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Qu’est-ce qu’une sonde de courant ?

Une sonde de courant est une sonde permettant de mesurer le courant directement sur un oscilloscope.

La forme d’onde du courant est observée en serrant le câble avec la tête où circule le courant à mesurer. Une pince de mesure est un instrument conçu pour mesurer le courant circulant dans un câble sans couper ce dernier.

Le principal avantage est que le courant peut être mesuré pendant que l’éclairage ou l’équipement fonctionne normalement, puisqu’il n’est pas nécessaire de couper le câble à chaque fois qu’une mesure est effectuée. Comme les pinces de mesure, les sondes de courant peuvent également observer les formes d’onde du courant sans débrancher les câbles.

Utilisations des sondes de courant

Les sondes de courant sont utilisées pour observer les formes d’ondes de courant avec les oscilloscopes. Les utilisations comprennent la mesure du courant dans les équipements industriels et électroniques. Les cas spécifiques vont de la mesure des courants dans les onduleurs, des courants de charge dans les moteurs et les alimentations à découpage à l’évaluation des circuits de commande des éclairages à LED.

En fonction de l’ampleur du courant et de l’utilisation, différents modèles sont disponibles, notamment pour les grands courants, les petits courants et les courants à grande vitesse. Il existe également des sondes de courant pour les courants continus et alternatifs, et des sondes de courant uniquement alternatif qui ne peuvent mesurer que les courants alternatifs.

Principe des sondes de courant

Les sondes de courant utilisent le flux magnétique généré lorsque le courant circule dans un câble d’alimentation. Ainsi, contrairement à l’insertion d’un ampèremètre, elles peuvent effectuer des mesures sans déconnecter le circuit testé. La tête de la sonde de courant, la partie qui serre le câble, est constituée d’un matériau magnétique à haute perméabilité, matériau à base de fer tel que le Permalloy, similaire au noyau d’un transformateur, afin de piéger le flux magnétique généré par le câble.

Cependant, la méthode de détection du flux magnétique diffère entre les sondes de courant AC uniquement et les sondes de courant AC/DC à double usage.

1. Sondes de courant alternatif (CA)

Un transformateur est capable de convertir un courant alternatif appliqué au primaire en une tension ou un courant du côté secondaire, en fonction du rapport de transformation. Dans une sonde de courant, un câble transportant un courant alternatif est placé dans l’espace délimité par le noyau, qui agit de la même manière que l’enroulement primaire du transformateur.

Le noyau est également enroulé avec une bobine correspondant à l’enroulement secondaire. La valeur du courant circulant dans le câble peut être déterminée à partir des tensions apparaissant à ses deux extrémités en réponse aux variations du flux magnétique dans le noyau. Cette méthode est principalement utilisée dans les sondes de courant dédiées au courant alternatif.

Cependant, en courant continu, aucune tension n’apparaît dans l’enroulement secondaire car il n’y a pas de variation du flux magnétique. Par conséquent, la méthode ci-dessus utilisant le principe du transformateur ne peut pas être utilisée.

2. Sondes de courant alternatif-direct

Les sondes à double usage alternatif-direct, qui peuvent également mesurer des courants continus, utilisent une tête avec un élément Hall intégré à l’intérieur du noyau. L’élément Hall délivre une tension correspondant à la densité de flux magnétique due à l’effet Hall pour les courants continus et alternatifs. Lorsque cette tension est introduite aux bornes de l’oscilloscope, la valeur du courant est affichée à l’écran.

Informations complémentaires sur la sonde de courant

1. Réglage de la sonde de courant

Lors de l’utilisation de la sonde de courant, il y a deux choses qui doivent être réglées avant d’utiliser la sonde de courant :

Annulation du décalage
Bien que les sondes de courant AC-DC soient faciles à utiliser car elles peuvent mesurer du DC à 120 MHz AC, un décalage DC est inévitable car un élément Hall est utilisé pour la détection du courant. Sa sortie est amplifiée par un amplificateur DC et connectée à la borne d’entrée de l’oscilloscope. Il est donc nécessaire d’annuler ce décalage pour obtenir des mesures précises.

La procédure est la suivante :

1. Démagnétiser le noyau à l’extrémité de la sonde pour éliminer tout magnétisme résiduel.
2. Utiliser la fonction de réglage de la tension d’offset pour ajuster l’affichage de l’oscilloscope de manière à ce qu’il indique 0 A.
3. Après ce réglage, la sonde de courant est fixée au circuit testé. Cependant, la procédure ci-dessus doit être répétée de temps en temps, car le décalage DC fluctue progressivement et la position 0A change sur une longue période de temps au fur et à mesure que la mesure se poursuit.

Réglage de l’obliquité
Lorsque des formes d’onde de courant et de tension sont observées simultanément à l’aide de sondes de courant et de tension, comme la mesure de puissance dans un circuit de puissance, il est nécessaire d’ajuster la phase des formes d’onde des signaux. C’est ce que l’on appelle le réglage du skew car le temps de retard des signaux arrivant au corps de l’oscilloscope diffère pour chaque sonde. Il existe des dispositifs d’ajustement tels que les dispositifs de désalignement pour les mesures de puissance, qui peuvent être utilisés pour ajuster la phase entre les sondes.

2. Ce qui doit être mesuré avec les sondes de courant alternatif

Comme indiqué ci-dessus, les sondes de courant alternatif utilisent le principe du transformateur pour détecter le courant circulant dans le circuit testé. Toutefois, l’on observe que la forme d’onde est faible pour les courants de basse fréquence. En particulier, la forme d’onde des signaux d’impulsion à faible vitesse est déformée en raison de l’affaissement.

Il est donc important de choisir une sonde de courant CA/CC à double usage lors de la mesure de signaux à basse fréquence contenant du courant continu.

3. Réponse en fréquence des sondes de courant

L’ampleur du courant pouvant être traité par une sonde de courant dépend de sa fréquence, le courant mesurable diminuant à mesure que la fréquence augmente. Cela s’explique par le fait que plus la fréquence est élevée, plus la chaleur générée dans le noyau et le transformateur est importante.

Le modèle de sonde à utiliser doit être choisi en fonction de la fréquence du courant à mesurer.

4. Effet de l’impédance d’insertion

La fixation d’une sonde de courant sur le circuit testé implique l’insertion d’une petite impédance dans le circuit testé. L’effet de cette impédance sur le circuit est si faible qu’il peut normalement être ignoré.

Toutefois, si la ligne parcourue par le courant est enroulée plusieurs fois autour du noyau afin de mesurer de faibles courants, l’impédance susmentionnée devient deux fois plus grande que le nombre d’enroulements et est donc plus susceptible d’affecter le circuit testé.

Qu’est-ce qu’un capteur de température sans contact ?

Les capteurs de température sans contact sont des capteurs capables de détecter la température sans être directement attachés à l’objet mesuré.

Ils utilisent le rayonnement infrarouge émis par un objet ou diffusé par des neutrons incidents. La plupart des capteurs de température sans contact disponibles sur le marché utilisent le rayonnement infrarouge. Le rayonnement infrarouge est détecté à l’aide d’un élément sensible et l’émissivité est utilisée pour calculer la température de l’objet mesuré. L’émissivité est la quantité de rayonnement infrarouge par rapport à la température de surface déterminée pour chaque objet. Elle est nécessaire lors de l’utilisation de capteurs de température sans contact.

