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Qu’est ce qu’un capteur tactile ?

Un capteur tactile est un capteur capable de détecter le contact ou l’approche d’une personne.

Les capteurs tactiles sont placés sur un substrat de film transparent et peuvent fonctionner en commutant ou en sélectionnant un circuit, tel que marche/arrêt, lorsqu’ils sont touchés par une personne.

Comme les capteurs tactiles ne nécessitent pas de force importante pour fonctionner et qu’ils sont activés par un léger contact, ils sont utilisés dans les interrupteurs de luminaires, les portes automatiques, les ascenseurs, etc.

Les capteurs tactiles sont utilisés selon le même principe que les panneaux tactiles, qui sont utilisés dans les téléphones cellulaires, les appareils PC, les panneaux embarqués dans les véhicules, etc.

Utilisations des capteurs tactiles

Les capteurs tactiles étant activés par la force de la lumière, ils sont souvent utilisés comme interrupteurs pour les portes automatiques et les appareils d’éclairage.

Depuis peu, les capteurs tactiles sont également utilisés dans les écrans des fours à micro-ondes, des réfrigérateurs et des distributeurs automatiques de café.

Dans les applications industrielles, les capteurs tactiles sont utilisés comme boutons d’arrêt d’urgence sur diverses machines, comme capteurs de sécurité et comme capteurs de siège pour confirmer que l’utilisateur est bien assis.

Les panneaux tactiles comprennent les téléphones portables, les tablettes PC, les panneaux embarqués dans les véhicules, les consoles de jeux et les terminaux d’entreprise.

Principe des capteurs tactiles

La plupart des capteurs tactiles utilisent des électrodes transparentes composées de polymères conducteurs transparents sur un substrat en verre.

Il existe également un type de capteur tactile appelé capteur tactile à feuille transparente. Il existe deux principaux types de capteurs tactiles : capacitifs et résistifs.

1. Type capacitif

L’homme étant un conducteur, le fait d’approcher la main d’un capteur provoque une modification de la capacité électrostatique de la plaque métallique du capteur.
Le capteur est activé par le changement de capacité de la charge électrostatique, mais il peut ne pas réagir lorsque l’on porte des gants.

Les capteurs capacitifs sont plus réactifs que les capteurs résistifs, et les capteurs capacitifs sont le type de capteur le plus couramment utilisé dans les smartphones de nos jours.

En général, la méthode capacitive peut être utilisée avec moins de force que la méthode résistive et peut supporter deux ou plusieurs touchers (multi-touch) en même temps, c’est pourquoi la méthode capacitive est la plus répandue dans les smartphones récents.

Configuration du capteur tactile de type capacitif:

Tout d’abord, le type auto-capacitif calcule les coordonnées tactiles en utilisant le principe selon lequel la capacité augmente lorsqu’un doigt s’approche de l’électrode du capteur.

Ensuite, le type capacitif mutuel calcule les coordonnées tactiles en utilisant le mécanisme suivant : si un champ électrique est formé à l’avance entre l’électrode du côté émetteur (côté émetteur) et l’électrode du côté récepteur (côté récepteur), lorsqu’un doigt s’approche de l’électrode, une partie du champ électrique est dirigée vers le doigt et la capacité détectée au niveau de l’électrode réceptrice est réduite.

2. Type résistif

Lorsqu’une pression est exercée par le haut de la membrane, les membranes supérieure et inférieure entrent en contact et s’activent pour jouer le rôle de capteur. Il existe deux types principaux : numérique et analogique.

L’un des avantages est que les circuits de détection sont faciles à concevoir. En outre, il peut être utilisé avec des gants et peut être utilisé non seulement directement à la main mais aussi avec un stylo. Cependant, il nécessite une pression plus ferme que la méthode de type capacitif.

Les systèmes de navigation automobile constituent l’une des principales applications.

Capteurs tactiles à film

Nous présentons ici les capteurs tactiles à film.

Alors que la plupart des capteurs tactiles utilisent généralement des électrodes transparentes sur un substrat en verre, il existe également des capteurs tactiles qui utilisent des substrats en film transparent.

Les capteurs tactiles à film sont donc plus fins et plus légers que les capteurs en verre couramment utilisés. De plus, ils ne risquent pas de se casser, même en cas de chute. Ils sont également transparents, ce qui est une caractéristique des capteurs en verre, et leur prix est comparable.

Le matériau de base du film étant extrêmement souple, il est possible de créer non seulement une surface plane, mais aussi un capteur tactile à surface incurvée, ce qui n’est pas possible avec un capteur en verre. Il existe différentes tailles de capteurs à film sur le marché, depuis les capteurs de la taille d’un smartphone jusqu’aux grands capteurs destinés aux écrans d’information centraux des véhicules.

Qu’est-ce qu’un interrupteur tactile ?

Les interrupteurs tactiles sont des interrupteurs de type momentané qui sont activés par un clic lorsqu’une personne appuie sur l’interrupteur.

Les interrupteurs tactiles sont généralement utilisés sur les cartes de circuits imprimés.

Ils se caractérisent par un retour d’information sur la sensation d’appuyer sur l’interrupteur lorsque celui-ci est actionné. C’est pourquoi ils sont largement utilisés dans tous les équipements électroniques commandés par l’homme. Les méthodes d’installation sont généralement classées selon que l’interrupteur est inséré dans un trou du circuit imprimé ou monté sur la surface du circuit imprimé, qu’il y ait ou non un joint efficace pour empêcher la poussière, etc.

Utilisations des interrupteurs tactiles

Les interrupteurs tactiles sont utilisés dans un large éventail de situations : équipements de communication, équipements bureautiques, équipements de laboratoire, équipements médicaux, actionneurs de commande à distance pour les appareils ménagers et autres équipements nécessitant une opération humaine. Au stade de la conception de la carte sur laquelle un interrupteur tactile doit être utilisé, il est nécessaire d’identifier et de choisir correctement s’il doit être encastré dans un trou ou monté sur la surface.

Si les interrupteurs tactiles sont utilisés dans des équipements de précision ou dans des machines présentant des pertes importantes en cas de défaillance, il est préférable de choisir des interrupteurs à dalle avec une structure scellée qui sont étanches à l’eau et à la poussière et qui présentent une grande fiabilité. La longueur de la course lors de la poussée peut être utilisée différemment selon les produits, de manière à ce que le produit puisse être touché rapidement et continuellement, ou de manière à ce qu’il ne puisse pas être activé à moins d’être pressé avec une grande force.

