industrielles et les instruments de mesure, mais ces dernières années, les servomoteurs linéaires, qui fonctionnent sous l’action du flux magnétique généré par des aimants permanents et du courant circulant dans une bobine (règle de gauche de Fleming), ont attiré l’attention.

Utilisations des servomoteurs linéaires

Les servomoteurs linéaires sont employés dans diverses utilisations, en particulier, en fonction de leur taille.

1. Petit diamètre (ø 4 à 12 mm)

Utilisés dans des équipements de type bureau. Principalement utilisés pour l’observation de produits industriels et d’applications biologiques ou liées à la biologie. Dans les domaines où l’on a besoin d’images de plus en plus haute résolution et de leur traitement, les servomoteurs doivent avoir un haut degré de résolution.

2. Longueur moyenne (jusqu’à Φ35 mm)

Cette taille est la plus courante et est largement utilisée dans les domaines où une poussée élevée, une grande précision et une vitesse élevée sont nécessaires, tels que le positionnement et les pièces mobiles dans les machines-outils et les équipements à semi-conducteurs.

3. Grand diamètre (jusqu’à Φ60 mm)

Utilisé dans d’autres machines spéciales nécessitant une poussée d’accélération importante.

Principe des servomoteurs linéaires

Le mouvement linéaire d’un servomoteur linéaire repose sur le principe selon lequel un moteur linéaire, constitué d’un arbre avec un aimant sur son axe et d’un mobile contenant une bobine, génère une poussée sous l’action du courant circulant dans la bobine et du flux magnétique généré par l’aimant permanent, c’est-à-dire la règle de gauche de Fleming.

L’arbre est généralement un tuyau en acier inoxydable, rempli d’aimants à intervalles égaux, et le moteur est constitué d’une bobine triphasée enroulée autour de l’arbre. Le moteur n’entre pas en contact avec l’arbre, son incorporation n’a pas d’effet sur la poussée elle-même et le montage est simple. Ils fonctionnent en générant une poussée par l’action du flux magnétique inductif produit par les aimants permanents et le courant circulant dans les bobines.

Les moteurs à arbre se caractérisent par un positionnement de haute précision lorsque des échelles linéaires de haute précision sont utilisées, par l’absence de jeu et par la quasi-absence de cogging en raison de l’absence de noyau. Il convient de noter que le cogging désigne la vibration fine de l’attraction magnétique entre l’arbre et le moteur en son sein, qui dépend de l’angle de rotation.

Comme il n’y a pas de vis, d’écrous ou d’autres structures mécaniques à l’intérieur, il lui est possible de se déplacer à grande vitesse. Bien que la précision du mouvement soit excellente, la rigidité est faible car les côtés fixe et mobile ne sont pas en contact l’un avec l’autre, ce qui rend le système inadapté à la coupe intensive où la résistance est élevée. Ils sont utilisés dans les équipements servant à traiter les composants électroniques tels que les semi-conducteurs et les composants médicaux. Leur taille compacte et leur structure simple sont des avantages lorsqu’ils sont intégrés dans un équipement.

Autres informations sur les servomoteurs linéaires

1. Avantages de l’utilisation des servomoteurs linéaires en tant qu’actionneurs

Les machines industrielles performantes d’aujourd’hui exigent à la fois un usinage de haute précision et des vitesses d’usinage élevées. Avant la commercialisation des servomoteurs linéaires, les actionneurs linéaires utilisaient une combinaison d’un moteur rotatif et d’une vis à billes avec roulements comme composant pour convertir la puissance rotative en puissance linéaire.

Avec les méthodes conventionnelles, il est techniquement difficile d’obtenir à la fois une plus grande précision et des vitesses de fonctionnement plus élevées, et la maintenance tend à être plus fréquente. Les servomoteurs linéaires, en revanche, sont sans contact et présentent de nombreux avantages : ils excellent dans les opérations à grande vitesse, leur précision de positionnement peut être facilement augmentée jusqu’à un degré élevé de précision et ils ne nécessitent pas d’entretien.

2. Défis liés à l’utilisation des servomoteurs linéaires en tant qu’actionneurs

Les défis liés à l’application des servomoteurs linéaires aux machines-outils résident dans leur densité de puissance et leur contrôlabilité. Par rapport aux moteurs rotatifs et aux vis à billes conventionnels, il est plus difficile de contrôler le mouvement, et un haut niveau de technologie est nécessaire pour garantir une densité de sortie élevée.

Les innovations technologiques récentes des fabricants ont permis de relever ces défis, et les servomoteurs linéaires sont progressivement de plus en plus utilisés dans les machines-outils et les équipements industriels.

Qu’est-ce qu’un filtre à bruit ?

Les filtres à bruit sont des composants électroniques utilisés pour éliminer le bruit des alimentations et des signaux.

Ils sont utilisés dans de nombreux circuits électriques et électroniques. Lorsque la valeur du courant dans un câble de communication change, un champ magnétique est généré dans la zone environnante. Ce champ magnétique génère du bruit (signaux anormaux) dans le câble environnant.

La génération de bruit peut être évitée en installant des filtres à bruit. Notez que l’utilisation d’un équipement sans traitement du bruit peut entraîner des dysfonctionnements et des pannes.

Utilisations des filtres à bruit

Les filtres à bruit sont largement utilisés dans les équipements acoustiques et industriels. Voici quelques exemples d’utilisations des filtres à bruit :

• Prévention du bruit dans les haut-parleurs.
• Prévention du bruit à l’intérieur des équipements radio.
• Lignes d’alimentation des PLC, PC et serveurs.
• Circuits d’alimentation des onduleurs et des thyristors.

Principalement utilisés dans les équipements de réception où le bruit doit être évité et dans les équipements de sortie qui génèrent du bruit. Les haut-parleurs et les radios sont des équipements où l’effet du bruit doit être éliminé, des filtres à bruit sont installés sur les lignes de communication.

Les ordinateurs tels que les automates programmables veulent également éviter les dysfonctionnements causés par le bruit. C’est pourquoi des filtres à bruit sont parfois installés sur les lignes d’alimentation électrique et sur d’autres équipements. Les onduleurs et les thyristors, en revanche, sont des dispositifs générateurs de bruit.

Comme les variations de courant et de tension dans le circuit secondaire peuvent être brutales, le bruit généré est éliminé par lissage à l’aide d’un filtre à bruit. Pour lisser le courant généré, l’on utilise généralement un réacteur.

Principe des filtres à bruit

Le bruit est transmis de deux manières principales : le bruit de rayonnement, qui est rayonné directement dans l’espace depuis l’intérieur de l’équipement électronique, et le bruit conduit, qui est transmis par les lignes d’alimentation électrique et le câblage des circuits électroniques et provoque des interférences avec d’autres équipements électroniques.