Les capteurs sans contact ont une plage ou une distance spécifique sur laquelle ils peuvent mesurer, appelée diamètre du spot. Plus le diamètre du spot est petit par rapport à l’objet ou à la personne mesurée, plus la température peut être mesurée de manière stable. De plus, lors de la mesure d’objets à haute température, il est nécessaire de prendre des mesures telles que le refroidissement du capteur de température sans contact. Il s’agit d’éviter qu’il ne soit endommagé par la chaleur générée par le capteur de température sans contact lui-même.

Utilisations des capteurs de température sans contact

Les capteurs de température sans contact sont utilisés dans un large éventail d’utilisations, de la vie quotidienne aux secteurs industriels. Voici quelques exemples d’utilisations des capteurs de température sans contact :

• Mesure de la température des aliments pendant les processus de cuisson dans les usines alimentaires.
• Mesure de la température pour déterminer le degré de séchage des produits industriels après la peinture.
• Mesure de la répartition de la température des produits sur un tour.
• Mesure de la température corporelle.

Ils sont employés dans des situations où il est difficile ou impossible d’effectuer des mesures à l’aide de capteurs de température à contact, par exemple sur des objets en mouvement ou en rotation.

Ils servent aussi à mesurer la température corporelle. Ils sont utilisés dans de nombreuses situations, par exemple dans les restaurants et sur le lieu de travail dans les bureaux. Par rapport aux thermomètres de contact qui sont insérés sous le bras, les avantages sont que la mesure de la température est plus rapide et plus hygiénique. Il n’est en effet pas nécessaire de désinfecter le thermomètre à chaque fois après utilisation.

En revanche, comme ils utilisent le rayonnement infrarouge, ils sont fortement influencés par l’environnement extérieur, comme la température ambiante et la lumière du soleil. Ils sont également moins précis que les capteurs de contact. Il est nécessaire d’apporter des ajustements à la méthode de calcul de la température et aux conditions environnementales tout en tenant compte de l’endroit où le capteur sans contact est réellement utilisé.

Principe des capteurs de température sans contact

Les capteurs de température sans contact utilisant le rayonnement infrarouge se composent d’une lentille de condensation, d’une thermopile, d’un amplificateur et d’une unité arithmétique. La mesure de la température s’effectue dans l’ordre suivant :

1. Collecte de la lumière infrarouge

Le rayonnement infrarouge est une lumière invisible dans la gamme de fréquences de 0,7 à 1 000 µm. Dans cette gamme de fréquences, seules les fréquences comprises entre 0,7 µm et 20 µm sont utilisées pour les mesures pratiques de température.

Cette lumière est focalisée à l’aide d’une lentille de focalisation infrarouge. La focalisation de la lumière infrarouge dans la gamme de longueurs d’onde détectable par la thermopile permet d’améliorer la précision de la mesure.

2. Conversion en signaux électriques

Les thermopiles sont utilisées pour convertir les rayons infrarouges en signaux électriques. La thermopile est un élément de détection infrarouge qui émet un signal électrique en fonction de la température chauffée par les rayons infrarouges.

Dans la thermopile, plusieurs thermocouples sont connectés en série, la jonction chaude étant orientée vers le centre. Une membrane absorbant les infrarouges est placée au centre, là où la jonction chaude est orientée. La lumière collectée par la lentille ne frappe que la jonction chaude, créant ainsi une différence de température avec la jonction froide à l’extérieur. Cela crée une différence de tension due à l’effet Seebeck et permet de mesurer la température.

3. Amplification du signal électrique

Un amplificateur est utilisé pour amplifier les signaux électriques émis par la thermopile. L’amplification permet une détection plus précise.

4. Calcul de la température à partir de l’émissivité

Une correction est effectuée pour calculer la température de l’objet à mesurer. L’émissivité est utilisée pour la correction. L’émissivité est le rapport entre la quantité de rayonnement infrarouge émise et la température de surface d’un objet, qui est constant pour chaque objet.

La température de l’objet à mesurer est calculée en utilisant la quantité de rayonnement infrarouge détectée à partir des signaux électriques convertis par la thermopile et l’émissivité de l’objet à mesurer, qui est mesurée à l’avance.

Types de température sans contact

Les capteurs de température sans contact peuvent être classés en deux grandes catégories : les capteurs portables et les capteurs installés.

1. Type portable

Le capteur est tenu dans la main d’une personne et mesure la température. Comme il ne nécessite pas d’alimentation électrique, il peut être facilement transporté. Il est léger, compact et souvent bon marché, coûtant de quelques dizaines d’euros à plusieurs centaines d’euros.

2. Type d’installation

La température peut être mesurée automatiquement, sans intervention humaine, lorsque l’objet à mesurer passe devant l’appareil. De nombreux produits combinent une caméra thermographique et d’autres équipements. Il sont souvent coûteux, de plusieurs milliers d’euros à plusieurs milliers d’euros. Il n’est pas nécessaire de toucher l’instrument pour effectuer la mesure. Selon l’instrument, les mesures peuvent être effectuées à une distance de 0,5 à 1,5 m.

Qu’est-ce qu’un joint d’étanchéité ?

Un joint (en anglais : Gasket) est un composant ou un matériau utilisé dans les équipements, les structures et les tuyauteries pour maintenir l’étanchéité et l’imperméabilité afin d’empêcher les fuites de fluides internes et d’autres substances.

À des fins d’étanchéité générale, il existe des joints et des garnitures, les joints étant principalement utilisés pour les pièces “immobiles” ou “non mobiles”. En revanche, les garnitures sont principalement utilisées pour les pièces “mobiles” ou “en mouvement”.

Utilisations des joints d’étanchéité

Les joints d’étanchéité sont utilisés pour remplir et étancher les espaces dans les zones plates telles que les brides de tuyaux, les joints de machines et les couvercles. La raison principale est d’empêcher les fuites de fluides internes en maintenant et en scellant un joint étanche, mais ils sont également utilisés pour empêcher les corps étrangers de pénétrer par les interstices des surfaces de joint.

En général, les joints d’étanchéité sont insérés entre les surfaces des joints et serrés avec des vis ou des boulons pour augmenter l’étanchéité par la pression de la surface.

Principe des joints d’étanchéité

Les joints sont insérés entre les joints des brides de tuyauterie ou des pièces de machine, serrés entre les joints par des vis ou des boulons, comprimés jusqu’à atteindre une certaine épaisseur et une certaine forme et rendus étanches par la pression de surface. La méthode et la force de serrage appropriées pour les joints d’étanchéité dépendent donc du matériau, de l’épaisseur, de la forme, de la construction et de la matière.

En particulier, pour les joints des brides de tuyauterie et des brides d’appareils à pression, des normes spécifient la méthode de serrage et la méthode de contrôle. Il est nécessaire de se référer à ces normes et à la pression de surface de serrage appropriée de chaque fabricant pour une gestion optimale du serrage.

En général, lorsqu’ils sont utilisés sur des brides, la force de serrage nécessaire pour assurer l’étanchéité du liquide est Wm1 : charge du boulon (force de serrage) en service et Wm2 : charge du boulon (force de serrage) lors du serrage du joint.

Les joints d’étanchéité sont appliqués sur la surface du joint et serrés pour former une fine pellicule adhésive uniforme et durcie qui assure l’étanchéité.

Types de joints d’étanchéité

Il existe différents types de joints d’étanchéité en fonction du matériau, de la forme et de la construction.

