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Qu’est-ce qu’un capteur de pression ?

Un capteur de pression est un appareil qui mesure la pression d’un gaz ou d’un liquide.

La section de mesure convertit les changements causés par la pression en un signal électrique et délivre la pression. Les éléments de mesure typiques sont de type jauge.

Les capteurs de pression de type jauge utilisent des jauges à semi-conducteur, des jauges de contrainte et des films métalliques minces. Certains types de capteurs peuvent être réglés sur la pression atmosphérique, la pression absolue ou une norme arbitraire pour la pression au moment de la mesure.

Utilisations des capteurs de pression

Les capteurs de pression sont utilisés dans de nombreux processus industriels pour mesurer la pression dans les conduites et les équipements.

Le capteur de pression approprié doit être sélectionné en tenant compte de la plage d’amplitude de la pression, du type de gaz ou de liquide à utiliser, de la température à laquelle il doit être utilisé, de sa durabilité et d’autres facteurs.

Les capteurs de pression sont utilisés dans de nombreux domaines, notamment :

• Mesure de la pression des liquides dans les équipements de remplissage de liquides.
• Mesure de la pression des liquides et des gaz circulant dans les conduites des usines.
• Mesure de la pression pour le contrôle de la pression dans les équipements où sont utilisées des substances très réactives à la pression.
• Applications dans les tapis de capteurs de pression.
• Applications dans l’automobile, les machines industrielles, l’aérospatiale, la médecine, etc.

Principe des capteurs de pression

Les capteurs de pression de type jauge mesurent la pression en détectant la déformation de la membrane. Il existe différents types de méthodes de détection, telles que les jauges à semi-conducteurs, les jauges de contrainte et les couches minces métalliques.

Quatre résistances de jauge sont placées sur la surface de la membrane. Lorsque la membrane est déformée par la pression, la résistance électrique change : les quatre résistances de jauge sont assemblées dans un circuit en pont et le changement de résistance est délivré sous forme de tension.

1. Capteurs de pression à semi-conducteur

Les capteurs de pression à semi-conducteur utilisent un semi-conducteur lui-même comme membrane et mesurent la pression en utilisant l’effet piézoélectrique. La résistance électrique du semi-conducteur change lorsqu’il est soumis à une pression. La variation de la résistance à la pression est beaucoup plus importante qu’avec d’autres méthodes. L’équipement se caractérise par sa grande durabilité car il est possible de fabriquer un diaphragme robuste.

2. Capteurs de pression à jauge de contrainte

Les capteurs de pression à jauge de contrainte fixent des jauges de contrainte à l’arrière de la membrane et mesurent la variation de la résistance de la jauge. Les jauges de contrainte sont des dispositifs qui mesurent la contrainte en utilisant la propriété des métaux selon laquelle leur résistance électrique change lorsqu’ils sont déformés. En établissant une correspondance entre la contrainte et la pression, il est possible d’obtenir une pression.

3. Capteurs de pression à couche mince en métal

Les capteurs de pression à couche mince métallique forment une couche mince métallique sur une membrane et mesurent la pression en mesurant la variation de la résistance électrique de la couche mince métallique déformée sous l’effet de la pression. Ils se caractérisent par une plus grande sensibilité et peuvent être utilisés à des températures plus élevées que les capteurs à jauge de contrainte.

4. Capteurs de pression autres que ceux de type jauge

Outre les capteurs de pression de type jauge, il existe différents types de capteurs de pression, notamment les capteurs capacitifs, les capteurs à fibre optique et les capteurs de pression à vibration.

Le type capacitif détecte la capacité entre une électrode fixe et une électrode à diaphragme. Le déplacement de la membrane, qui se déforme en réponse aux changements de pression, est mesuré comme un changement de capacité et converti en pression. Convient pour mesurer la pression de plusieurs types de gaz ou de mélanges de gaz.

Le type à fibre optique déforme le réseau de diffraction à l’extrémité de la fibre optique lorsque la pression est appliquée au diaphragme et mesure le changement de longueur d’onde de la lumière réfléchie. Des mesures à haute température et de grande précision peuvent être effectuées et sont utilisées pour mesurer la pression de la résine fondue et la pression sanguine à l’intérieur du corps.