Pour éviter ce bruit, un filtre passe-bas est utilisé pour couper les signaux à haute fréquence si la cause principale du bruit est la haute fréquence. En revanche, si le bruit est de basse fréquence, l’on utilise un filtre passe-haut qui coupe les basses fréquences.

Les inducteurs et les condensateurs sont les types de filtres passe-bas les plus courants. Les inducteurs ont une faible impédance pour les signaux à basse fréquence et une impédance élevée pour les signaux à haute fréquence. Par conséquent, l’insertion d’un inducteur en série dans un circuit permet aux composants du signal à basse fréquence de passer facilement, tandis que les composants à haute fréquence sont difficiles à traverser.

Les condensateurs, quant à eux, ont des propriétés opposées à celles des inducteurs. La combinaison d’un condensateur et d’une inductance permet d’obtenir un filtre à bruit qui coupe les basses et les hautes fréquences.

Comment choisir un filtre à bruit

Deux facteurs importants dans le choix d’un filtre à bruit sont la tension nominale et le courant nominal.

1. Tension nominale

Utilisez une tension inférieure à la tension nominale, tension de fonctionnement maximale, spécifiée pour chaque produit. Certains fabricants tiennent compte des fluctuations de tension et peuvent autoriser une utilisation à des tensions supérieures à la tension nominale.

2. Courant nominal

Comme pour la tension, chaque produit a sa propre limite supérieure pour la valeur du courant. En particulier, dans le cas du courant, les caractéristiques ont tendance à changer en fonction de la température ambiante. Il est donc nécessaire de vérifier au préalable l’environnement dans lequel le produit sera utilisé.

Lorsque la température ambiante augmente, le courant de charge admissible diminue progressivement. Pendant une courte période, un courant supérieur au niveau admissible n’entraînera pas de problèmes graves. Si le courant circule de manière répétée, il peut provoquer une panne. De plus, les alimentations en courant continu, par exemple, peuvent générer des courants d’appel, et les filtres à bruit doivent être sélectionnés en tenant compte de la valeur et de la durée du courant.

Autres informations sur les filtres à bruit

Précautions d’utilisation des filtres à bruit

Le câblage de mise à la terre est également important pour les filtres à bruit. Le fil de terre doit être aussi épais et court que possible. Si le fil de terre est long, une composante d’inductance peut agir et réduire les caractéristiques d’atténuation.

Il est également important de ne pas relier les câbles d’entrée et de sortie ensemble ou de les câbler à proximité l’un de l’autre. Si les câbles d’entrée et de sortie sont rapprochés, les composants de bruit à haute fréquence contourneront le filtre et l’effet de filtrage souhaité ne sera pas obtenu.

Qu’est-ce qu’un module de caméra ?

Un module de caméra est un dispositif industriel dont la structure est similaire à celle d’un appareil photo reflex mono-objectif grand public. Les modules de caméra peuvent être divisés en deux catégories : les objectifs et les caméras. Une pièce appelée monture relie l’objectif à la caméra, et les objectifs peuvent être interchangés à condition que la monture soit issue de la même norme. Il existe deux types d’éléments de caméra : CMOS et CCD. Il existe également deux types de méthodes de recadrage de l’image : l’obturateur global et l’obturateur roulant.

Utilisations des modules de caméra

Les modules de caméra de petite taille sont utilisés comme caméras dans les smartphones, les PC et les tablettes, ou dans les distributeurs automatiques de billets pour la reconnaissance faciale. Les modules de taille relativement importante sont utilisés comme caméras de sécurité, caméras embarquées et dans les équipements industriels à des fins d’inspection et de mesure.

Principe des modules de caméra

Dans les modules de caméra, la lumière qui entre par l’objectif est formée sur l’élément photographique et convertie en un signal électrique pour acquérir une image.
Il existe deux principaux types d’éléments photographiques, les CMOS et les CCD : les CMOS peuvent fonctionner avec une faible consommation d’énergie, tandis que les CCD disposent d’un obturateur global, qui sera décrit plus loin. Les deux capteurs convertissent la lumière entrant dans la photodiode en signaux électriques, qui sont ensuite convertis en signaux numériques stables avec suppression du bruit par CDS, AGC et ADS installés derrière la photodiode. Les signaux numériques sont restitués sous forme de données d’image par le moteur de traitement d’image.

La différence entre un obturateur global et un obturateur roulant est expliquée. Avec un obturateur global, la lumière entrant dans d’innombrables photodiodes est convertie en un signal électrique au même moment. Les volets roulants convertissent la lumière en signaux électriques dans une séquence en spirale. En principe, un obturateur roulant prend une photo d’un sujet qui se déplace rapidement, ce qui fait que le sujet est incliné et déformé. Les images acquises par le module caméra peuvent être en couleur ou monochromes. Dans un capteur de couleur, des photodiodes capables de distinguer une seule couleur parmi les trois couleurs que sont le bleu, le rouge et le vert sont disposées en un réseau imbriqué appelé capteur de Bayer. Une seule photodiode ne peut obtenir des informations que pour une seule couleur, mais en obtenant des informations des photodiodes environnantes responsables des autres couleurs, des informations pour les trois couleurs sont obtenues à partir d’une seule photodiode d’une manière pseudo-simulée.

Le marché des modules de caméra

Le marché mondial des modules de caméra affiche de bons résultats depuis 2020 et devrait continuer à croître à un rythme élevé.

Les caméras des smartphones et autres appareils mobiles ont commencé à évoluer vers des caméras multiples depuis 2015 environ, passant d’une caméra simple à des caméras doubles, triples et quadruples.

Outre l’amélioration de la qualité de l’image, de la mise au point automatique, du zoom et des fonctions grand angle, l’intégration de modules de caméra à capteur tels que ToF et LiDAR devrait continuer à se développer, notamment pour améliorer les performances de mise au point automatique dans les zones sombres, la précision de la reconnaissance des visages et l’utilisation dans les fonctions de réalité virtuelle (VR) et de réalité augmentée (AR).

Sur le marché de l’automobile, le nombre de caméras par véhicule augmente pour les systèmes avancés d’aide à la conduite (ADAS).

Dans les secteurs de l’électronique grand public et de l’industrie, la demande devrait également augmenter pour l’installation dans les produits intelligents, les robots assistants et les drones en raison du besoin d’économie de main-d’œuvre, de sécurité et d’éloignement.

L’évolution des lentilles qui composent les modules de caméra, l’utilisation de nouveaux matériaux et le développement de technologies telles que les MEMS (systèmes micro-électro-mécaniques) augmentent la valeur des modules de caméra.