1. Les joints d’étanchéité non métalliques

Les joints d’étanchéité sont fabriqués à partir de fibres de verre, de caoutchouc et de charges, roulés et vulcanisés pour former une feuille. Ils sont poinçonnés ou découpés dans la feuille aux dimensions et à la forme de la surface de joint des brides de tuyauterie et des pièces de machine. Ils présentent un degré élevé de flexibilité dimensionnelle et sont utilisés dans un large éventail de situations, des hautes et basses températures aux hautes et basses pressions, avec une excellente résistance à l’huile et à la chaleur et une grande polyvalence.

Joints en caoutchouc et en feuilles de caoutchouc synthétique
Les joints d’étanchéité en feuilles de caoutchouc et de caoutchouc synthétique sont des joints en feuilles fabriqués en caoutchouc naturel, en caoutchouc nitrile, en caoutchouc siliconé, etc. Ils sont poinçonnés ou coupés à la taille et à la forme requises. Ils sont utilisés pour les fluides à pression relativement faible et à basse température.

Joints en feuille en PTFE fluoroplastique
Les joints d’étanchéité en feuille en PTFE fluoroplastique sont moulés par compression. Des charges inorganiques et des charges à base de carbone sont ajoutées pour améliorer la résistance à la chaleur, la résistance chimique, la résistance aux acides et la résistance aux alcalis. Ils sont utilisés pour les produits chimiques hautement corrosifs, les brides de tuyauterie alimentaire et les équipements.

Joints d’étanchéité en graphite expansé
Les joints d’étanchéité fabriqués à partir de graphite traité avec des produits chimiques sont chauffés à haute température pour la dilatation et formés en feuille. Ils sont poinçonnés ou coupés à la taille et à la forme requises. Comme la feuille elle-même est peu résistante, certaines sont renforcées en prenant en sandwich ou en laminant une fine feuille d’acier inoxydable entre elles pour augmenter leur résistance.

Elles présentent une excellente résistance à la chaleur et aux produits chimiques et sont utilisées pour les brides de tuyauterie et les équipements d’usage général. Ils sont également utilisés pour les brides de fluides très perméables, les tuyauteries cryogéniques de GNL et d’azote liquide.

Joints Herrle
Les joints d’étanchéité Herrle sont des joints standard conformes à la bride Herrle pour les tuyauteries sanitaires. Les matériaux utilisés sont le caoutchouc éthylène-propylène (EPDM), le plastique fluoré (PTFE) et le caoutchouc silicone. Ils sont utilisés pour les brides et les équipements dans les tuyauteries alimentaires, pharmaceutiques et chimiques.

2. Les joints d’étanchéité semi-métalliques

Joints d’étanchéité
Les joints en spirale sont des joints constitués d’un cerceau de fines feuilles de fer ou d’acier inoxydable moulées en forme de V, enroulées alternativement autour d’un matériau tampon de même forme, tel que le graphite expansé, le PTFE fluoroplastique ou le papier sans amiante.

La forme de base se compose d’un cerceau et d’un tampon. En plus de cette forme, ces joints sont également disponibles avec une bague extérieure pour un positionnement correct de la surface du joint de la bride et avec une bague intérieure pour réduire la déformation due aux forces de serrage. Utilisés pour les brides de tuyauteries de fluides telles que la vapeur à haute température et à haute pression et l’huile caloporteuse.

Joints à enveloppe métallique
Les joints d’étanchéité à enveloppe métallique sont des joints dont l’âme (matériau de rembourrage) très résistante à la chaleur est enveloppée d’une fine feuille d’acier au carbone, d’acier inoxydable, de cuivre ou de Monel (alliage de nickel et de cuivre) comme métal de revêtement. Ils sont utilisés pour les brides de tuyauterie à haute température, à haute pression, résistantes aux acides et aux alcalis et pour les joints d’équipements tels que les échangeurs de chaleur et les réservoirs sous pression.

3. Les joints d’étanchéité métalliques

Joints métalliques
Les joints métalliques comprennent les “joints métalliques ondulés”, qui sont de minces feuilles d’acier doux ou d’acier inoxydable pliées en une section ondulée et transformées en forme d’anneau, les “joints métalliques plats”, qui sont des anneaux d’une seule feuille d’acier doux ou d’acier inoxydable, et les “joints en dents de scie”, qui sont des rainures circulaires en forme de V transformées sur la surface arrière de la forme plate. Ils sont utilisés pour les surfaces de joint du bloc-cylindres et de la culasse des moteurs, ainsi que pour les brides des tuyauteries à haute température et à haute pression.

Joints annulaires
Les joints d’étanchéité sont des joints fabriqués en usinant un métal forgé en forme d’anneau et en l’insérant dans une gorge de l’anneau sur la surface du joint de la bride. La section transversale de l’anneau peut être ovale, octogonale, hexagonale, triangulaire ou circulaire.

Les matériaux utilisés sont l’acier doux, l’acier inoxydable, le monel (alliage nickel-cuivre), le titane et l’aluminium. Utilisés dans les joints d’équipement tels que les brides pour les tuyaux de vapeur, de gaz et de pétrole à haute température et à haute pression et les réservoirs sous pression.

4. Joints d’étanchéité liquides

Les joints d’étanchéité liquides sont utilisés dans diverses situations, par exemple dans les tuyaux en PVC pour l’évacuation des eaux de pluie et dans les joints de moteur. Ils sont peu coûteux car ils sont efficaces même lorsqu’ils sont appliqués en petites quantités, ils s’adaptent bien aux surfaces des joints, ce qui leur permet d’assurer une bonne étanchéité avec une faible pression de surface de serrage et une précision d’usinage relativement faible, et ils sont très efficaces car ils n’ont pas besoin d’être resserrés.

Parmi ces joints on retrouve des types comprenant des solvants organiques (à base d’alkyde modifié, à base d’ester de fibre, à base de caoutchouc synthétique), des types sans solvant (à base phénolique, à base d’ester modifié, à base de silicone, à base acrylique) et les types à base d’eau (à base d’acrylique à base d’eau).

Qu’est-ce qu’un aimant en ferrite ?

Les aimants en ferrite sont principalement constitués d’oxyde de fer mélangé à du cobalt, du nickel et du manganèse. La formule moléculaire est exprimée par MFe2O4 (M = Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Mg, Zn, Cd, etc.).

Le métal composite M est dominé par des cations divalents. Fe3O4, où M = Fe, est noir et constitue une matière première bien connue, la magnétite. Il existe d’autres composés où le métal composé M est constitué de cations 1, 3 ou même tétravalents, appelés ferrite.

Le processus de production consiste à presser de la ferrite en poudre et à la cuire à haute température. Il s’agit également d’un type de céramique. Elle peut être synthétisée à partir de l’oxyde de fer Fe2O4 et est donc peu coûteuse.

Ses caractéristiques sont qu’elle peut être facilement façonnée dans n’importe quelle forme et qu’elle est facile à traiter. Comme elle est chimiquement stable, elle est résistante à la corrosion par la rouille et les produits chimiques.

Types de ferrites

Les aimants en ferrite peuvent être divisés en deux types : la ferrite dure et la ferrite tendre.

1. Ferrite dure

La ferrite dure est un aimant en ferrite qui, une fois fixé à un aimant puissant, devient un aimant permanent. Elle constitue la majorité des aimants que l’on rencontre dans la vie quotidienne, les aimants en forme de U en étant un exemple typique.