Principe des interrupteurs tactiles

Les interrupteurs tactiles sont dotés d’un mécanisme par lequel, lorsque la plaque interne, appelée plaque de poussée, est pressée manuellement, les contacts électriques formés à l’intérieur de l’interrupteur entrent en contact l’un avec l’autre. Cela fait circuler un courant électrique et fait fonctionner l’interrupteur. Les interrupteurs tactiles sont constitués d’un boîtier, d’une plaque de poussée, d’un film, d’un dôme métallique, de trois contacts et d’une base de montage.

Le dôme métallique est un conducteur en forme de dôme. Deux contacts sont montés sur le bord du dôme et un autre contact est monté sur la base de montage au centre du dôme. Lorsque la plaque de poussée de l’interrupteur tactile est pressée à la main, le centre du dôme métallique est écrasé et les contacts au centre du dôme entrent en contact avec le dôme métallique. Les points de contact entrent en contact avec le dôme métallique, ce qui permet au courant de passer à travers les trois contacts et l’interrupteur est activé.

Inversement, si votre main quitte la plaque de poussée de l’interrupteur tactile, le dôme métallique et le contact au centre du dôme métallique se séparent et l’interrupteur est désactivé.

Autres informations sur les interrupteurs tactiles

1. Réparation des interrupteurs tactiles

Les interrupteurs tactiles sont généralement assez durables mais, en fonction de l’endroit où ils sont utilisés et de leur fréquence d’utilisation, ils peuvent tomber en panne. Des réparations doivent être effectuées, mais dans certains cas, il n’est pas possible de demander des réparations, par exemple parce que le produit est ancien ou que le fabricant n’existe plus. Néanmoins, s’il est possible d’effectuer des soudures, l’utilisateur peut remplacer le produit par un nouveau.

Vérifiez le numéro de pièce de l’interrupteur tactile défectueux et vérifiez si un interrupteur tactile identique est disponible. Si ce n’est pas le cas, il n’est pas difficile de trouver un interrupteur tactile similaire en se basant sur les dimensions extérieures. En effet, les normes relatives aux interrupteurs tactiles sont standardisées dans une certaine mesure.

2. Couleur de l’axe des claviers mécaniques

Il existe différents types de claviers mécaniques pour PC, tels que l’axe rouge, l’axe brun et l’axe bleu. Ces types découlent du fait que les commutateurs à clé des fabricants allemands, qui sont les principaux fabricants de commutateurs à clé pour les claviers, ont des couleurs d’axe différentes pour chaque type. Comme la couleur de l’axe change pour chaque type de commutateur à clé, il est possible d’identifier le type de commutateur à clé en vérifiant la couleur de l’axe.

Parmi ces types de commutateurs, ceux dont les axes sont de couleur marron sont dits tactiles. Toutefois, les interrupteurs tactiles ne sont pas réellement utilisés. Ils sont simplement désignés comme tels par le fabricant en raison de la structure de l’interrupteur.

Il existe six couleurs principales pour les manches de clavier : rouge, rose, argent, noir, marron et bleu. Chaque clavier a un toucher différent : cette différence de toucher provient de la structure de l’interrupteur.

3. Interrupteurs tactiles et haptiques

Outre les interrupteurs tactiles, la technologie haptique, qui crée la sensation d’un objet comme s’il y avait un bouton de commande qui n’existe pas en réalité en appliquant des vibrations lors de l’utilisation d’un smartphone, a été récemment développée activement, principalement par les fabricants d’électronique.

Les progrès technologiques sont très rapides, avec l’application de technologies de communication interactives avancées telles que la RV et la RA, intégrant des technologies haptiques qui donnent l’impression de toucher des objets dans un espace virtuel. Dans un avenir proche, la technologie tactile évoluée à partir des interrupteurs tactiles devrait jouer un rôle actif dans des domaines tels que la télémédecine et le fonctionnement des robots.

Qu’est-ce qu’une imprimante 3D ?

Une imprimante 3D est un appareil qui produit des objets tridimensionnels en superposant des sections transversales imprimées sur la base de données 3D.

Les imprimantes 3D peuvent être utilisées de différentes manières, notamment la méthode FDM (Fused Deposition Modelling), la méthode SLA (Stereolithography), la méthode SLS (Selective Laser Sintering), la méthode à jet d’encre et la méthode de laminage de poudre à jet d’encre. Méthode du jet d’encre” et “Méthode de laminage de la poudre au jet d’encre”.

Pour un usage domestique, deux types d’imprimantes 3D sont souvent utilisés : la méthode de fusion et de laminage thermique et la méthode de moulage optique.

Utilisations, principe et avantages de chaque type d’imprimante 3D

1. Méthode de fusion et d’empilage thermique (FDM : Fused Deposition Modelling)

Utilisations

Réalisation de figurines, maquettes, etc.

Principe

La résine thermoplastique est éjectée à travers une fine buse d’environ 0,5 mm pour produire une impression.

Avantages

• L’unité principale est peu coûteuse.
• L’impression est possible à faible coût grâce à des matériaux peu coûteux.
• Imprimantes 3D à usage général.

Inconvénients

• Matériau de support nécessaire.
• Détérioration de l’aspect de l’objet moulé en raison des marques d’empilement générées pendant l’impression.

Matériaux imprimables

Résine PLA, résine ABS, etc.

2. Méthode de stéréolithographie (SLA)

Utilisations

Création de maquettes, d’accessoires de scène, etc.

Principe

La résine liquide photopolymérisable est durcie et imprimée en l’exposant à la lumière.

Avantages

Facilité de mise en œuvre après modelage, possibilité de réaliser des imprimés transparents.

Inconvénients

• Le matériau imprimé est sensible à la lumière du soleil.
• Le post-traitement des matériaux imprimés prend du temps.

Matériaux imprimables

Résines époxy, résines acryliques, etc.

3. Méthode de fabrication additive par frittage de poudre (SLS : Selective Laser Sintering)

Utilisations

Pièces pour équipements industriels et implants médicaux

Principe

L’impression est réalisée en répétant le chauffage sélectif et le frittage de matériaux en poudre, une couche à la fois.

Avantages

Il est possible d’imprimer de grandes structures résistantes sans avoir recours à un matériau de support.