Modules de caméra pour les applications automobiles

La demande de modules de caméra pour l’automobile évolue rapidement, passant d’applications de surveillance des angles morts périphériques, remplaçant les rétroviseurs classiques, par des applications de détection en raison de la demande croissante de systèmes avancés d’aide à la sécurité (ADAS) et des systèmes de conduite automatisée.

Associés aux technologies avancées d’optique, de traitement d’image et de communication, ils jouent un rôle majeur dans la réalisation d’une société automobile « sûre et sécurisée ».

Il existe une grande variété de modules de caméra embarqués, notamment :

• Les modules de caméra de surveillance avant
  Ils surveillent la situation dans le sens de la marche du véhicule et contribuent à une conduite sûre.
• Les modules de caméra pour les enregistreurs de conduite
  Utilisés pour enregistrer en permanence des images vidéo de la situation à l’avant et à l’intérieur du véhicule lorsque celui-ci est en mouvement ou à l’arrêt.
• Les modules de caméras de surveillance du conducteur
  Utilisés pour surveiller le conducteur pendant la conduite et pour les systèmes de prédiction des risques, tels que le fait de détourner le regard ou de s’endormir au volant.
• Les module de caméra panoramique
  Utilisé pour assurer la sécurité en éliminant les angles morts à 360° autour du véhicule.

Qu’est-ce qu’un alimentateur de pièces ?

Un alimentateur de pièces est un dispositif capable de fournir automatiquement des pièces sur une ligne de production en usine.

Ils sont également appelés chargeurs automatiques de pièces. Ils sont utilisés avec des systèmes automatisés tels que les machines d’assemblage, les machines d’emballage, les robots coopératifs et les machines d’inspection.

Ils font généralement vibrer les pièces de manière à ce que chaque pièce ayant une orientation différente puisse être alignée et fournie dans la même orientation. Cela permet d’exécuter efficacement divers processus tels que l’assemblage, l’emballage et le conditionnement.

Associées à des équipements de traitement d’images ou à l’intelligence artificielle, les pièces peuvent être inspectées en même temps ou combinées à des équipements du processus suivant. Cela contribue à améliorer la précision de l’opération et à réduire les coûts de personnel et d’installation.

Utilisations des alimentateurs de pièces

Les alimentateurs de pièces sont introduits pour améliorer l’efficacité de la production des usines. Ils sont utilisés dans la fabrication de composants mécaniques et électroniques, ainsi que dans l’industrie pharmaceutique et alimentaire. Les alimentateurs de pièces sont utilisés non seulement pour accroître l’efficacité opérationnelle en automatisant l’approvisionnement en pièces, mais aussi en combinaison avec des équipements de traitement d’images et l’intelligence artificielle.

L’objectif est d’alimenter automatiquement les pièces et de les inspecter simultanément, ce qui améliore la précision des opérations et la qualité des produits. Certains chargeurs de pièces fournissent plusieurs pièces assemblées, par exemple des rondelles et des boulons, tandis que d’autres démontent et fournissent des pièces assemblées.

Principe des alimentateurs de pièces

Les alimentateurs de pièces alignent les pièces en les faisant vibrer. La pièce qui fait vibrer les pièces est appelée élément vibrant ou oscillateur et constitue le cœur de l’alimentateur de pièces. La méthode de vibration est principalement électromagnétique, à l’aide d’un électro-aimant, et les vibrations générées sont amplifiées par un ressort à plaques pour générer des vibrations encore plus importantes.

D’autres méthodes incluent la méthode piézoélectrique, qui utilise des éléments piézoélectriques. Les pièces fournies sont d’abord placées dans un bol, qui est un conteneur pour les pièces, puis le bol est mis en vibration par un élément vibrant pour aligner les pièces. Les pièces alignées sont envoyées dans une goulotte et acheminées vers la machine pour le processus suivant.

Les pièces dans le bol sont contrôlées par un dispositif appelé trémie. La trémie détecte le nombre de pièces dans le bol et contrôle l’alimentation. Il existe différents types de trémies, notamment les trémies électromagnétiques, les trémies à convoyeur et les trémies à cylindre. Les trémies empêchent le remplissage excessif ou insuffisant des pièces dans le bol et stabilisent la capacité d’alimentation en pièces du chargeur de pièces.

Les alimentateurs de pièces sont conçus pour intégrer une variété de capteurs et de pièces optionnelles, ce qui permet de les personnaliser en fonction de différents objectifs.

Choix des alimentateurs de pièces

Différents types d’entraînement sont utilisés dans la section du bol du chargeur de pièces et le chargeur de pièces approprié doit être utilisé en fonction de la pièce.

Le type d’alimentateurs de pièces le plus courant est l’alimentateur de pièces électromagnétique, mais il en existe d’autres : les alimentateurs à moteur, les alimentateurs piézoélectriques et les alimentateurs à disques rotatifs composés. Chacun a ses propres avantages et inconvénients, il est donc très important de choisir l’alimentateur de pièces le plus approprié après avoir compris les conditions d’utilisation et les coûts.

Types d’alimentateurs de pièces

Il existe différents types d’alimentateurs de pièces, tels que les alimentateurs électromagnétiques, les alimentateurs à moteur, les alimentateurs piézoélectriques et les alimentateurs à disque rotatif composé, chacun d’entre eux ayant ses propres caractéristiques.

1. Alimentateurs de pièces électromagnétiques

Les alimentateurs de pièces électromagnétiques sont disponibles en demi-onde, en onde complète, en haute fréquence et en double mouvement.

• Systèmes à demi-onde : avec une fréquence d’oscillation de 3 000 à 3 600 vibrations par minute, ces systèmes ont une grande amplitude et une capacité de transport élevée, sont faciles à manipuler, sont souvent utilisés pour des pièces faciles à trier et sont plus rentables que les systèmes à pleine onde.
• Systèmes à ondes pleines : avec une fréquence de 6 000 à 7 200 vibrations par minute, ces systèmes ont une fréquence de vibration fine et conviennent donc aux pièces de petite taille ou difficiles à trier.
• Alimentateurs de pièces à haute fréquence : utilisent un contrôleur à inverseur pour générer une fréquence de vibration fine de 250 Hz à 350 Hz. Ils conviennent pour les pièces minuscules.
• Double mouvement : le double mouvement génère un mouvement elliptique en mettant en place deux systèmes de vibration, l’un horizontal et l’autre vertical. Les vibrations verticales et horizontales sont contrôlées séparément pour assurer une alimentation rapide et un transport en douceur. La direction des vibrations peut également être sélectionnée entre la verticale et l’horizontale.