Le type de vibration comporte un transducteur sur une puce à diaphragme en silicium et lorsque le diaphragme est déformé par la pression, la fréquence naturelle du transducteur change. Le changement de fréquence est détecté et converti en pression. Ces capteurs se caractérisent par une grande précision, une grande sensibilité et une haute résolution.

Utilisations des capteurs de pression

1. Tapis de capteurs de pression

Un exemple d’utilisation de capteur de pression est le tapis de capteur de pression. Les tapis de capteurs de pression sont destinés à être posés sur le sol, etc. et se présentent généralement sous la forme d’un tapis fin.

Parmi les usages possibles des tapis de capteurs de pression, l’on peut citer la détection de l’entrée dans une salle de haute sécurité ou dans une zone dangereuse d’une usine. Si un intrus marche sur le tapis à capteurs de pression, une alarme sonore peut être déclenchée ou une lampe peut être allumée en fonction des informations détectées par le capteur de pression.

Des tapis de capteurs de pression peuvent également être installés dans les pièces de l’établissement ou à l’entrée du domicile, afin que les personnes atteintes de démence sachent quand quitter les lieux.

2. Capteurs de pression pour automobiles

Les capteurs de pression pour automobiles sont utilisés comme capteurs pour mesurer précisément la pression des liquides et des gaz afin d’améliorer le rendement énergétique, par exemple. Les capteurs de pression utilisés dans les automobiles sont souvent des capteurs de pression à jauge à semi-conducteur utilisant des piézorésistances. Ils sont en effet compacts et peuvent effectuer des mesures très précises et sont utilisés dans des environnements de fonctionnement difficiles.

Les capteurs de pression automobiles doivent fonctionner de manière fiable et précise sur le long terme à des températures de fonctionnement allant de -30°C à 150°C et, selon le lieu d’utilisation, jusqu’à des températures dépassant 300°C. De plus, les moteurs diesel devant comprimer les mélanges air-carburant à des pressions très élevées, les capteurs de pression doivent être capables de mesurer avec précision des pressions allant jusqu’à 200 MPa.

Qu’est-ce qu’un microscope industriel ?

Les microscopes industriels sont utilisés pour l’inspection et l’analyse des processus dans la fabrication de semi-conducteurs, de composants électroniques et d’écrans à cristaux liquides.

Pour faciliter l’analyse des données, la plupart des microscopes industriels sont équipés d’une caméra numérique ou d’un CCD pour capturer les images sur un PC.

Utilisations des microscopes industriels

Les microscopes industriels sont utilisés pour l’inspection des processus de fabrication et l’analyse de produits industriels tels que les semi-conducteurs et les composants électroniques. Le type de microscope industriel le plus courant est le microscope métallurgique, qui éclaire et observe les surfaces par réflexion de la lumière.

Les microscopes métallurgiques sont utilisés pour l’observation de la surface de produits industriels opaques tels que les microstructures céramiques, les métaux et les alliages, les surfaces polies de composants et de pièces électroniques. D’autres utilisations comprennent le développement, l’analyse et l’inspection pendant la fabrication de produits tels que les têtes magnétiques, les cristaux liquides et les films.

Ils peuvent également être utilisés pour l’observation détaillée des surfaces des joints de soudure sur les cartes de circuits imprimés et de la profondeur de pénétration des soudures. Ils sont également utilisés pour l’évaluation et l’analyse après la coulée, le traitement thermique et la métallurgie dans le traitement des métaux.

Principe de la microscopie industrielle

Les microscopes industriels métallurgiques les plus courants sont le microscope droit, qui observe l’échantillon par le haut, et le microscope inversé, qui observe l’échantillon par le bas. Les microscopes droits sont le type de microscope le plus courant et le plus répandu. L’échantillon se trouve sous la lentille de l’objectif et est observé depuis le haut de la lentille de l’objectif. Dans un microscope inversé, la pointe de l’objectif se trouve sur le côté supérieur et l’échantillon est observé par le bas.