Parmi les autres utilisations, citons les petits moteurs, les haut-parleurs, les écouteurs et les cassettes.

2. Ferrite douce

Les ferrites douces sont des aimants en ferrite qui deviennent des aimants au contact d’un champ magnétique et cessent d’être des aimants lorsqu’ils sont retirés du champ. Elle sont souvent utilisées comme noyau magnétique et conviennent aux utilisations dans les transformateurs et les bobines.

Des exemples concrets simples sont utilisés dans les radios, les télévisions, les consoles de jeux, les voitures, les ordinateurs, les fours à micro-ondes, les aspirateurs et les réfrigérateurs.

Principe des aimants en ferrite

Les propriétés magnétiques des aimants en ferrite diffèrent entre les ferrites dures et les ferrites tendres. Les propriétés magnétiques sont expliquées en premier lieu.

1. Propriétés magnétiques

• Ferromagnétique : un matériau dans lequel le moment magnétique, quantité vectorielle représentant la force et l’orientation de l’aimant, est aligné sans application d’un champ magnétique est appelé matériau ferromagnétique.
• Substances ferrimagnétiques : une substance est ferrimagnétique si les moments magnétiques des atomes voisins sont de direction opposée mais de magnitude différente. Aussi, la substance dans son ensemble est magnétisée. Tous les aimants en ferrite sont ferrimagnétiques.
• Paramagnétiques : un matériau dont le moment magnétique est orienté dans diverses directions en l’absence de champ magnétique, mais dont le moment magnétique est aligné lorsqu’un champ magnétique est appliqué. Il est appelé matériau paramagnétique.

L’aimantation de saturation est l’aimantation maximale à laquelle l’aimantation d’un matériau n’augmente pas lorsque le champ magnétique est augmenté. La température de Curie est la température à laquelle le matériau passe de ferromagnétique à paramagnétique.

2. Ferrite dure

Les ferrites dures sont des matériaux ferromagnétiques et des aimants permanents. Les ferrites dures peuvent être classées en deux types selon l’orientation des pôles magnétiques des molécules : les aimants isotropes et les aimants anisotropes :

• Aimants isotropes : le moment magnétique est orienté dans différentes directions. L’orientation magnétique n’étant pas uniforme, l’aimant peut être magnétisé dans n’importe quelle direction, mais la force magnétique est plus faible.
• Aimants anisotropes : l’orientation du moment magnétique des molécules est alignée ; ils sont donc directionnels mais peuvent fournir une force magnétique importante. Ils sont produits en alignant les pôles magnétiques de chaque molécule de ferrite par l’application d’un champ magnétique pendant la trempe.

3. Ferrite douce

Les ferrites douces ne sont magnétiques que si un champ magnétique externe est appliqué. Par rapport aux ferrites dures, le champ magnétique est plus faible, mais elles ont d’excellentes propriétés magnétiques sur une large gamme de fréquences.

Par exemple, ceux dont la structure cristalline est de type spinelle ont une perméabilité magnétique élevée, ou degré d’aimantation du matériau, sur une large gamme de fréquences. Les aimants de type grenat ont la propriété de ne pas se briser facilement dans la gamme de fréquences des micro-ondes.

Comparaison avec les aimants Alnico

Les aimants Alnico sont fabriqués en ajoutant des éléments additifs tels que l’aluminium (Al), le nickel (Ni) et le cobalt (Co) au fer, en utilisant des méthodes de moulage ou en frittant la poudre.

Les aimants Alnico se caractérisent par une température de Curie, température à laquelle ils cessent d’être des aimants permanents, extrêmement élevée, de 860 °C. Cela signifie qu’ils peuvent être utilisés dans des environnements à haute température. À des températures comprises entre la température ambiante et 400 °C, ils peuvent retrouver pratiquement leur force magnétique initiale lorsqu’ils reviennent à la température ambiante. Ceux qui sont fabriqués par moulage ont également une excellente résistance mécanique.

Parmi les utilisations des aimants Alnico figurent les moteurs électriques, les capteurs, les haut-parleurs et les micros magnétiques des guitares électriques.

Différences avec les aimants en ferrite

Les aimants en ferrite sont principalement composés d’oxyde de fer, tandis que les aimants en Alnico sont principalement constitués de fer avec l’ajout d’aluminium, de nickel et de cobalt. La rétention de la force magnétique dans les aimants Alnico est faible et facilement démagnétisée.

Ils doivent cependant avoir une forme allongée en raison de la distance importante entre les pôles. De plus, l’approvisionnement en cobalt, matière première, est instable et coûteux, de sorte que les aimants en ferrite sont moins chers.

Comparaison avec les aimants en samarium-cobalt

Les aimants samarium-cobalt sont des aimants de terres rares composés de samarium (Sm) et de cobalt (Co). Ils sont divisés en deux types en fonction du rapport de composition : SmCo5 (série 1-5) et Sm2Co17 (série 2-17), la série 1-5, qui contient moins de samarium, étant largement utilisée à l’heure actuelle.

Les aimants en samarium-cobalt se caractérisent par une température de Curie élevée, de l’ordre de 800°C au maximum. En raison de leur excellente résistance à la corrosion, ils peuvent être utilisés tels quels sans traitement de surface et se caractérisent également par leur forme très sélective. Les propriétés magnétiques sont plus élevées que celles des aimants en ferrite et viennent juste après celles des aimants en Néodyme.

Différences avec les aimants en ferrite

Comme ils peuvent être utilisés dans des environnements allant jusqu’à 350°C, ils sont utilisés dans des environnements peu encombrants et à haute température où des forces magnétiques plus élevées que celles des aimants en ferrite sont nécessaires. En revanche, leur faible résistance présente l’inconvénient d’être susceptibles de se fissurer et de s’écailler. Les matières premières que sont le samarium et le cobalt sont toutes deux rares et donc très chères par rapport aux aimants en ferrite.

Comparaison avec les aimants en néodyme

Les aimants au néodyme sont principalement composés de néodyme (Nd), de fer (Fe) et de bore (B). Les aimants au néodyme se caractérisent par leur facilité d’oxydation et leur forte dépendance thermique.

En raison de leur susceptibilité à l’oxydation, ils sont nickelés en surface avant d’être utilisés. Ils sont généralement utilisés à des températures inférieures à 80°C. En raison de leur résistance relativement élevée, ils sont également résistants à la fissuration et à l’écaillage.

Différences avec les aimants en ferrite

Par rapport aux aimants en ferrite, les propriétés magnétiques sont très élevées : la rétention de la force magnétique est environ quatre fois plus élevée et l’énergie maximale produite est dix fois plus élevée. Ils sont plus chers que les aimants en ferrite, mais moins chers que les aimants en samarium-cobalt.

Qu’est-ce qu’un compresseur ?

Un compresseur est une machine qui comprime et pompe du gaz grâce au mouvement rotatif d’un rotor ou au mouvement alternatif d’un piston.

Les gaz comprimés typiques sont l’air, l’hydrogène et les réfrigérants. Plusieurs méthodes ont été mises au point pour comprimer l’air. Elles sont sélectionnées en fonction de la pression et du débit à comprimer. Lorsque la pression de compression est très élevée, le risque augmente considérablement, il est donc important de prendre en compte la sécurité.