2. Alimentateurs de pièces motorisés

Cet alimentateur de pièces est entraîné par un moteur en mouvement horizontal uniquement et se caractérise par un faible niveau sonore.

3. Alimentateurs piézoélectriques de pièces

Entraîné par un élément piézoélectrique. Ces alimentateurs de pièces ne nécessitent pas de réglage des vibrations et sont censés économiser de l’énergie.

4. Alimentateurs de pièces à disques rotatifs combinés

Cet alimentateur de pièces n’utilise pas de vibrations mais un disque rotatif qui fait tourner doucement les pièces pour les alimenter de manière alignée. Il est possible d’obtenir une alimentation à faible vibration, à faible bruit et à grande vitesse.

Qu’est-ce qu’un condensateur électrolytique à aluminium ?

Les condensateurs électrolytiques à l’aluminium sont de petits condensateurs à haute capacité qui utilisent l’oxyde d’aluminium comme diélectrique.

Le type humide utilise un électrolyte pour la cathode. Des types secs utilisant des solides tels que des polymères conducteurs aux performances améliorées sont également disponibles. En raison de leur faible prix et de leur grande polyvalence, ils sont utilisés dans de nombreux produits dotés de cartes électroniques, tels que les appareils ménagers et les ordinateurs personnels.

Utilisations des condensateurs électrolytiques à l’aluminium

Les condensateurs électrolytiques à l’aluminium sont utilisés dans de nombreux produits dotés de substrats électroniques dans des domaines très variés, notamment dans les secteurs de l’automobile, de l’électroménager et de l’équipement industriel : ils sont plus petits, ont une capacité plus élevée et sont moins chers que d’autres condensateurs. Les utilisations spécifiques sont les suivantes :

• Secteur automobile
  Unités de contrôle du moteur, systèmes avancés d’aide à la conduite, commandes d’airbags, autoradios, systèmes de navigation automobile.
• Appareils ménagers
  Téléviseurs, enregistreurs, appareils photo numériques, équipements audio, réfrigérateurs, machines à laver, climatiseurs, fours à micro-ondes, équipements d’éclairage, ordinateurs personnels, consoles de jeux pour la télévision.
• Domaine de l’équipement industriel
  Divers équipements de fabrication, conditionneurs d’énergie pour les énergies renouvelables.

Lorsqu’ils sont utilisés comme conditionneurs de puissance pour l’énergie régénérative, un grand nombre de condensateurs électrolytiques à l’aluminium de 10 à 100 sont utilisés. En raison de leur grande polyvalence, les exigences de performance des condensateurs condensateurs électrolytiques à l’aluminium augmentent d’année en année.

Principe des condensateurs électrolytiques à l’aluminium

Les condensateurs électrolytiques à l’aluminium utilisent une fine feuille d’aluminium pour l’anode et la cathode et de l’oxyde d’aluminium pour le diélectrique. L’oxyde d’aluminium se forme à la surface de la feuille d’aluminium par un processus d’oxydation électrochimique.

La surface de la feuille d’aluminium est rendue irrégulière par un processus de gravure afin d’augmenter la surface. La capacité d’un condensateur est exprimée par la formule suivante, qui est proportionnelle à la surface du diélectrique et inversement proportionnelle à son épaisseur. L’oxyde d’aluminium produit par les processus de gravure et de conversion chimique est donc un diélectrique ayant une capacité extrêmement élevée.

Capacité C = ε x S/d　
ε : permittivité diélectrique du diélectrique S : surface du diélectrique d : épaisseur du diélectrique

L’inconvénient du revêtement en oxyde d’aluminium est qu’il génère plus de courant de fuite que les autres condensateurs en raison du faible courant qui circule lorsqu’une tension est appliquée. Comme de l’électrolyte est utilisé dans la cathode interne des condensateurs électrolytiques à l’aluminium humides, il y a un risque de fuite d’électrolyte en cas de défaut.

Un autre inconvénient est la faible durabilité de l’électrolyte, qui peut être réduite en raison d’une fuite ou d’une évaporation de l’électrolyte. Les condensateurs électrolytiques à l’aluminium secs, en revanche, ne s’évaporent pas grâce à l’utilisation de polymères conducteurs dans la cathode interne et sont plus durables que les condensateurs humides.

Autres informations sur les condensateurs électrolytiques à l’aluminium

1. Durée de vie des condensateurs électrolytiques à l’aluminium

Parmi les composants électroniques, les condensateurs électrolytiques à l’aluminium de type humide sont connus pour avoir une durée de vie particulièrement courte : alors que les LSI nécessitent des dizaines de milliers d’heures de fonctionnement, un condensateur électrolytique à l’aluminium typique a une durée de vie de 2 000 heures à 85°C, ou de 5 000 heures à 105°C, même pour les condensateurs revendiquant une haute fiabilité.

La raison de cette courte durée de vie est la structure du condensateur électrolytique en aluminium, dans lequel l’électrolyte imprégné dans le papier isolant s’échappe progressivement de la partie en caoutchouc d’étanchéité au fil du temps. Au fur et à mesure que l’électrolyte s’échappe, la capacité diminue et l’ESR (résistance série équivalente) augmente.

La durée de vie d’un condensateur électrolytique en aluminium suit la loi d’Arrhenius, une formule de réaction chimique basée sur l’énergie thermique : lorsque le condensateur est en dessous de la température maximale de fonctionnement, et la durée de vie est approximativement doublée lorsque la température est inférieure de 10°C. Par conséquent, un condensateur électrolytique en aluminium ayant une durée de vie de 85°C/2 000 heures a une durée de vie de 4 000 heures s’il est utilisé à 75°C et de 8 000 heures s’il est utilisé à 65°C.

Les condensateurs électrolytiques en aluminium ont un ESR plus élevé que les autres condensateurs : lorsqu’un courant important circule pendant le fonctionnement, l’intérieur du condensateur génère de la chaleur. Cet échauffement entraîne une augmentation de la température du condensateur, ce qui favorise les fuites d’électrolyte et réduit la durée de vie.

2. Marquages de polarité sur les condensateurs électrolytiques à l’aluminium

Les condensateurs polarisés sont toujours marqués d’une manière ou d’une autre afin que la polarité puisse être facilement identifiée.

• Condensateurs électrolytiques verticaux
  En général, une ligne est apposée du côté du pôle négatif, au bas du corps. Le fil de l’anode est également raccourci.
• Condensateurs électrolytiques montés en surface
  La capacité et la tension de tenue sont indiquées sur la surface supérieure du condensateur électrolytique, et il y a une marque de couleur dans un coin. L’électrode située sous cette marque est l’électrode négative.
• Condensateurs axiaux plombés
  La ligne fléchée indique le fil de l’électrode négative. Le corps du condensateur électrolytique présente un creux, le côté avec ce creux est l’électrode positive.