Inconvénients

• L’équipement, y compris l’imprimante elle-même, est coûteux.
• La surface du matériau imprimé est rugueuse.

Matériaux imprimables

Nylon, matériaux métalliques tels que le titane, etc.

4. Méthode à jet d’encre

Utilisation prévue

Fabrication de composants médicaux et de petites séries de produits

Principe

L’impression est réalisée en plaçant des matériaux durcissables aux UV sur une surface bidimensionnelle, puis en les exposant à la lumière UV pour les durcir, comme s’ils étaient imprimés à l’aide d’une imprimante ordinaire.

Avantages

Facilité d’installation et impression à haute résolution.

Inconvénients

Le matériau imprimé est fragile et vulnérable à la lumière du soleil.

Matériaux imprimables

Résines époxy, résines acryliques, résines ABS, etc.

5. Méthode par laminage de la poudre à jet d’encre

Utilisations

Fabrication de composants médicaux et de petites séries de produits

Principe

L’impression est réalisée en plaçant un adhésif sur le plâtre et en le laissant durcir. Des structures colorées peuvent être créées en utilisant un agent colorant.

Avantages

Facilité d’installation et impression à haute résolution.

Inconvénients

Le matériau imprimé est peu résistant.

Matériaux imprimables

Plâtre, résine, métal, sable, etc.

Comment utiliser les imprimantes 3D

Les imprimantes 3D peuvent être utilisées pour stratifier des structures conçues en dissolvant la résine.

Cette section explique ce qu’il faut préparer et la procédure proprement dite.

Ce qu’il faut préparer

• Un ordinateur.
• Une imprimante 3D.
• Un logiciel de CAO 3D pour concevoir des dessins CAO tridimensionnels.
• Un logiciel de découpe
  • Le logiciel de tranchage permet de convertir les données 3D en données de parcours d’outils.
• Les filaments
  • Le filament est le matériau à stratifier ; différents types sont utilisés en fonction de la méthode de stratification de l’imprimante 3D, mais la résine PLA et la résine ABS sont souvent utilisées par les utilisateurs novices.

Étapes pour stratifier une structure sur une imprimante 3D

1. Pour stratifier une structure, les données 3D sont créées à l’aide d’un logiciel de CAO 3D.
2. Convertir les données 3D au format STL pour que l’imprimante 3D puisse les lire.
3. Convertir les données au format STL en données de parcours.
4. Activer l’imprimante 3D.
5. Retirer les matériaux secondaires qui sont soudés à la structure en tant que matériaux de support.
6. Traitement de surface des bavures, etc. pour une finition lisse.

Matériaux de filament pouvant être manipulés

Les imprimantes 3D sont limitées dans les matériaux qu’elles peuvent manipuler en fonction du type d’équipement et de la méthode de fusion du matériau.

Par exemple, une imprimante 3D qui prend en charge les résines peut traiter des résines générales molles à dures. Certains types d’imprimantes 3D peuvent prendre en charge une large gamme de matériaux.

Cette section se concentre sur la résine et le métal en tant que matériaux de filament pouvant être traités.

Filaments de résine

Les types de filaments en résine les plus couramment utilisés par les débutants et les utilisateurs avancés sont la résine PLA et la résine ABS.

Les autres matériaux en résine comprennent le nylon, le plâtre, le caoutchouc et les matériaux à base d’époxy.

1. Résine PLA

Résine synthétisée à partir de matériaux recyclés, composée d’acide polylactique, qui est principalement fabriqué à partir de maïs et d’autres matériaux.

2. Résine ABS

Résine synthétique composée d’acrylonitrile, de butadiène et de styrène.

Filaments métalliques

Les types de filaments métalliques comprennent l’acier inoxydable, le laiton, le titane, le platine, l’argent et l’or.

D’autres matériaux spéciaux comprennent des filaments contenant du bronze sous forme de poudre.

Qu’est-ce qu’un détecteur d’étincelles ?

Les détecteurs d’étincelles sont des dispositifs qui suppriment les étincelles et les surtensions qui se produisent lorsque les interrupteurs sont activés et désactivés.

Lorsque des étincelles se produisent, les éléments semi-conducteurs et les transistors du circuit peuvent être endommagés, et les surtensions peuvent également détruire les composants électroniques.

En particulier lorsque des interrupteurs sont utilisés dans des circuits à courant continu, des détecteurs d’étincelles et d’autres mesures de protection contre les étincelles doivent être prises dans le circuit.

Utilisations des détecteurs d’étincelles

Les détecteurs d’étincelles sont largement utilisés dans les équipements électriques fonctionnant avec du courant continu. En particulier lorsque le courant continu est utilisé comme source d’alimentation, l’utilisation de détecteurs d’étincelles est essentielle en raison de la possibilité de formation d’étincelles à proximité des interrupteurs.

Des problèmes similaires se posent dans les circuits à courant alternatif, d’où l’utilisation de détecteurs d’étincelles. Les détecteurs d’étincelles ont des tensions nominales, des valeurs de résistance, une capacité et une température d’utilisation définies avec précision. Ils doivent être choisis en tenant compte de ces facteurs.

Si les détecteurs d’étincelles ne résistent pas à la tension dans l’environnement d’utilisation, ils peuvent provoquer des accidents.

Principe des détecteurs d’étincelles

Lorsqu’un interrupteur tel qu’un relais est activé ou désactivé, une surtension est générée si la charge contient une composante d’inductance. De plus, si des étincelles se produisent aux points de contact des interrupteurs et des relais, la durée de vie des contacts est réduite. Les détecteurs d’étincelles sont des dispositifs conçus pour réduire les surtensions et les étincelles.

Les détecteurs d’étincelles se composent d’une résistance et d’un condensateur connectés en série. La constante de temps du détecteur d’étincelles est déterminée par la valeur de la capacité et de la résistance du condensateur et garantit que les surtensions ne changent pas rapidement.

Le condensateur à film utilisé doit avoir une capacité suffisante pour que la tension ne devienne pas trop élevée en cours d’utilisation. Pour les résistances, il convient de choisir des résistances ayant une immunité suffisante contre les surtensions.

Comment choisir un détecteur d’étincelles

Un détecteurs d’étincelles est constitué d’un circuit en série composé d’une résistance R et d’un condensateur C. Le calcul de C et R est le suivant lorsque le courant du circuit est I (A)

C = I x 2/10 à I x 2/20 (μF)
R = résistance au courant continu de la charge (Ω)

*La résistance en courant continu de la charge n’est souvent pas connue, auquel cas la norme de 120 Ω est utilisée.