Utilisations des compresseurs

Les compresseurs sont utilisés dans un large éventail d’utilisations, des appareils ménagers aux équipements industriels. Voici quelques exemples :

• Chantiers de génie civil et peinture.
• Production d’air d’instrumentation dans les stations d’épuration.
• Équipements de construction tels que les équipements de coupe de pierre et les marteaux-piqueurs.
• Équipements de conditionnement d’air tels que les climatiseurs.
• Équipements de lavage de voitures.
• Gonflage des pneus.

Lorsque l’air est stocké dans les compresseurs pendant les périodes de faible demande d’électricité et utilisé pendant les périodes de forte demande d’électricité, il contribue aux économies d’électricité.

Principe des compresseurs

Les compresseurs peuvent être classés en deux grandes catégories : les compresseurs “turbo” et les compresseurs “volumétriques”.

1. Compresseurs turbo

Le type turbo comprime l’air en lui conférant de l’énergie cinétique. Il existe deux types de compresseurs : les compresseurs centrifuges et les compresseurs à flux axial.

• Compresseurs centrifuges
  Les compresseurs centrifuges compriment le gaz en le faisant circuler dans le sens centrifuge à travers une roue. Bien qu’ils conviennent pour les grandes tailles, ils ne sont pas adaptés à une compression élevée.
• Compresseurs axiaux
  Les compresseurs axiaux utilisent des pales rotatives pour comprimer l’air qui s’écoule dans une direction axiale. La compression progressive permet une compression élevée et convient également aux grandes dimensions. Ils sont également utilisés dans les moteurs à réaction.

2. Compresseurs à déplacement positif

La méthode de déplacement positif comprime au moyen d’un changement de volume. Les compresseurs sont divisés en deux catégories : les compresseurs à piston et les compresseurs rotatifs.

• Compresseurs à piston
  Les compresseurs alternatifs utilisent un piston alternatif pour comprimer le gaz. Lorsque le gaz comprimé devient supérieur à la pression interne du réservoir, un clapet anti-retour s’ouvre et le gaz est renvoyé dans le réservoir pour y être comprimé.
• Compresseurs rotatifs
  Le type rotatif est un mécanisme dans lequel le mouvement du piston du type alternatif est remplacé par un mouvement rotatif tel qu’une vis. Ils se caractérisent par leur faible niveau sonore par rapport aux systèmes à mouvement alternatif.

Autres informations sur les compresseurs

1. Comment utiliser un compresseur

Les compresseurs sont souvent utilisés pour comprimer de l’air. De plus, l’air comprimé provenant des compresseurs d’air peut être utilisé pour faire fonctionner des outils automatiques sur les chantiers de construction. Ces outils automatiques sont appelés outils pneumatiques. En fonction de l’outil pneumatique installé, plusieurs tâches peuvent être automatisées avec de l’air.

En général, les compresseurs modernes contrôlent automatiquement la pression, mais la procédure est la suivante :

1. Installer l’outil pneumatique avant de mettre le compresseur en marche.
2. Mettre en marche l’alimentation électrique. S’il n’y a pas d’air comprimé, le compresseur se met en marche et commence à produire de l’air comprimé.
3. Lorsque la pression dans le réservoir atteint la pression spécifiée, le compresseur s’arrête automatiquement ou fonctionne à vide.
4. Utilisez l’outil pneumatique pour effectuer diverses tâches.
5. Après une certaine consommation d’air, la pression du réservoir diminue et le compresseur redémarre ou fonctionne à nouveau en charge.

2. Huile pour compresseurs

Les compresseurs sont des appareils qui compriment et pompent de l’air ou des gaz de traitement. L’huile de compresseur, huile lubrifiante, est utilisée pour éviter l’usure due au contact avec le métal et les fuites de gaz, car les pistons et les vis utilisés pour la compression sont en métal. L’huile doit être choisie en fonction du type de compresseurs.

L’huile utilisée dans les machines motrices est définie par la norme internationale de viscosité ISO VG, en fonction de l’application. L’augmentation ou la diminution de cette valeur indique le degré de viscosité. L’huile de compresseur pour moteurs alternatifs a une viscosité d’environ VG 68, ce qui est légèrement plus élevé.

En revanche, les huiles pour moteurs à vis ont une viscosité plus faible afin de réduire la charge sur le rotor. Il existe deux principaux types d’huile : l’huile minérale et l’huile synthétique. Les huiles synthétiques sont utilisées dans de nombreux compresseurs car elles sont moins sujettes à la dégradation de l’huile que les huiles minérales. L’huile de compresseur doit également être résistante aux charges de température élevées pendant la compression, à l’oxydation à haute température et aux boues provenant des particules fines présentes dans l’air.

Qu’est-ce qu’un générateur d’impulsions ?

Un générateur d’impulsions est un appareil qui génère des signaux électriques rapides et convergents appelés impulsions.

Les générateurs d’impulsions permettent de régler la fréquence, la largeur des impulsions, le niveau de tension et le délai de temporisation des impulsions. Les générateurs d’impulsions comprennent les générateurs de retard d’impulsions, les générateurs d’éclats et les générateurs de portes, qui sont utilisés en fonction de l’application.

Utilisations des générateurs d’impulsions

Les générateurs d’impulsions sont utilisés dans un large éventail d’utilisations, des produits industriels aux produits grand public.
Parmi les produits familiers, l’on peut citer les stimulateurs cardiaques médicaux et les moteurs automobiles. Ces utilisations font appel à la capacité du générateur d’impulsions à fournir des impulsions de signaux électriques à grande vitesse.
D’autres utilisations incluent la commande de stroboscopes et l’observation d’objets se déplaçant à grande vitesse.

Une autre utilisation courante est celle de source d’énergie pour les lasers à semi-conducteurs (LD). Les lasers à semi-conducteurs émettent de la lumière lorsqu’une entrée électrique dépassant une valeur seuil est appliquée. Un générateur d’impulsion est nécessaire lorsque la lumière laser est pulsée. Les lasers à impulsions  sont principalement utilisés pour le traitement laser et la signalisation.

Principe des générateurs d’impulsions

Pour générer des impulsions dans un générateur d’impulsions, un courant alternatif commercial doit être converti en courant continu à l’aide d’un transistor ou d’un dispositif similaire. De plus, le courant continu est augmenté en tension au moyen d’éléments de stockage tels que des condensateurs.

La méthode la plus courante pour générer des courants d’impulsion à partir de courants à haute tension consiste à utiliser un circuit constant concentré. Les circuits constants centralisés utilisent des interrupteurs à fente. Dans un interrupteur à lames, la charge est stockée dans un condensateur jusqu’à une valeur seuil et est libérée lorsque la valeur seuil est atteinte. La répétition de ce processus génère une impulsion.

Types de générateurs d’impulsions

Il existe plusieurs types de générateurs d’impulsions, selon leur utilisation et leur fonction. Il est donc nécessaire de choisir celui qui convient à l’application. Les trois principaux types de générateurs d’impulsions utilisés sont les générateurs à retardement d’impulsions, les générateurs à rafales et les générateurs de portes.

1. Générateurs d’impulsions à retard

Un délai peut être appliqué à l’oscillation de l’impulsion. La synchronisation du dispositif de réception de la lumière peut également être adaptée à l’oscillation du laser.