Il est extrêmement important de vérifier le marquage de la polarité. Une installation incorrecte peut non seulement entraîner une défaillance du condensateur, mais aussi une inflammation.

Qu’est-ce qu’un mesureur de puissance optique ?

Un mesureur de puissance optique est un appareil permettant de mesurer l’intensité de la lumière.

Le nom “Mesureurs de puissance optique” est utilisé pour mesurer l’intensité de la lumière, en particulier pour les communications par fibre optique. Différents noms sont utilisés en fonction du type de lumière à mesurer et du système d’unités de mesure : puissancemètre laser, irradiancemètre, photomètre et illuminancemètre, pour ne citer que quelques exemples.

Outre les différents noms, les unités utilisées pour afficher les résultats des mesures diffèrent, mais elles ont toutes en commun de représenter l’intensité physique de la lumière.

Utilisations des mesureurs de puissance optique

Les mesureurs de puissance optique sont utilisés lorsque la valeur absolue de l’intensité lumineuse doit être mesurée avec précision.

Ils sont très polyvalents en tant que dispositif de mesure de l’intensité lumineuse et sont utilisés pour mesurer la sortie de diverses sources lumineuses, y compris les sources lumineuses de longueur d’onde de communication pour les communications par fibre optique et les sources lumineuses d’usage général telles que divers lasers et LED. Ils sont également d’un prix raisonnable et il en existe de nombreux types, petits et maniables, qui peuvent être utilisés non seulement en laboratoire, mais aussi sur divers autres sites.

La mesure de l’intensité de la lumière utilisée est très importante pour une manipulation sûre et correcte des sources laser. Par exemple, l’exposition à une lumière trop forte peut être toxique et dangereuse pour les organismes vivants en provoquant des lésions oculaires.

Principe des mesureurs de puissance optique

Le principe d’un mesureur de puissance optique repose sur l’utilisation de dispositifs de détection tels que les photodiodes et les biocapteurs. Ils utilisent l’effet photoélectrique pour convertir la valeur de l’intensité de la lumière mesurée en une mesure physique, telle qu’une valeur de courant ou un changement de température.

En général, un mesureur de puissance optique se compose d’un capteur à semi-conducteur pour mesurer l’intensité de la lumière et d’un indicateur de type affichage qui fournit les résultats. Les capteurs à semi-conducteurs utilisés comprennent les capteurs à photodiode, qui mesurent l’intensité lumineuse sous la forme d’une valeur de courant en utilisant l’effet photoélectrique, ainsi que les capteurs à thermopile et les capteurs pyroélectriques, qui mesurent le changement de température lorsque le capteur reçoit de la lumière.

Les capteurs à photodiode, en particulier, sont utilisés dans de nombreux mesureurs de puissance optique parce qu’ils peuvent convertir la quantité de photons reçue en une valeur de courant avec une grande linéarité.

L’efficacité de la conversion en valeur de courant et en variation de température dans ces capteurs dépend de la longueur d’onde à laquelle la lumière est reçue, de sorte que le capteur doit être correctement étalonné pour chaque longueur d’onde afin de garantir l’authenticité des résultats de la mesure. Dans certains cas, le signal peut être amplifié à l’aide d’un amplificateur d’entrée du capteur pour compenser les bandes de longueur d’onde moins sensibles.

Autres informations sur les mesureurs de puissance optique

1. A propos des longueurs d’onde optiques traitées par le wattmètre optique

Les mesureurs de puissance optique sont uniquement conçus pour mesurer l’intensité de la lumière et ne peuvent pas mesurer la longueur d’onde de la lumière. Bien que la longueur d’onde et l’intensité de la lumière soient affichées comme résultat de la mesure, il convient de noter que cette longueur d’onde n’est pas mesurée, ce qui signifie qu’elle utilise un étalonnage optimisé pour cette longueur d’onde, qui est défini par l’utilisateur lui-même en fonction de la mesure.

En général, les mesureurs de puissance optique peuvent sélectionner plusieurs longueurs d’onde dans la gamme de 400 nm à 700 nm de la lumière visible pour des utilisations telles que les disques Blue-ray et les DVD, par exemple, ou les longueurs d’onde des sources de lumière laser dans la gamme couramment utilisée de 1 300 nm à 1 550 nm pour les communications par fibre optique, Les types qui permettent de sélectionner plusieurs longueurs d’onde sont souvent traités en raison de la demande.

2. Points à noter lors de la mesure de la puissance optique

Les photodiodes, qui sont très couramment utilisées dans les mesureurs de puissance optique, fonctionnent sur le principe du photovoltaïque, ou de l’effet photoélectrique, dans l’absorption interbande provoquée par la lumière incidente sur la jonction PN d’un semi-conducteur.

Par exemple, les photodiodes à semi-conducteur composé InGaAs peuvent traiter des longueurs d’onde optiques allant de 800 nm à environ 1700 nm, tandis que les photodiodes Si peuvent traiter la lumière visible à partir de 400 nm.

Par conséquent, si l’on n’utilise pas un mesureur de puissance optique adapté à la longueur d’onde optique à mesurer, non seulement les valeurs seront inexactes, mais dans certains cas, l’évaluation risque d’être impossible. Lors de l’évaluation des communications par fibre optique, les longueurs d’onde peuvent fluctuer en raison des changements de température et des vibrations. Pour une évaluation précise, il est donc important de s’assurer que les longueurs d’onde mesurées sont cohérentes et que l’environnement est stable, exempt de température et de vibrations.

Qu’est-ce qu’un capteur d’images ?

Un capteur d’images est un composant qui convertit les informations lumineuses en signaux électriques.

Les capteurs d’images sont les composants CCD (dispositif à couplage de charge) et CMOS (semi-conducteur à oxyde métallique complémentaire) utilisés dans les appareils photo numériques et le matériel photographique.

Les capteurs d’images sont les yeux de la machine. Le nombre de pixels d’un capteur d’images utilisé dans un appareil photo fait référence au nombre total de capteurs d’images. Chaque capteur détecte l’intensité de la lumière, qui est quantifiée et traitée sous la forme d’un signal électrique.

Utilisations des capteurs d’images

Les capteurs d’images sont principalement utilisés dans les chaînes de production de produits en série. Ils sont utiles, par exemple, dans les lignes de production de composants automobiles, de produits alimentaires et médicaux, d’appareils électroniques, de cristaux liquides, de semi-conducteurs et de produits en plastique.