*Les calculs de C et R ne sont donnés qu’à titre indicatif. En fin de compte, ces valeurs doivent être utilisées comme guide et l’effet d’absorption des surtensions doit être vérifié lors d’essais de montage.

Les connexions peuvent être réalisées au moyen d’un fil de plomb, d’un fil recouvert ou d’une borne métallique. Les composants électroniques utilisés doivent avoir une tension nominale supérieure à la tension du circuit.

Tension continue utilisable ≤ Tension nominale AC x√2

La tension nominale des détecteurs d’étincelles est indiquée en AC. Comme les détecteurs d’étincelles sont également utilisés dans des circuits à courant continu, la tension nominale du tueur d’étincelles doit être convertie en tension continue pour déterminer s’il peut être utilisé ou non.

Autres informations sur les détecteurs d’étincelles

1. Disposition des détecteurs d’étincelles

Dans les circuits composés d’une alimentation, d’un interrupteur et d’une charge telle qu’une résistance, il existe deux types fondamentaux de placement des détecteurs d’étincelles : en parallèle avec l’interrupteur ou en parallèle avec la charge.

Dans les circuits à courant continu, deux méthodes différentes sont utilisées. L’effet d’absorption des surtensions est le même pour les deux mais la méthode de connexion en parallèle avec l’interrupteur est plus efficace lorsque des étincelles sont visiblement visibles au niveau des contacts de l’interrupteur.

Lorsque l’interrupteur est désactivé, le circuit est connecté à travers le détecteur d’étincelles de sorte qu’aucune différence de potentiel importante n’est créée au niveau de l’interrupteur. Le détecteur d’étincelles empêche donc la génération de tensions élevées, ce qui réduit le risque de formation d’étincelles.

De plus, dans les circuits à courant alternatif, lorsqu’un détecteur d’étincelles est connecté en parallèle avec l’interrupteur, un courant de fuite circule lorsque l’interrupteur est désactivé. Ce courant de fuite peut entraîner un dysfonctionnement de l’interrupteur. C’est pourquoi il est courant, en courant alternatif, de connecter les détecteurs d’étincelles en parallèle à la charge.

2. Absorption des surtensions

Dans les circuits comportant des charges inductives telles que des relais et des moteurs, un détecteur d’étincelles est inséré en parallèle avec la charge inductive. Il absorbe la composante de surtension générée par la charge inductive pendant les opérations d’ouverture et de fermeture de l’interrupteur. Sans détecteurs d’étincelles, la tension de choc peut être 10 à 30 fois supérieure à la tension de commande de la charge inductive et la fréquence de bruit peut dépasser 100 MHz.

Les surtensions provoquent des ruptures d’isolation des composants électroniques dans le circuit et endommagent le motif de la carte de circuit imprimé. De plus, les composantes harmoniques des surtensions générées sont rayonnées directement et à partir de la configuration du circuit, provoquant divers effets nocifs sur les équipements et dispositifs périphériques. L’installation de détecteurs d’étincelles appropriés permet d’absorber ces surtensions.

Qu’est-ce qu’une tête de broche ?

Une tête de broche est une borne qui est attachée à un circuit imprimé. Un exemple d’utilisation est de fixer une tête de broche à une planche à pain, d’y connecter un PICkit et d’écrire des programmes sur le microcontrôleur PIC.

Les bornes sont plaquées d’or ou d’étain. Elles sont souvent allongées et comportent jusqu’à 40 broches en ligne, qui peuvent être retirées une à une, souvent à l’aide d’une pince coupante ou d’une pince à épiler. Attention à ne pas se tromper sur le diamètre des têtes de broche car elles ne rentreront pas dans les trous de la carte.

Utilisations des têtes de broche

Les têtes de broche sont utilisées sur des cartes telles que les breadboards et les cartes universelles pour faciliter l’entrée de signaux et les connexions externes. Elles sont souvent utilisées pour les connexions fil à fil, mais aussi comme connecteurs de commutation de circuit.

Le type de pas de 2,54 mm est souvent utilisé mais il existe des variations de taille, de longueur et de coude en L d’un côté.

Elles sont utilisées pour les connexions internes dans une large gamme d’équipements électroniques tels que les commandes embarquées, les équipements industriels, les ordinateurs, les équipements de communication, les équipements médicaux, les équipements de stockage et les appareils électroménagers.

Principe des têtes de broche

Elles sont constituées d’une broche, qui est un conducteur, et d’un boîtier, qui est un isolant et sert à connecter les circuits. Ces connecteurs sont disponibles en version mâle ou mâle-femelle des deux côtés. Le type mâle-mâle possède des broches aux deux extrémités et peut être fixé sur une carte. Les cartes à pain peuvent être simplement enfichées, tandis que les cartes universelles doivent être soudées.

Le matériau utilisé est le laiton, soit étamé, soit doré. La dorure est plus efficace contre la rouille et plus durable. La plage de température de fonctionnement s’étend de -40°C à 105°C. Il existe des modèles à une ou deux rangées, en fonction de l’application. Le courant et la tension nominaux ne doivent pas être dépassés.

Les têtes de broche reliant une carte à une autre doivent être soudées aux deux extrémités. Elles peuvent également être utilisées sur des cartes flexibles en utilisant une carte de renforcement. Les têtes de broches peuvent servir de connexion de montage entre des cartes flexibles et des cartes rigides. Des connecteurs femelles peuvent également être utilisés pour permettre la connexion et la déconnexion.

Qu’est-ce qu’une varistance ?

Une varistance est un dispositif semi-conducteur à deux électrodes dont la résistance change en fonction de la tension appliquée.

Le terme varistor est dérivé de Variable + Resistor, qui signifie résistance variable. C’est pourquoi il est parfois appelé résistance non directe ou résistance dépendant de la tension.

La tension et le courant se caractérisent par une relation non proportionnelle : lorsque la tension appliquée à la varistances est faible, la résistance est élevée, et lorsque la tension est élevée, la résistance est faible.

Utilisations des varistances

La résistance des varistances varie en fonction de la tension. Cette caractéristique peut être utilisée pour protéger les éléments de circuits intégrés et d’autres dispositifs de l’électricité statique ou pour protéger les équipements électroniques contre les surtensions dues à la foudre.