2. Générateurs de salves

Le déclenchement de la salve est utilisé comme critère pour déterminer si la porte est valide ou non. Par conséquent, qu’un signal de référence soit entré ou non, aucune impulsion n’est émise à moins qu’un déclencheur d’éclatement ne soit entré dans le générateur. Il est souvent utilisé pour l’évaluation des terminaux sans fil.

3. Générateurs de porte

Leurs impulsions de sortie peuvent être contrôlées par un déclencheur de porte. Les impulsions sont émises lorsqu’un signal de référence est entré pendant l’entrée d’un déclencheur de porte. Dans le cas d’un déclenchement en rafale, le générateur de porte recevra tous les signaux de référence ultérieurs qui sont entrés une fois, mais n’acceptera pas de signal de référence si le déclencheur de porte est désactivé.

Autres informations sur les générateurs d’impulsions

Prix des générateurs d’impulsions

Les générateurs d’impulsions sont coûteux et constituent une immobilisation à l’achat. De plus, leur utilisation est souvent temporaire, à moins, par exemple, qu’ils ne soient construits en interne pour une machine de traitement.
C’est pourquoi ils sont souvent achetés en location ou en leasing.
Les prix varient considérablement en fonction des performances, allant de 280 euros à 5 600 euros par mois. Certains générateurs d’impulsions très performants fabriqués par de grands constructeurs britanniques peuvent coûter entre 7 000 et 35 000 euros à l’achat.

Qu’est-ce qu’un actionneur ?

Un actionneur est un dispositif d’entraînement qui convertit divers types d’énergie d’entrée en mouvement physique.

Outre l’électricité, l’énergie d’entrée d’un actionneur peut être pneumatique, hydraulique, électromagnétique, magnétique, de vapeur, de chaleur, etc. L’énergie convertie par un actionneur peut être utilisée pour contrôler le mouvement associé au déplacement d’objets.

Utilisations des actionneurs

Les actionneurs sont utilisés dans une grande variété d’utilisations, soit comme dispositifs permettant d’effectuer des mouvements simples tels que l’étirement, la flexion et la rotation, soit pour générer de l’énergie en continu, comme les moteurs et les engins.

En fonction de l’apport d’énergie, les actionneurs sont généralement divisés en trois catégories principales :

• Actionneurs électriques: robots industriels et équipements de transport nécessitant un positionnement de haute précision.
• Actionneurs hydrauliques: machines-outils et engins de construction nécessitant une forte poussée.
• Actionneurs pneumatiques: équipements industriels généraux et de production alimentaire nécessitant une construction propre et simple.

Principe des actionneurs

Les actionneurs peuvent être classés selon les grands principes suivants :

1. Actionneurs électriques

Les actionneurs électriques sont des unités d’entraînement composées de vis à billes, de guides linéaires, de servomoteurs, etc. et sont utilisés pour transporter des équipements de production.

Les actionneurs électriques comprennent les servomoteurs qui utilisent l’électricité comme énergie, les actionneurs électromagnétiques qui utilisent la force magnétique des électro-aimants comme énergie, et les actionneurs piézoélectriques qui utilisent des éléments piézoélectriques qui se déforment lorsqu’une tension est appliquée.

2. Actionneurs hydrauliques

Les actionneurs hydrauliques sont des actionneurs qui utilisent l’énergie des fluides selon le principe de Pascal. Ainsi, même s’ils sont petits, ils peuvent générer de grandes quantités d’énergie et sont utilisés dans des équipements qui nécessitent de grandes quantités d’énergie, tels que les usines et les machines de construction.

3. Actionneurs pneumatiques

Les actionneurs pneumatiques utilisent la pression pneumatique comme source d’énergie, alors que l’hydraulique nécessite des charges importantes, une pression élevée et un équipement lourd. Ils sont donc utilisés comme méthode sûre, avec de faibles charges et peu de risques d’incendie.

Autres informations sur les actionneurs

1. Actionneurs hydrauliques et électriques

Les actionneurs sont principalement utilisés pour l’énergie de propulsion avec une densité de puissance d’environ 1k (W/kg). Le contrôle de l’énergie hydraulique est utilisé pour les utilisations de plus grande puissance et le contrôle de l’énergie électrique étant utilisé pour les applications de plus faible puissance.

Les actionneurs à commande électrique ont également amélioré activement leur puissance ces dernières années grâce à l’innovation technologique. La puissance réelle ne s’est améliorée de manière significative que dans le domaine des moteurs à courant continu sans balais pour les applications d’actionneurs de petite et moyenne taille, Les es servomoteurs à courant alternatif pour les grandes applications n’ont pas connu d’augmentation significative de leur puissance depuis le début des années 2000.

Par conséquent, en particulier dans les domaines des machines-outils et des engins de construction dans les usines nécessitant de grandes densités de puissance de 10k(W/kg), les actionneurs hydrauliques sont le seul domaine de ces applications, et les actionneurs à commande électrique ne sont pas utilisés dans ces domaines. Cependant, il est également vrai que la maîtrise de l’énergie hydraulique est souhaitée dans ce domaine du point de vue des coûts d’exploitation tels que les vidanges d’huile et l’entretien, ainsi que des considérations environnementales, et si possible, de la commande électrique.

2. Actionneurs hybrides à commande hydraulique et électrique

L’une des tendances technologiques récentes est le développement d’actionneurs hybrides à commande hydraulique et électrique. La commande hydraulique est généralement basée sur le principe de Pascal, mais les problèmes qui en découlent sont les suivants : il faut un équipement de tuyauterie pour la circulation de l’huile afin de contrôler le débit de la servovalve de l’huile de travail. Cela rend l’équipement volumineux, et l’huile de travail se détériore en raison de l’augmentation de la température de la chaleur d’échappement de la machine. Cela entraîne des coûts d’entretien élevés pour les changements d’huile périodiques. Cela entraîne également une détérioration de l’huile de travail en raison de l’augmentation de la température de la chaleur d’échappement de la machine, et des coûts de maintenance élevés pour les vidanges périodiques.

Les derniers actionneurs hybrides à commande hydraulique et électrique permettent de contrôler la sortie finale de l’actionneur par la vitesse d’entraînement du servomoteur électrique, plutôt que par le contrôle du débit de la servovalve. Les coûts de maintenance liés aux vidanges d’huile peuvent donc être réduits et le système est également adapté aux considérations environnementales.

Qu’est-ce qu’un réchauffeur ?

Un réchauffeur est un terme utilisé pour décrire tous les appareils qui génèrent de la chaleur.

Le type d’appareil qui brûle du combustible pour générer une chaleur rayonnante est peu coûteux et est donc largement utilisé dans les appareils ménagers. Il s’agit également d’un équipement essentiel dans l’industrie, pour la transformation et l’assemblage.

Utilisations des réchauffeurs

Les réchauffeurs sont des appareils utilisés dans un large éventail d’utilisations, des appareils ménagers à l’industrie. Voici quelques exemples :

1. Réchauffeurs de panneaux

Dans les régions froides où les températures sont inférieures à zéro, il n’est pas rare que les composants internes des panneaux de contrôle se condensent ou gèlent. Il peut s’avérer nécessaire de maintenir la température interne constante à l’aide de réchauffeurs de panneaux. Les réchauffeurs sont également synonymes et sont souvent installés à l’intérieur des générateurs et autres équipements.

2. Réchauffeurs de plomberie

Ces réchauffeurs sont utilisés pour empêcher le gel des conduites d’eau, etc. Ils sont également appelés réchauffeurs antigel, ceintures antigel ou réchauffeurs de trace. Les réchauffeurs à bande et à courroie sont principalement utilisés.