Le rôle des capteurs d’images est de remplacer l’inspection visuelle par l’œil humain. Par exemple, ils sont utilisés dans les inspections de présence/absence pour compter les quantités et vérifier s’il manque des articles, et dans les inspections visuelles pour vérifier s’il y a des rayures et des défauts.

En combinaison avec une technologie avancée d’analyse d’images, ils permettent également l’identification de caractères (OCR : Optical Character Recognition) et la mesure tridimensionnelle. Les capteurs d’images sont également utilisés dans les systèmes de conduite automatique des véhicules et resteront des dispositifs essentiels à l’avenir.

Principe des capteurs d’images

L’élément sensible à la lumière (photodiode) est au cœur d’un capteur d’images. Ce semi-conducteur détecte l’intensité de la lumière et la stocke sous forme de charge électrique. Lorsque la lumière frappe la photodiode, une quantité d’électrons proportionnelle à l’intensité de la lumière est produite.

Le principe de base des capteurs d’images est d’utiliser les propriétés du semi-conducteur pour stocker les électrons et quantifier la quantité d’électrons. Dans les capteurs d’images, il existe des dispositifs basés sur différents principes, selon la manière dont les électrons stockés dans l’élément sensible à la lumière sont convertis en un signal. Les principaux dispositifs sont les CCD et les CMOS.

Dans les CCD, la charge est convertie en un signal électrique au moyen d’une voie de transfert CCD. Dans les CMOS, chaque photodétecteur possède son propre circuit d’amplification : la charge peut être transférée sans devoir passer par plusieurs photodétecteurs.

Les CMOS présentent l’avantage d’une faible consommation d’énergie et d’une grande vitesse de traitement, car ils sont pilotés par un seul dispositif. Il attire également l’attention pour ses coûts de fabrication inférieurs à ceux des CCD.

Autres informations sur les capteurs d’images

1. Tailles des capteurs d’images

Les capteurs d’images existent en plusieurs tailles. La qualité de l’image s’améliore généralement avec l’augmentation de la taille du capteur. En effet, plus le capteur est grand, plus il peut capter de lumière.

La gamme de lumière pouvant être capturée, c’est-à-dire la gamme dynamique, augmente, ce qui signifie que les images peuvent être capturées avec moins de blancs et de noirs gonflés. Plus la taille d’un capteur d’images est grande pour un même nombre de pixels, meilleure est la qualité de l’image. En effet, la surface sensible à la lumière par pixel est plus grande, ce qui a également pour effet de réduire le bruit.

2. Rôle de l’éclairage dans les capteurs d’images

L’éclairage est un dispositif qui interpole le capteur d’images pour la FA. L’éclairage est nécessaire pour que le capteur d’images puisse détecter la pièce de manière stable sans être affecté par la lumière ambiante. Les trois méthodes d’éclairage les plus courantes sont les suivantes :

Méthode orthoréflective
Cette méthode consiste à éclairer la pièce en diagonale et à capturer l’image réfléchie sur la surface de la pièce. Cette méthode permet d’obtenir plus facilement un contraste entre les parties planes et irrégulières d’une pièce, telle qu’une plaque métallique aux surfaces irrégulières.

Méthode par transmission
Cette méthode permet d’éclairer la pièce par l’arrière et de capturer l’image à partir de la surface. Les contours des pièces de forme complexe peuvent être imagés avec plus de précision.

Méthode d’éclairage coaxial
Il s’agit d’une méthode dans laquelle l’axe optique de l’éclairage irradiant la pièce et l’axe optique de la caméra sont coaxiaux. L’ensemble de la pièce peut être éclairé de manière uniforme et les ombres peuvent être minimisées.

3. Prix du capteur d’images

Le prix d’un capteur d’images est déterminé par le champ de vision et la précision.

Champ de vision
En règle générale, plus le nombre de pixels d’un capteur d’images est élevé, plus il peut détecter de détails. Plus le nombre de pixels est élevé, plus la taille du capteur est importante et plus son prix est élevé.

Le temps de traitement tend également à augmenter car le transfert des données prend plus de temps. Il est important de choisir un capteur qui corresponde au tact du système utilisé.

Précision
Les capteurs d’images à plus grand nombre de pixels sont plus précis. En fonction de l’objet à détecter, un capteur monochrome ou un capteur couleur est nécessaire, les caméras couleur étant plus chères.

Qu’est-ce qu’un porte-fusible ?

Un porte-fusible est un appareil permettant de fixer un fusible sur un circuit électrique.

Il se compose d’une pince de fixation et d’une borne de raccordement au circuit électrique. Il est conçu pour remplacer facilement les fusibles.

Les fusibles sont utilisés pour éviter les pannes d’équipement dues à des surintensités. L’adéquation dépend du matériau du fusible et de sa composition, et est choisie en fonction de la situation.

Utilisations des porte-fusibles

Les porte-fusibles sont largement utilisés pour améliorer la protection des circuits électriques. Voici quelques exemples d’utilisations des porte-fusibles :

• Téléviseurs et autres appareils ménagers.
• Appareils d’éclairage domestiques ou industriels.
• Équipements embarqués pour l’audio automobile et l’ETC.

De nombreux appareils électroménagers utilisent également des porte-fusibles, qui assurent la sécurité en faisant sauter un fusible pour protéger le circuit électrique en cas d’anomalie. Les porte-fusibles sont également très utilisés dans les produits automobiles pour protéger les circuits électriques du véhicule, souvent dans les éclairages à LED et les cartes électroniques de haute précision.

Principe des porte-fusibles

Le principe des porte-fusibles est étroitement lié à celui des fusibles. Les fusibles sont dans un état de faible résistance pour alimenter un circuit dans des conditions normales. Toutefois, si le courant devient anormalement élevé, la dilatation thermique du fusible peut le faire sauter et interrompre le circuit.

Un porte-fusible est un dispositif utilisé pour fixer ce fusible au circuit. Il comporte une pince pour fixer le fusible et une borne pour connecter le circuit électrique.

Le fusible est inséré dans le porte-fusible relié au circuit. Les porte-fusibles sont disponibles en différentes gammes et la taille est choisie en fonction de la taille du fusible.

Types de porte-fusibles

Il existe différents types de porte-fusibles pour différentes situations. Voici quelques exemples de types de Porte-Fusibles.

1. Montage sur panneau

Les porte-fusibles montés sur panneau sont des porte-fusibles fixés au panneau. Ils sont généralement fixés au panneau en perçant des trous, et le fusible y est inséré. Il existe différents types de porte-fusibles montés sur panneau sur le marché, notamment ceux qui sont munis de vis de montage et ceux qui sont fixés au panneau à l’aide de clips.