Si une tension anormale est appliquée à un élément, tel qu’un circuit intégré ou un équipement électronique, elle peut entraîner un dysfonctionnement ou une destruction. De même, si une tension élevée est appliquée à une varistance, la résistance de la varistance devient faible. Cela facilite la circulation du courant dans le circuit et réduit la charge de l’équipement électronique en créant une chute de tension dans l’impédance de la ligne. D’autres utilisations incluent la prévention des décharges électrostatiques et des éclats.

1. Prévention des décharges dues à l’électricité statique

Les équipements électroniques dotés de terminaux d’interface externes, tels que les téléphones mobiles, les lecteurs de musique et les dispositifs USB, qui sont utilisés dans la vie quotidienne, sont difficiles à protéger de l’électricité statique et nécessitent donc l’utilisation de composants pour prévenir l’électricité statique. En effet, la sophistication technique et la difficulté de fabrication de ces appareils les rendent sensibles aux décharges électrostatiques, ce qui les rend vulnérables à la destruction.

Jusqu’à présent, un élément à tension stable et constante appelé diode Zener était utilisé comme méthode de prévention de l’électricité statique. Cependant, la mise au point de petits varistances à puce multicouche à faible coût a conduit à l’utilisation de varistances.

2. Anti-dispersion

Les moteurs à collecteur sont un terme générique désignant les moteurs électriques et les équipements de puissance dotés d’un collecteur mécanique et de balais. Ils commutent le courant en fonction de la phase de rotation et maintiennent la puissance de l’arbre en rotation dans une direction constante.

Un type de moteur à collecteur est le moteur à courant continu à balais. Il comporte une partie appelée balai à travers laquelle le courant circule directement, mais le collecteur, qui tourne par intermittence, génère une haute tension et des étincelles. Cela entraîne l’usure des balais et la production de bruit. Pour éviter cela, l’on utilise des varistances.

Principe des varistances

Une varistance est constituée de deux électrodes prises en sandwich entre deux semi-conducteurs en céramique, dont le composant principal est l’oxyde de zinc. Les caractéristiques des varistances peuvent être exprimées sous la forme I=KV^α, où I est le courant et V la tension. où K est une constante spécifique à l’élément et α est le coefficient de non-linéarité de la tension (facteur α).

Le coefficient de non-linéarité de la tension est un coefficient qui exprime la courbure après le point de réfraction, c’est-à-dire le point de transition entre une résistance faible et une résistance élevée. Le circuit équivalent d’une varistance est constitué de deux diodes Zener inversées connectées en parallèle avec un condensateur.

Il en ressort que la varistances a une composante de condensateur, ce qui signifie que la tension aux bornes de la varistance est faible et que la varistance a une petite quantité de capacité lorsqu’elle a une résistance élevée.

Jusqu’à une certaine tension, la structure ne permet pas au courant de circuler en raison de la résistance élevée mais lorsqu’une charge supérieure à une certaine tension est appliquée, la tension est plus élevée que la résistance. Aussi, un courant important circule en raison de l’effet tunnel de la mécanique quantique. Par conséquent, lorsqu’une charge à haute tension est appliquée à un élément ou à un appareil électronique, la varistances joue le rôle de libérer l’électricité statique vers la terre, etc.

Autres informations sur les varistances

Caractéristiques des varistances

Les varistances ont une durée de vie. Il est nécessaire de choisir une varistances dont la durée de vie peut être correctement déterminée en fonction de la tension appliquée à la varistance, de la capacité de résistance de la varistance et d’un graphique linéaire montrant les résultats de la forme d’onde de surtension. Elle est définie comme étant à la fois la sortie libérée et court-circuitée. Si les prescriptions sont largement dépassées, le produit peut se briser ou éclater, entraînant des blessures.

Une autre structure similaire est la diode Zener. Elle diffère légèrement parce qu’elle a des caractéristiques courant-tension symétriques et n’a donc pas de polarité.

Qu’est-ce qu’un thyristor ?

Les thyristors sont des dispositifs semi-conducteurs à action redressante, également appelés SCR (Silicon Controlled Rectifier) ou redresseurs contrôlés au silicium. L’action de redressement fait référence à la conversion du courant alternatif en courant continu. Un composant électronique typique à action de redressement est une diode.

La différence entre une diode et un thyristor est la borne de la grille. Les thyristors ont une borne appelée grille et n’exercent une action de redressement que lorsque le courant passe par la borne de la grille.

Utilisations des thyristors

Les thyristors sont utilisés dans l’industrie de la soude et le placage électrolytique en tant qu’applications industrielles. L’industrie de la soude est une industrie où l’eau salée est électrolysée pour produire de la soude caustique et de l’hydrogène. La soude caustique est utilisée pour fabriquer du savon et des détergents. Le courant continu élevé nécessaire à l’électrolyse de l’eau salée est généré par des thyristors.

Dans la vie de tous les jours, les thyristors sont utilisés, par exemple, pour faire varier l’intensité de l’éclairage par LED : le courant alimentant les LED est contrôlé par le thyristor, et le dispositif contrôlant l’éclairage par LED est appelé pilote de LED, qui contient invariablement un thyristor.

Principe du thyristor

Les thyristors ont une structure quadruple PNPN composée de semi-conducteurs de type p et de type n. Les bornes de la grille sont tirées des semi-conducteurs intermédiaires de type n ou p, qui sont appelés respectivement grille N et grille P.

Du fait de sa structure quadruple, il possède trois jonctions. Si l’on considère les jonctions du côté de l’anode au côté de la cathode, les première et troisième jonctions sont polarisées vers l’avant. En revanche, la deuxième jonction est polarisée à l’inverse. Si vous essayez de faire passer le courant du côté de l’anode au côté de la cathode dans cet état, très peu de courant circulera.

Toutefois, si une tension directe est appliquée au thyristor et que le courant circule jusqu’à la borne de la grille, un phénomène connu sous le nom de rupture par avalanche se produit et une conduction se produit entre l’anode et la cathode. C’est ce qu’on appelle l’arc de point du thyristor ou la mise sous tension.

Une fois le thyristor allumé, la conduction est interrompue lorsque le courant circulant vers l’anode devient nul. C’est ce que l’on appelle la coupure ou l’extinction. L’extinction des thyristors se produit spontanément, car le courant alternatif présente des moments périodiques de tension nulle.