3. Réchauffeurs industriels

Ces réchauffeurs sont utilisés pour chauffer des matières premières et des produits à des fins industrielles. Les principes utilisés varient et les réchauffeurs sans contact tels que le chauffage par induction et le chauffage diélectrique sont également utilisés.

Les utilisations sont variées et comprennent les réchauffeurs de roulements pour l’enlèvement des roulements dans les équipements rotatifs. Les extrudeuses et les machines de moulage utilisent des réchauffeurs de coulée, par exemple.

4. Réchauffeurs domestiques

Il s’agit de réchauffeurs utilisés pour le chauffage et à d’autres fins dans la maison. Les climatiseurs et les aérothermes en sont des exemples typiques. Les appareils de chauffage en céramique sont parfois utilisés. Les fours à micro-ondes et les grille-pain pour la cuisine sont également des types de réchauffeurs.

Principe des réchauffeurs

Les réchauffeurs chauffent des objets selon différents principes. Voici quelques exemples de principes de chauffage des réchauffeurs :

1. Chauffage par résistance

Le chauffage par résistance est une méthode qui consiste à faire passer un courant électrique à travers une résistance pour générer de la chaleur par effet Joule. Un fil de nichrome est utilisé comme élément chauffant. L’élément chauffant est placé dans une gaine métallique, telle qu’un tuyau, entre laquelle se trouve souvent un isolant.

2. Chauffage par induction

Cette méthode permet de chauffer un objet en générant et en modifiant le flux magnétique au moyen d’une bobine, générant ainsi des courants de Foucault. Parmi les utilisations typiques, l’on peut citer les réchauffeurs à induction pour la cuisine. Le chauffage sans contact est possible, mais l’objet à chauffer est principalement constitué de matériaux conducteurs.

3. Chauffage diélectrique

Il s’agit d’une méthode de chauffage par application d’une tension à haute fréquence, qui agite les molécules et génère de la chaleur par friction. Les fours à micro-ondes sont un exemple d’utilisation du chauffage diélectrique. Le chauffage sans contact est possible et est utilisé pour chauffer des matériaux non conducteurs.

4. Pompe à chaleur

Méthode de chauffage par échange de chaleur avec une source de chaleur. Les climatiseurs et les chauffe-eau en sont des exemples typiques. Les climatiseurs, par exemple, ajoutent de la chaleur à une pièce en chauffant l’échangeur de chaleur intérieur avec la chaleur de condensation du réfrigérant comprimé.

Types de réchauffeurs

Il existe différents types de réchauffeurs, classés en fonction de la cause de la production de chaleur et de l’application. Ils sont également classés en fonction de la méthode de conduction de la chaleur. Les méthodes de chauffage basées sur la résistance comprennent la convection, la conduction et le rayonnement.

1. Réchauffeurs à convection

Cette méthode consiste à chauffer l’air directement et à le faire circuler. Elle présente certains inconvénients, tels que l’assèchement et l’empoussièrement de l’air chaud. Elle se caractérise toutefois par une chaleur immédiate. Il existe des réchauffeurs à ventilateur à huile et des réchauffeurs à ventilateur en céramique.

2. Réchauffeurs par conduction

Cette méthode transfère la chaleur par contact direct. Seule la zone de contact peut être réchauffée. Elle se caractérise par une consommation d’énergie plus faible que la méthode de convection. Des tapis chauds et des couvertures électriques sont disponibles.

3. Réchauffeurs par rayonnement

Cette méthode chauffe en émettant des rayons infrarouges et de la chaleur, qui sont des ondes électromagnétiques. Elle se caractérise par une chaleur qui provient de l’air et est silencieuse. Il existe des réchauffeurs à charbon et des réchauffeurs à huile.

Autres informations sur les réchauffeurs

Technologie d’économie d’énergie pour les réchauffeurs

Il est possible d’économiser de l’énergie en contrôlant la consommation d’énergie des réchauffeurs et en les utilisant efficacement. En général, les techniques d’économie d’énergie consistent à utiliser des plaques d’isolation thermique et des matériaux d’isolation thermique pour maintenir la chaleur à l’extérieur. Dans certains cas, le contrôle de la température au moyen d’un contrôle de la tension, par exemple, peut contribuer aux économies d’énergie.

Un contrôle avancé de la température contribue également à améliorer les conditions de travail et la précision du traitement des produits. Si la cible chauffée est un liquide tel que l’eau ou l’huile, le contrôle de la température est nécessaire en fonction des caractéristiques du liquide et de la température cible. Lors du chauffage de solides, le contrôle de la température est un facteur de qualité important.

Qu’est-ce qu’un contrôleur de mouvement ?

Un contrôleur de mouvement est un dispositif qui contrôle le mouvement d’un équipement entraîné par des servomoteurs et d’autres dispositifs.

L’utilisateur programme à l’avance le mouvement à réaliser et contrôle le mouvement de l’appareil en le faisant exécuter par le contrôleur de mouvement.

Utilisations des contrôleurs de mouvement

Les contrôleurs de mouvement sont utilisés pour commander des équipements entraînés par des servomoteurs ou des moteurs linéaires. Ils sont donc appliqués aux robots industriels et aux machines-outils. Les utilisations spécifiques sont les suivantes :

• Contrôle de robots coopératifs.
• Commande de machines d’emballage de produits de consommation courante.
• Commande de machines d’impression de labeur.
• Commande de presses à grande vitesse.
• Commande de robots d’assemblage automatique.

Principe des contrôleurs de mouvement

Le principe des contrôleurs de mouvement diffère selon la méthode de sortie. Les méthodes de sortie typiques sont les suivantes :

1. Méthode d’impulsion commune

La méthode d’impulsion commune commande le moteur à l’aide d’un signal de sens de rotation et d’une commande d’opération par impulsion. Le sens de rotation est contrôlé par le signal de sens de rotation et le moteur est actionné par le signal d’opération d’impulsion.

2. Système d’impulsion bidirectionnel

Le système d’impulsion bidirectionnel commande le moteur à l’aide de deux commandes : une commande de fonctionnement par impulsion de rotation avant et une commande de fonctionnement par impulsion de rotation arrière. Le moteur est entraîné en marche avant par une commande à impulsions FWD et en marche arrière par une commande à impulsions REV.

3. Méthode d’entrée par différence de phase

La méthode d’entrée par différence de phase détermine le sens de rotation à partir de la différence de phase entre deux signaux d’impulsion. La rotation avant est effectuée lorsque le signal d’impulsion de référence est en avance de 90° et la rotation arrière est effectuée lorsqu’il est en retard de 90°.

Comment choisir un contrôleur de mouvement

Le contrôle de l’interpolation est important lors de la sélection d’un contrôleur de mouvement. Le contrôle par interpolation est une méthode de contrôle synchronisé entre plusieurs axes. Il existe deux types de contrôleurs de mouvement : l’interpolation directe et l’interpolation circulaire.

1. Interpolation linéaire

L’interpolation linéaire est une méthode de contrôle dans laquelle deux moteurs sont commandés simultanément pour se déplacer linéairement jusqu’à la position souhaitée. L’unité centrale calcule et contrôle le mouvement de manière à ce qu’il se déplace en ligne droite dans une direction diagonale, plutôt que de se déplacer horizontalement puis verticalement. L’utilisation de l’interpolation linéaire permet de se déplacer en ligne droite dans la direction diagonale, réduisant ainsi le temps nécessaire au positionnement.