2. En ligne

Il s’agit de porte-fusibles utilisés directement dans le circuit électrique. Différents types sont disponibles, tels que ceux dans lesquels le fusible est enfiché et ceux qui peuvent être activés et désactivés comme un interrupteur. Les types en ligne offrent également une variété de méthodes de connexion telles que les trous de passage et les fils conducteurs.

3. Trou de passage

Porte-fusibles avec bornes à trous de passage. Comme le fusible est monté à travers un trou de passage, la surface de contact entre le fusible et le porte-fusibles est importante. Cela présente l’avantage d’une faible résistance de contact et d’une grande fiabilité.

4. Type à pince

Ce type de porte-fusibles utilise un clip pour maintenir le fusible en place. Au lieu d’insérer le fusible, le clip est ouvert et le fusible est encliqueté. L’avantage est que le fusible peut être facilement retiré et remplacé.

5. Boîte à fusibles

Porte-fusibles en forme de boîte pour le stockage des fusibles. La boîte de rangement du fusible et les bornes de raccordement du fusible au circuit électrique sont intégrées. Ils sont étanches à la poussière et à l’eau, ce qui permet de les utiliser à l’extérieur.

Comment choisir un porte-fusibles

Lorsque vous choisissez un porte-fusible, tenez compte de la taille, du type, de l’intensité du courant et de la méthode de connexion.

1. Taille

Tout d’abord, vous devez choisir un porte-fusible dont la taille correspond à celle du fusible. Cette correspondance est essentielle, car les fusibles sont montés dans les porte-fusibles.

2. Type

Il est également nécessaire de sélectionner le produit approprié parmi une grande variété de types. Sélectionnez le porte-fusibles correspondant au type de fusible. Si le fusible et le porte-fusibles sont mal assortis, ils ne peuvent pas être correctement introduits dans le circuit électrique.

3. Intensité nominale

Sélectionnez ensuite le courant nominal, choisissez le fusible approprié pour le courant et installez-le dans le porte-fusibles.

4. Méthode de raccordement

En fonction du type de câblage à raccorder à la partie terminale du porte-fusibles, choisissez un porte-fusibles avec le mode de raccordement approprié.

Qu’est-ce qu’une sonde haute tension ?

Les sondes haute tension sont des sondes passives capables de mesurer des tensions élevées.

Dans les mesures de haute tension dépassant plusieurs centaines de volts, les sondes haute tension standards tombent en panne et ne peuvent pas être utilisées. Les sondes à usage général ont des difficultés à gérer les hautes fréquences et les hautes tensions. En revanche, les sondes haute tension peuvent mesurer des tensions allant de plusieurs milliers à plusieurs dizaines de milliers de volts et sont des sondes passives dédiées aux hautes tensions.

Les sondes haute tensions ont utilisées, par exemple, pour mesurer des formes d’onde de tension en les connectant à des oscilloscopes ou à des instruments de mesure dédiés. Lors de la mesure de tensions importantes à des fréquences élevées, la sonde s’échauffe rapidement, il faut donc veiller à éviter les brûlures et les chocs électriques.

Utilisations des sondes haute tension

Les sondes haute tension sont utilisées pour mesurer les formes d’onde de tensions élevées de plusieurs centaines de volts ou plus. Elles sont souvent utilisées pour mesurer les signaux dans les pilotes de moteur, les alimentations à découpage, les onduleurs et les convertisseurs utilisant des dispositifs de puissance tels que les IGBT (transistors bipolaires à grille isolée).

Elles sont également souvent utilisées lorsque des charges à haute tension sont possibles, comme dans les circuits à courant continu, par exemple pour mesurer la tension de l’anode des tubes cathodiques. Parmi les autres utilisations, citons les inspections de sécurité des installations photovoltaïques, telles que les méga-centrales solaires, sans interruption du réseau, et les mesures des systèmes électriques à haute tension utilisés dans les véhicules hybrides et électriques.

Lors du choix d’une sonde, la bande de fréquence, la résistance d’entrée, la capacité d’entrée, la plage de tension de fonctionnement et le modèle d’oscilloscope correspondant sont pris en compte.

Principe des sondes haute tension

Les sondes haute tension mesurent les tensions élevées en les divisant par le rapport entre la résistance interne de l’oscilloscope ou d’un autre instrument de mesure et la résistance d’amplification de la sonde. Pour mesurer des tensions élevées, l’on utilise des sondes haute tension avec un rapport d’atténuation de 100:1 ou 1 000:1.

La sonde sert à relier physiquement et électriquement le point de test, c’est-à-dire la source du signal, à l’oscilloscope. La tension maximale admissible de la sonde de tension doit être vérifiée car elle a tendance à diminuer avec l’augmentation de la fréquence.

Plus précisément, la sonde est placée entre la borne d’entrée et l’entrée de l’oscilloscope et mesure la forme d’onde qui la traverse. Lors de la mesure de signaux à haute fréquence, la capacité d’entrée devient une charge et affecte le signal, mais en la connectant par l’intermédiaire d’une sonde ayant un rapport d’atténuation élevé, il est possible de mesurer une forme d’onde plus précise.

Structure des sondes haute tension

La structure des sondes haute tension varie en fonction de la plage de tension à mesurer. Les produits d’environ 25 KV DC vendus par les fabricants d’oscilloscopes peuvent être manipulés de la même manière que les sondes générales.

Les sondes haute tension se composent d’un corps de sonde, d’une boîte d’adaptation et d’un câble les reliant. L’intérieur de la sonde est rempli d’huile isolante ou de gaz pour augmenter la résistance à la tension. La résistance d’entrée du corps de la sonde dépend de l’atténuation de l’atténuateur, mais une valeur élevée de 100 à 1 500 MΩ est utilisée.

La boîte d’adaptation effectue la compensation de phase et la procédure de réglage est plus complexe que pour les sondes passives normales en raison de l’atténuation importante de l’atténuateur et de l’utilisation de longs câbles. Dans certains cas, les fabricants de sondes haute tension les livrent réglées et interdisent tout réglage par l’utilisateur.

Autres informations sur les sondes haute tension

1. Mesures de sécurité pour les sondes haute tension

Les sondes haute tension manipulent des tensions élevées, c’est pourquoi diverses mesures de sécurité sont prises :

• Des câbles longs (3 m à 10 m) sont disponibles afin que le système testé puisse être mesuré à distance en raison des hautes tensions.
• Les sondes conçues pour être tenues à la main sont munies d’un large anneau de protection afin d’éviter toute décharge sur le corps humain. Le corps de la sonde, conçu pour être fixé, est également pourvu d’une borne pour la mise à la terre de la sonde elle-même.
• Les précautions de manipulation sont également importantes. Par exemple, lors de la mesure de tensions à haute fréquence, le diagramme caractéristique du fabricant doit être parfaitement compris, car plus la fréquence est élevée, plus la tension admissible de la sonde est faible. De même, si la borne de terre de la sonde est déconnectée, des tensions élevées sont appliquées aux bornes d’entrée et au boîtier, ce qui peut être dangereux.