Informations complémentaires sur les thyristors

Utilisations des thyristors

Les thyristors peuvent être utilisés pour contrôler des puissances élevées. Des exemples spécifiques sont énumérés ci-dessous.

1. Redresseur

Le redressement est la conversion du courant alternatif en courant continu. Les diodes et les thyristors sont utilisés comme redresseurs, qui sont des éléments clés des circuits de redressement. Les redresseurs à thyristor sont plus petits et plus légers que les redresseurs à diodes, mais les hautes fréquences génèrent du bruit dans le système d’alimentation. Ces dernières années, des redresseurs à transistors ont été développés pour supprimer les harmoniques.

2. Contrôle des moteurs à courant alternatif

L’équipement qui contrôle la vitesse de rotation des moteurs à courant alternatif est appelé dispositif VVVF. A l’intérieur d’un dispositif VVVF se trouvent une section convertisseur et une section onduleur. La section convertisseur convertit le courant alternatif en courant continu. Les diodes sont principalement utilisées dans la section convertisseur.

La section onduleur est un dispositif qui convertit l’alimentation en courant continu en alimentation en courant alternatif par l’opération inverse du redressement. Dans l’onduleur, l’alimentation en courant alternatif est convertie une fois en alimentation en courant continu. Le courant alternatif est généré en commutant l’alimentation en courant continu à grande vitesse à l’aide de thyristor ou d’autres dispositifs.

Qu’est-ce qu’une pile au lithium ?

Une pile au lithium est un type de pile chimique qui tire son énergie d’une réaction chimique. Les piles au lithium sont des piles rechargeables basées sur une réaction d’intercalation utilisant comme électrode négative un matériau en carbone capable de stocker des ions lithium.

Les piles au lithium, quant à elles, utilisent du lithium métallique ou des alliages de lithium pour l’électrode négative et sont généralement des piles primaires non rechargeables.

Le dioxyde de manganèse, le fluorure de graphite et le disulfure de fer sont utilisés pour l’électrode positive des piles au lithium, mais celles qui utilisent le dioxyde de manganèse sont les plus courantes, et les piles au lithium désignent généralement les piles au dioxyde de manganèse.

Utilisations des piles au lithium

Le lithium a la plus grande tendance à la cationisation et est le plus léger des métaux. C’est pourquoi les piles au lithium se caractérisent par une tension élevée, un poids léger et une forte densité énergétique. Elles sont largement utilisées comme sources d’énergie internes pour les horloges et la sauvegarde de la mémoire dans une variété d’équipements électriques domestiques tels que les enregistreurs Blu-ray/DVD, les appareils photo numériques, les consoles de jeux, les cuiseurs de riz et les appareils de communication.

Certains types présentent également des caractéristiques de décharge stables, une fiabilité à long terme et une excellente durée de conservation à des températures élevées. Ils sont donc largement utilisés comme sources d’énergie pour des équipements critiques tels que divers compteurs d’eau, d’électricité et de gaz et des compteurs intelligents, des alarmes incendie, des équipements de sécurité et des appareils médicaux.

Principe des piles au lithium

Les piles au lithium utilisent du dioxyde de manganèse, du fluorure de graphite ou du disulfure de fer pour l’électrode positive, du lithium métallique pour l’électrode négative et un électrolyte organique fabriqué par dissolution de sels de lithium dans un solvant organique comme électrolyte

Le lithium métallique de l’anode s’ionise au point de contact avec l’électrolyte, se dissolvant dans l’électrolyte sous forme d’ions lithium. Un électron est généré pour chaque atome de lithium lithié. Les électrons se déplacent ensuite de l’anode à la cathode via un conducteur et les ions lithium via l’électrolyte, provoquant une réaction chimique avec le matériau de la cathode.

Caractéristiques des piles au lithium

Comparées à d’autres piles telles que les piles alcalines, les piles au lithium présentent les caractéristiques suivantes

1. Poids léger et tension élevée

Alors que les piles alcalines ont une tension nominale de 1,5 V, les piles au dioxyde de manganèse, plus couramment utilisées, ont une tension nominale plus élevée de 3 V. La légèreté, la tension élevée, la forte densité énergétique et la possibilité de réduire le nombre de piles nécessaires de deux ou plus à une seule signifient qu’elles peuvent être utilisées dans des appareils plus petits.

2. Faible autodécharge et longue durée de vie

La cathode d’une pile au lithium est un matériau chimiquement stable qui ne se détériore pas facilement et peut conserver plus de 90 % de sa capacité même après 10 ans de stockage.

De plus, une comparaison de la durée de vie des piles dans les équipements nécessitant un courant relativement élevé, par exemple, le matériel photographique, montre que l’on peut s’attendre à ce que les piles au lithium durent environ deux fois plus longtemps que les piles sèches alcalines. Les piles au lithium sont plus chères que les piles sèches, mais la fréquence de remplacement des piles est réduite, ce qui peut être avantageux en termes de coût total dans les équipements nécessitant une consommation de courant élevée.

Toutefois, lorsqu’elles sont utilisées dans des équipements à faible consommation de courant, tels que les calculatrices et les émetteurs de télécommande de télévision, la différence de durée de vie entre les piles au lithium et les piles sèches est faible et ne présente pas d’avantage.

3. Large gamme de températures

Comme l’électrolyte des piles alcalines, telles que les piles sèches largement utilisées, est une solution aqueuse, l’activité de réaction diminue dans les environnements à basse température. Si l’électrolyte gèle, la pile ne fonctionnera pas comme une pile. C’est pourquoi la plage de température de fonctionnement recommandée pour les piles alcalines est de 5°C à 45°C.

Les piles au lithium, en revanche, utilisent un électrolyte organique et ont un point de congélation très bas. Elles sont également relativement stables à des températures élevées : l’énergie peut être extraite sur une large plage de températures. La plage de température de fonctionnement des produits ordinaires est estimée entre -30 et 70°C, et celle des produits résistants à la chaleur entre -40 et 125°C.

En raison de ces caractéristiques, ces piles sont utilisées comme sources d’énergie pour les équipements d’alpinisme dans la neige, les appareils de photographie et d’enregistrement vidéo, etc.

Types de piles au lithium

Les piles au lithium sont généralement des piles primaires qui ne peuvent être ni chargées ni déchargées. Il existe également des piles au lithium rechargeables. Cette section présente chacune d’entre elles.