Dans les microscopes droits et inversés, la source lumineuse est située à l’intérieur de la lentille de l’objectif. La source lumineuse éclaire la surface de l’échantillon et la lumière réfléchie par la surface de l’échantillon est utilisée pour observer la forme de la surface de l’échantillon. Un prisme ou une lentille est placé entre la lentille de l’objectif et l’oculaire. La lumière irradiée du côté de la lentille de l’objectif sur l’échantillon et réfléchie est grossie pour l’observation. Le grossissement varie de 50x à 1 000x.

De nombreux microscopes métallurgiques utilisés comme microscopes industriels ont des fonctions multiples. Il existe une large gamme de modèles capables d’effectuer du champ clair, du champ sombre et de l’interférométrie différentielle avec éclairage réfléchi. Dans les méthodes d’éclairage réfléchi en champ sombre, les fines rayures, les fissures et les pores apparaissent de manière brillante et conviennent à l’observation de la surface de l’échantillon. La méthode d’interférence différentielle avec éclairage réfléchi permet de détecter de fines irrégularités qui sont difficiles à détecter avec la méthode du champ clair et sont souvent utilisées dans les processus d’inspection.

Types de microscopes industriels

Comme indiqué ci-dessus, il existe deux types de microscopes industriels : les microscopes droits et les microscopes inversés.

1. Microscope droit

En général, les microscopes droits présentent l’avantage de pouvoir sélectionner la transmission et la réflexion en fonction de la méthode d’éclairage, et le système optique peut être facilement conçu.

2. Microscopes inversés

Les microscopes inversés sont souvent utilisés dans le domaine de la métallurgie, etc. La surface à observer est placée vers le bas, ce qui permet de niveler facilement la surface d’observation par rapport à l’axe optique.

Autres informations sur les microscopes industriels

1. Microscopes industriels à fonctions multiples

Certains microscopes industriels ont d’autres fonctions en plus d’être utilisés comme microscopes métallurgiques afin d’assurer une observation efficace. Par exemple, certains modèles ont des fonctions telles que la microscopie optique conventionnelle, la microscopie polarisante et la microscopie à sonde à balayage, et disposent de plusieurs méthodes d’observation.

De plus, les microscopes industriels étant utilisés pour l’inspection des processus de fabrication et l’analyse des biens industriels, ils sont généralement capables d’importer des images de caméras CCD ou numériques dans un PC. Cela facilite l’analyse des données, améliorant ainsi l’efficacité de l’inspection et de l’analyse.

Il existe des microscopes industriels qui combinent plusieurs fonctions, telles qu’une caméra et une mesure tridimensionnelle, ainsi que des fonctions de microscope.

2. Différence entre microscopes industriels et microscopes de mesure

Au sens large, la microscopie industrielle est un terme générique désignant les microscopes utilisés dans le secteur manufacturier et d’autres secteurs industriels. Par conséquent, les microscopes optiques, les microscopes électroniques et les microscopes numériques entrent dans la catégorie des microscopes industriels. Toutefois, seuls les microscopes optiques métallurgiques sont communément appelés microscopes industriels.

Les microscopes métallurgiques utilisent souvent un éclairage réfléchissant qui projette la lumière sur la surface de l’objet à mesurer. Leur principale utilisation est l’observation des surfaces. Les microscopes de mesure, quant à eux, disposent d’un éclairage par transillumination ainsi que d’un éclairage par réflexion. De plus, la platine sur laquelle est placé l’objet à mesurer est équipée en série de balances numériques et de compteurs, et dispose de mécanismes et de fonctions de mesure.

En d’autres termes, les microscopes industriels sont principalement utilisés pour l’observation et ne nécessitent pas les mêmes mouvements de la platine ni les mêmes garanties de grossissement pour l’image d’observation agrandie que les microscopes de mesure.

Qu’est-ce qu’une pompe hydraulique ?