2. Sondes d’isolement

Les sondes isolées sont celles dans lesquelles seule la sonde est flottante. Elle est isolée électriquement du corps de l’oscilloscope.

Il existe deux façons d’isoler la sonde : soit un transformateur est utilisé pour séparer la pointe de la sonde de l’oscilloscope, soit le signal électrique reçu à la pointe de la sonde est converti en un signal sondes optiques, transmis via une fibre optique et retourné au signal d’origine du côté du récepteur. Dans les deux cas, il n’y a pas de continuité électrique entre la sonde et l’oscilloscope et ils sont isolés l’un de l’autre, mais les signaux détectés par la sonde sont transmis du côté de l’oscilloscope.

Grâce à cette configuration, l’oscilloscope lui-même, lorsqu’il est correctement mis à la terre, n’a aucun effet sur le signal du circuit testé, qui est appliqué entre la pointe de la sonde isolée et le fil de terre. Ainsi, même si le circuit testé présente des tensions de mode commun très élevées, la sonde d’isolement peut être utilisée pour mesurer uniquement la tension différentielle entre la pointe et le fil de terre.

Qu’est-ce qu’une sonde optique ?

Les sondes optiques sont des sondes électrolytiques qui pallient les inconvénients des sondes électrolytiques classiques et conservent la partie capteur sans éléments métalliques.

Elles utilisent les effets de l’électrotechnique pour effectuer des mesures et des évaluations précises. Elles se caractérisent notamment par la nature non invasive de la fibre optique, qui ne perturbe pas le champ électrique et ne capte pas de bruit. La tête du capteur est petite et ne nécessite pas d’alimentation. De nombreuses informations peuvent être mesurées, telles que la fréquence, la phase et l’intensité ; et il n’y a pas d’interférences, même en présence de métal.

Utilisations des sondes optiques

Les sondes optiques sont également utilisées dans les contrôleurs, les oscilloscopes et les endoscopes. Elles peuvent également être utilisées pour mesurer un large éventail d’informations à des fins d’investigation et d’analyse par des moyens optiques.

Les applications de mesure sont les suivantes :

1. Mesure du débit d’absorption spécifique (DAS)

Il s’agit d’une mesure de la quantité d’énergie absorbée par le corps humain lorsqu’il est exposé à un rayonnement électromagnétique de fréquence supérieure à 100 kHz. La mesure est basée sur des normes et doit être effectuée sur ce que l’on appelle un fantôme, dont les caractéristiques électriques sont identiques à celles du corps humain.

Lorsque de petits appareils sans fil tels que les smartphones sont utilisés à proximité du corps humain, l’absorption d’énergie se produit dans des parties spécifiques du corps humain.

2. Mesure du plasma

Ce système est également utilisé pour mesurer le plasma, qui est généré par l’application d’un champ électrique puissant à un gaz contenant des particules chargées. Les sondes optiques permettent de mesurer les champs électriques générés localement.

3. Imagerie par résonance magnétique (IRM)

Les sondes optiques sont utilisées pour mesurer l’exposition humaine aux champs électromagnétiques. Des mesures sont nécessaires sous des champs magnétiques très puissants, qui peuvent être mesurés avec précision à l’aide de sondes optiques.

Les sondes optiques sont également utilisées pour mesurer les champs électriques pulsés et ultra-forts dans le cadre de la conception CEM et pour valider les modèles de simulation.

Principe des sondes optiques

1. L’effet Pockels

Les sondes de champ électrique utilisent des cristaux EO avec l’effet Pockels dans leur tête. L’effet Pockels est un phénomène dans lequel l’indice de réfraction d’un matériau change en raison d’une modification du taux de polarisation à l’intérieur du matériau lorsqu’une tension externe est appliquée au matériau.

Lorsqu’aucun champ électrique n’est appliqué, la lumière incidente sur un cristal EO est réfléchie tout en conservant son état de polarisation. Cependant, lorsqu’un champ électrique est appliqué, l’indice de réfraction du cristal d’OE change et l’état de polarisation de la lumière incidente change et la lumière revient.

En mesurant l’intensité de la lumière dans l’état de polarisation à l’aide d’un analyseur, l’on peut obtenir un signal proportionnel à l’intensité du champ électrique.

2. Influence sur le champ électrique à mesurer

Les antennes dipôles sont parfois utilisées dans les sondes de champ électrique, mais pas dans les sondes optiques. Les antennes dipôles ont une structure avec deux conducteurs droits à l’extrémité d’un câble et sont constituées d’éléments métalliques. Cela perturbe les ondes radio en raison de la diffusion de la sonde de champ.

Les sondes optiques utilisent des cristaux dans la section du capteur au lieu d’antennes dipôles, etc., sans affecter le champ électrique à mesurer.

Composition de la sonde optique

Outre le cristal OE, les composants de la pointe comprennent la fibre optique, la virole, la lentille du collimateur et le film diélectrique réfléchissant.

1. Cristaux d’OE

Les cristaux EO ont une taille d’environ 1 mm de côté. Sachant que la longueur d’antenne des sondes de champ utilisant des antennes dipôles est de plusieurs centimètres à plusieurs dizaines de centimètres, leur petite structure permet de mesurer des zones minuscules.

2. Fibres optiques

Une fibre optique est connectée au cristal EO par l’intermédiaire d’une lentille collimatrice et d’une virole. La sonde optique n’est pas affectée par le bruit car le signal est transmis par une fibre optique.

Il est ainsi possible de convertir des signaux de tension en signaux optiques pour les transmettre sur de longues distances, indépendamment de la fréquence.

3. Revêtements diélectriques réfléchissants

Des films diélectriques réfléchissants sont fixés à la pointe du cristal EO. Lors de la mesure des champs électriques, la lumière polarisée linéairement générée par une source lumineuse est incidente sur le cristal EO et la lumière renvoyée par le film diélectrique réfléchissant est mesurée.

La lumière réfléchie par la sonde optique est convertie en un signal électrique par une photodiode et amplifiée par un amplificateur différentiel. Le signal électrique de sortie est proportionnel au changement de polarisation.

L’intensité et la phase du champ électrique sont calculées à l’aide d’un analyseur de spectre ou d’un appareil similaire.