Piles au lithium primaires

Les piles au lithium primaires disponibles dans le commerce peuvent être classées selon leur forme en trois types : les piles au lithium cylindriques, les piles au lithium en forme de pièce de monnaie et les piles au lithium en forme d’épingle.

1. Piles au lithium cylindriques

Les piles au lithium cylindriques se caractérisent par une faible autodécharge et une puissance élevée. Le fluorure de graphite ou le dioxyde de manganèse est principalement utilisé comme matériau de cathode, tous deux ayant une tension de sortie nominale de 3 V. Le fluorure de graphite a une excellente durée de conservation à long terme et est utilisé comme source d’énergie dans les compteurs intelligents pour le gaz et l’eau. Le dioxyde de manganèse est adapté à la fourniture de courants importants et est utilisé dans les équipements photographiques tels que les appareils photo. Les piles au lithium utilisant le sulfure de fer comme matériau d’électrode positive ont une tension de sortie d’environ 1,5 V et sont vendues en remplacement des piles AA et AAA.

2. Piles au lithium de type pièce de monnaie

Le matériau de l’électrode positive des piles au lithium en forme de pièce est le fluorure de graphite ou le dioxyde de manganèse. Elles se caractérisent par leur finesse et leur compacité et sont utilisées comme source d’énergie de secours pour les fonctions de mémoire et d’horloge dans les produits électriques et les équipements d’information. Elles sont également utilisées dans les systèmes d’entrée sans clé des automobiles et dans les lampes ultra-compactes.

3. Piles au lithium de type pin

Les piles au lithium sont longues, fines et compactes, et le matériau de l’électrode positive est le fluorure de graphite. Leurs principales utilisations sont les flotteurs électriques pour la pêche et les petits émetteurs radio.

Piles au lithium rechargeables

Alors que les piles au lithium ordinaires sont des piles primaires qui ne peuvent pas être rechargées, il existe également des piles secondaires au lithium qui peuvent être rechargées en utilisant un composé tel que le vanadium ou le titane pour l’électrode positive et le lithium métal ou un composé ou alliage de lithium tel que l’aluminium ou le titane pour l’électrode négative, sous la forme d’une pièce de monnaie.

Elles présentent non seulement les mêmes excellentes propriétés que les piles au lithium primaires, mais aussi d’excellentes caractéristiques de cycle de charge-décharge. Elles conviennent aux appareils pour lesquels les piles au lithium ne veulent ou ne peuvent pas être remplacées à mi-parcours. Elles sont par exemple utilisées dans les montres à énergie solaire et les alimentations de secours pour les montres-bracelets.

Qu’est-ce qu’une balance industrielle ?

Les balances industrielles sont des instruments de mesure utilisés dans la production et le développement de produits, que ce soit dans l’agriculture, la sylviculture, la pêche ou l’industrie, pour peser des choses.

Il existe différents types de balances industrielles, des balances électroniques utilisées pour un pesage précis dans les laboratoires, par exemple pour l’analyse chimique, aux balances encastrées dans le sol et utilisées pour mesurer des camions entiers. De plus, il existe différents types de balances en fonction de l’utilisation prévue et de l’environnement de mesure, telles que les spécifications anti-poussière pour le pesage de poudres, les spécifications étanches pour le pesage de liquides légers et les spécifications antidéflagrantes pour le pesage dans des zones dangereuses telles que les gaz explosifs.

Utilisations des balances industrielles

Les balances industrielles sont utilisées dans diverses industries pour déterminer des poids et des mesures, avec des produits adaptés à leurs besoins spécifiques. Les exemples incluent la recherche et le développement et l’analyse en laboratoire dans le secteur chimique, dans l’industrie de l’agriculture, de la sylviculture et de la pêche, dans les usines de production de produits industriels et dans les entrepôts de l’industrie logistique.

Dans l’industrie de la production et de la logistique, elles sont utilisées comme compteurs de quantité pour déterminer la quantité de produits. Par exemple, pour compter la quantité de petits produits vissés, le poids d’une centaine de pièces peut être stocké à l’avance sur une balance industrielle, de sorte que la quantité de produits peut être déterminée simplement en les plaçant sur la balance.

Les balances industrielles sont également incorporées dans une série de processus de fabrication automatisés, tels que le remplissage automatique de liquides et de poudres, le contrôle de la quantité de remplissage, le pesage, le mélange et la distribution pour le traitement par lots. Les balances industrielles sont utilisées dans divers domaines, notamment dans les industries pharmaceutique, cosmétique, chimique et alimentaire.

Principe des balances industrielles

Les balances générales comprennent les balances à ressort basées sur la loi de Hooke et les balances basées sur le principe de l’effet de levier. En revanche, les balances industrielles utilisent principalement les principes de mesure électromagnétique, des cellules de charge et des lames vibrantes.

1. Balances industrielles électromagnétiques

La structure interne d’une balance industrielle électromagnétique est similaire à celle d’une balance. Un échantillon est placé d’un côté de la tige et une bobine électromagnétique est placée de l’autre côté de la tige, en travers du point d’appui.

La force électromagnétique nécessaire pour maintenir l’équilibre par rapport au poids de l’échantillon est mesurée et la force électromagnétique est convertie en poids. La méthode électromagnétique permet des mesures très précises et convient aux balances qui mesurent des échantillons minuscules, telles que les balances d’analyse.

2. Balances industrielles à cellule de charge

Ce type d’instrument de pesage se compose d’une jauge de contrainte qui détecte la déformation d’un générateur de contrainte, déformé par le poids de l’instrument. Un côté de l’élément de mesure est fixe et un échantillon est placé sur l’autre côté.

La déformation générée par le poids de l’échantillon est convertie en valeur de résistance par la jauge de contrainte et en poids. La structure est relativement simple et peu coûteuse. Cette méthode convient à la mesure d’objets lourds pour lesquels les exigences de précision ne sont pas très élevées.

3. Balances industrielles à diapason

Les balances industrielles à diapason mesurent la fréquence de vibration d’un échantillon lorsqu’une charge est appliquée à un transducteur composé de deux diapasons reliés ensemble, et la convertissent en poids. Il s’agit d’un principe de mesure relativement nouveau, dont la précision se situe entre celle des balances électromagnétiques et celle des cellules de charge.