2. Interpolation circulaire

L’interpolation circulaire est une méthode de commande par laquelle l’unité centrale calcule le mouvement de deux moteurs en arc de cercle lorsqu’ils sont commandés simultanément. Comme la trajectoire du mouvement n’est pas linéaire, il faut plus de temps pour atteindre la position cible qu’avec l’interpolation linéaire. Toutefois, l’interpolation circulaire permet d’éviter les obstacles sur la route.

Autres informations sur les contrôleurs de mouvement

1. Caractéristiques des contrôleurs de mouvements et des automates programmables

Les contrôleurs de mouvement sont similaires aux automates programmables en ce sens qu’ils contrôlent automatiquement des équipements à l’aide de programmes personnalisés par l’utilisateur. Les contrôleurs de mouvement se caractérisent par leur aptitude à contrôler des systèmes asservis.

Les contrôleurs de mouvement sont souvent utilisés pour le contrôle des mouvements à la place des automates programmables. L’un des avantages des contrôleurs de mouvement est qu’ils conviennent au contrôle d’un grand nombre total d’axes, comme le contrôle et la synchronisation multi-axes.

Les automates programmables ont un nombre limité d’axes qui peuvent être contrôlés par un seul automate. Les contrôleurs de mouvement peuvent contrôler beaucoup plus d’axes que cela. C’est pourquoi les contrôleurs de mouvement sont utilisés dans les machines-outils industrielles et les robots qui nécessitent un contrôle précis et multi-axes.

2. Programmation des contrôleurs de mouvement et des API

Le principe des API et des contrôleurs de mouvement diffère dans la méthode de traitement dans l’unité centrale : un API est un système de contrôle multitâche qui lit toutes les lignes du programme à chaque fois qu’il est exécuté et exécute toutes les lignes à la fois. Par conséquent, le temps nécessaire pour lire toutes les lignes du programme est le facteur limitant : il n’y a pas assez de temps de calcul pour effectuer un contrôle complexe.

En revanche, les contrôleurs de mouvement se distinguent des API par le fait que le programme est lu et exécuté une ligne à la fois. Par rapport aux automates, cela signifie que le traitement arithmétique requis pour une tâche est plus court et plus rapide qu’avec les automates.

De plus, le temps de traitement d’une ligne d’un contrôleur de mouvement n’est pas affecté par une augmentation de la capacité du programme. Par conséquent, les contrôleurs de mouvement permettent de traiter plus rapidement des systèmes complexes tels que les servomoteurs.

Qu’est-ce qu’un émulateur ?

Un émulateur est un logiciel ou un matériel qui émule le comportement d’un matériel ou d’un logiciel.

Utilisations des émulateurs

Un exemple d’émulateur couramment utilisé est un émulateur logiciel, nécessaire pour exécuter des applications Android OS sur un smartphone à partir d’un PC Windows OS.

Les émulateurs matériels comprennent, par exemple, les émulateurs utilisés pour déboguer le développement de programmes pour les appareils dotés de microcontrôleurs.

Principe des émulateurs

Bien que le matériel informatique et les logiciels semblent être deux choses différentes, la différence réside dans le fait que le même contenu est exécuté dans le matériel ou dans les logiciels.

Les programmes créés dans des langages de programmation visuels ou des langages de haut niveau sont également exécutés dans du matériel et sont donc finalement convertis en langage machine, qui s’exprime en termes de 0 et de 1. D’autre part, tous les circuits à l’intérieur du matériel, qui ne peuvent traiter que des 0 et des 1, consistent en des circuits logiques qui réalisent la loi de Morgan. Toutes les opérations numériques sont également traitées par les mêmes circuits.

Cela signifie que le logiciel et le matériel traitent une combinaison d’opérations logiques 0 et 1 dans des réalisations différentes. Il en va de même pour les périphériques connectés aux ordinateurs, qui constituent la base de toute la technologie numérique.

Types d’émulateurs

1. Émulateurs logiciels

Si vous souhaitez exécuter une application Android OS sur un système d’exploitation Windows, les logiciels développés dans des langages de haut niveau qui peuvent fonctionner sur les deux systèmes d’exploitation peuvent fonctionner sur les deux. Toutefois, si l’application est développée au-dessus de l’un des environnements de développement d’applications, elle peut ne pas fonctionner correctement sur l’autre système d’exploitation.

Dans ce cas, par exemple, compléter l’application sur le système d’exploitation Android par un logiciel émulateur entre le système d’exploitation Android et le système d’exploitation Windows permet un fonctionnement normal, mais la vitesse de fonctionnement est réduite parce qu’elle est exécutée par l’intermédiaire d’un logiciel émulateur.

Un autre exemple est celui des logiciels émulateurs qui connectent différents navigateurs sur le même OS. Ils sont par exemple utilisés lorsqu’une page créée pour Internet Explorer est visualisée sur Edge. Dans ce cas également, la vitesse de fonctionnement est réduite en raison du traitement du programme par l’émulateur.

2. Émulateurs matériels

ICE (en anglais : In Circuit Emulator) est l’un des émulateurs matériels utilisés pour le développement de logiciels pour les appareils à base de microcontrôleurs.

Lors du débogage d’un logiciel, il est nécessaire de vérifier l’état interne du microcontrôleur et des périphériques. L’état interne d’un microcontrôleur normal peut difficilement être connu à partir des terminaux externes. C’est pourquoi l’ICE est un matériel qui remplace le microcontrôleur en créant une puce d’émulation qui fonctionne de la même manière que le microcontrôleur mais possède un terminal qui transmet l’état interne à l’extérieur.

L’ICE peut connecter une mémoire externe pour retracer la mémoire à l’intérieur du microcontrôleur, ou définir un point d’arrêt pour vérifier l’état interne en arrêtant (rompant) l’exécution du programme à un point arbitraire.

3. Autres émulateurs de matériel

Outre le débogage de logiciels intégrés, les émulateurs matériels peuvent également être utilisés pour exécuter des logiciels fonctionnant sur des ordinateurs qui ne sont plus disponibles en raison d’un dysfonctionnement ou pour d’autres raisons.

Autres informations sur les émulateurs

1. Conseils pour l’utilisation de l’ICE

Le langage C est principalement utilisé dans le domaine du développement de logiciels pour la commande de micro-ordinateurs : la fonctionnalité de l’ICE nécessite un programme qui exploite directement le matériel, étape par étape.

Bien que les langages de plus haut niveau facilitent le développement des programmes et les rendent plus courts, les programmes C ont une taille de code plus petite lorsqu’ils sont écrits dans la mémoire morte du microcontrôleur.

En effet, le langage C peut être écrit à un niveau proche de celui de l’assembleur, ce qui réduit la capacité de la mémoire morte, améliore les performances en temps réel en réduisant le nombre d’étapes et permet un contrôle précis du matériel périphérique.

2. Émulateurs mixtes matériel/logiciel

Si l’on suit le principe de l’émulateur, il est également possible de réaliser des émulateurs hybrides comportant à la fois du matériel et des logiciels. Par exemple, un nouveau système d’exploitation en cours de développement peut être exécuté et débogué sur un émulateur hybride qui imite l’ensemble de l’ordinateur.