Autres informations sur les balances industrielles

1. Plateformes de pesée

Les plateformes de pesée sont un terme générique pour les instruments de pesage qui mesurent le poids d’objets stationnaires en les plaçant sur une surface plane en forme de plate-forme, appelée table de pesée. La plate-forme s’affaisse sous l’effet du poids de l’objet qui y est placé et l’ampleur de l’affaissement est mesurée en tant que poids.

Il existe différents produits pour une large gamme d’objectifs et de capacités, tels que les balances ménagères, les balances de cuisine, les balances de magasin, les balances pour mesurer le volume de gaz propane et les balances pour camions. Elles ont une structure de plate-forme de pesage sur le sol et peuvent transporter elles-mêmes de grands véhicules et d’autres objets.

Outre les modèles analogiques utilisant des ressorts, il existe également une grande variété de produits dotés de structures internes telles que des cellules de charge, des capteurs électromagnétiques, des modèles numériques avec affichage numérique, des structures étanches et antidéflagrantes, etc. en fonction de l’application, de la capacité de pesage et de la gamme de prix.

2. Plateformes de pesée

Le nom du plateau de pesée ou de la plateforme sur laquelle l’objet à mesurer est placé dans l’instrument de mesure de la masse instrument de pesage. Selon le fabricant, on parle parfois de plate-forme de pesée pour désigner un pèse-personne à plateforme.

3. Balances électroniques

Les balances électroniques sont principalement destinées à mesurer la masse. Certains modèles ont une structure de balance intégrée, tandis que d’autres ont une structure monobloc sans structure de balance. Les méthodes de mesure des balances électroniques comprennent l’équilibrage par force électromagnétique, la cellule de charge et la vibration du diapason.

Les balances électromagnétiques étaient le pilier des premières balances électroniques, mais celles qui utilisent des cellules de charge à jauge de contrainte sont désormais largement disponibles. La précision de la mesure est généralement plus élevée avec la méthode d’équilibrage de la force électromagnétique qu’avec la méthode des cellules de charge.

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

Un capteur de particules est un appareil qui compte le nombre de particules dans l’air inhalé pendant un certain temps.

Ils sont principalement utilisés dans les salles blanches. Par “particules”, l’on entend ici les fines particules de matières étrangères. Elles doivent être contrôlées car elles sont à l’origine de défauts et de faibles rendements, en particulier dans la fabrication de semi-conducteurs.

Un compteur de particules est un dispositif similaire mais son utilisation est presque la même.

Les compteurs de particules ont tendance à mesurer avec plus de précision, à être des appareils plus grands et de nombreux modèles peuvent être utilisés dans l’air comme dans les liquides. Les modèles les plus performants peuvent mesurer des particules d’une taille supérieure à 0,1㎛.

Utilisations des capteurs de particules

Les capteurs de particules sont principalement installés dans les salles blanches pour contrôler la propreté de la pièce. Les exemples incluent le contrôle de la propreté des processus de peinture automobile et la gestion des salles blanches dans les usines de fabrication de semi-conducteurs.

La gamme d’utilisations s’élargit. Par exemple, il existe des capteurs de particules utilisés dans les véhicules pour mesurer les PM2,5, dont on craint qu’ils aient un impact sur le corps humain. Les modèles ultra-compacts et assez petits ont tendance à être populaires, et certains peuvent être installés sur des rails DIN pour économiser de l’espace, tandis que d’autres peuvent être fixés au mur.

Principe des capteurs de particules

Il existe deux grands principes de fonctionnement des capteurs de particules : la diffusion de la lumière ou le blindage de la lumière. Tous deux sont équipés d’une pompe d’aspiration d’air intégrée et effectuent des mesures en continu à une vitesse constante. Ils diffèrent par leurs méthodes de détection des particules qui utilisent soit la diffusion de la lumière, soit l’atténuation du passage de la lumière.

1. Diffusion de la lumière

Les capteurs de particules à diffusion de lumière utilisent une photodiode pour détecter la diffusion de la lumière, généralement lorsqu’un laser frappe une particule dans l’air, et convertissent la lumière diffusée en un signal électrique. Avec cette méthode, la taille et le nombre de particules peuvent être comptés en fonction du nombre et de l’intensité des signaux électriques provoqués par la diffusion de la lumière.

2. Méthode de l’écran lumineux

Dans la méthode du blindage lumineux des capteurs de particules, la lumière est constamment irradiée sur la photodiode. La taille et le nombre de particules sont comptés en détectant le signal électrique de l’affaiblissement des particules dans l’air entre la source de lumière et la photodiode lorsque la lumière passe à travers elles.

Les capteurs de particules requièrent une attention particulière quant aux paramètres de précision de la mesure. Comme pour les méthodes de diffusion et d’occultation de la lumière, si la précision de mesure du capteur de particules est trop élevée par rapport à la propreté de la salle blanche, l’erreur de mesure a tendance à augmenter.

Afin d’utiliser des capteurs de particules dans les limites de l’erreur de mesure souhaitée pour le contrôle de la propreté des salles blanches, il est nécessaire de choisir un modèle avec une plage de mesure appropriée.

Autres informations sur les capteurs de particules

1. Différences entre compteurs de poussière et capteurs de particules

La différence la plus importante entre un compteur de poussière et un capteur de particules ou un compteur de particules est la concentration de la matière particulaire à mesurer. Les compteurs de poussière sont généralement conçus pour mesurer des concentrations élevées de particules (0,01 mg/m3 ou plus) et évaluent la concentration en fonction du poids, et non de la quantité, des particules. En revanche, les capteurs de particules et les compteurs de particules se distinguent par le fait qu’ils quantifient les mesures en fonction du nombre de particules.

Les compteurs de particules, en particulier, sont principalement destinés à des mesures ponctuelles et ont des spécifications détaillées allant de la classe 1 à la classe 9. Ils peuvent ainsi effectuer des mesures dans des environnements à faible concentration et très propres, tandis que les compteurs de poussière sont destinés à des mesures en continu et ont une plage de concentration relativement large qui peut être mesurée.

2. Capteurs de particules portables

Les fabricants développent une variété de capteurs de particules pour améliorer le confort d’utilisation : y compris des modèles alimentés par des batteries lithium-ion et pouvant être connectés à un PC via USB pour l’analyse des données, des modèles pouvant être connectés à des systèmes de surveillance multipoints, et des modèles équipés d’une caméra.