Les pompes hydrauliques génèrent de l’énergie mécanique en faisant fonctionner un moteur électrique. Lorsque la pompe hydraulique est entraînée, l’huile circule et transforme l’énergie mécanique en énergie fluidique. L’énergie des fluides est parfois appelée énergie hydraulique. Cette énergie hydraulique est une combinaison de la pression et du débit requis par l’actionneur hydraulique. La pression ne pousse le fluide que si l’une ou l’autre de ces énergies n’est pas générée. Lorsque l’huile pénètre dans l’actionneur hydraulique, l’énergie du fluide est convertie en énergie mécanique. L’énergie mécanique convertie devient un mouvement linéaire ou rotatif et alimente la pompe.

Les types de pompes hydrauliques comprennent les pompes volumétriques générales, les pompes à cylindrée constante et les pompes à cylindrée variable.

Utilisations des pompes hydrauliques

Les produits structurels qui utilisent l’hydraulique font appel à une série de mécanismes de fonctionnement appelés unités hydrauliques. Elles varient légèrement dans leur type de construction mais sont toutes dotées d’une pompe hydraulique intégrée. La puissance d’une unité hydraulique est une combinaison de pression et de débit. En doublant la pression sans modifier le débit, l’on double la puissance. Si l’on multiplie le débit par deux sans modifier la pression, la puissance sera également multipliée par deux environ.

En général, la pompe hydraulique est utilisée dans les machines lourdes telles que les excavateurs et les grues, en particulier celles utilisées sur les chantiers de construction : de nombreuses situations nécessitent une puissance externe importante. Elle est également souvent utilisée dans des équipements de petite taille mais nécessitant un couple important. Par exemple, elle est largement employée dans l’industrie des transports, représentée par les avions, les navires et les automobiles.

Il existe également d’autres pompes qui utilisent les forces naturelles. Un exemple spécifique est l’utilisation de dispositifs tels que le pompage de l’eau dans les fermes. Ces pompes sont utilisées avec des capteurs pour détecter le niveau de l’eau car elles doivent fonctionner en continu. Les éoliennes sont un autre exemple. Les éoliennes utilisent des pompes hydrauliques pour pomper l’eau du sol avec la force du vent.

Comment choisir une pompe hydraulique

Il existe deux types d’énergie basée sur les fluides : l’énergie pneumatique et l’énergie hydraulique. Toutes deux sont construites selon le principe de Pascal pour convertir une petite force en une grande force. Toutefois, leurs caractéristiques diffèrent quelque peu.

Les systèmes pneumatiques sont peu coûteux et de construction simple. Ils dépendent davantage de l’environnement, comme la température ambiante, et ont un temps de réponse plus court. Cependant, ils peuvent être utilisés dans toutes les conditions météorologiques si l’on choisit le bon type d’huile hydraulique. Si l’on a besoin d’une force importante, qui ne peut être obtenue avec des systèmes pneumatiques, il est conseillé de choisir une unité hydraulique et une pompe hydraulique adaptée pour l’accompagner.

Principe des pompes hydrauliques

Toutes les pompes sont disponibles en version volumétrique et non volumétrique. Comme la plupart des systèmes hydrauliques utilisent des pompes volumétriques, le principe des pompes volumétriques est expliqué ici.

Une pompe volumétrique est divisée en deux parties : une partie remplie de fluide hydraulique et une partie appelée chambre volumétrique, qui ne contient que du gaz. Dans les pompes volumétriques, le fluide est aspiré dans la chambre de la pompe par une soupape d’admission et expulsé par une soupape d’échappement.

Tout d’abord, lorsqu’une force motrice externe est appliquée pour provoquer le mouvement du piston, une pression négative est créée du côté de la chambre de volume, ce qui entraîne une pression d’aspiration. C’est ce qu’on appelle le processus d’expansion.

Vient ensuite le processus d’aspiration. Lorsque cette pression dépasse une certaine valeur, la différence de pression atmosphérique entre la chambre d’huile hydraulique et le réservoir d’huile qui lui est relié provoque l’aspiration de l’huile hydraulique par la soupape d’admission. À ce moment-là, la soupape d’échappement est fermée.

La différence de pression s’inverse lorsque le côté de la chambre de volume devient positivement pressurisé. Ce processus est appelé processus de compression.

Enfin, le processus de décharge a lieu. L’huile est évacuée de la soupape d’échappement par la force de l’huile hydraulique qui est poussée vers l’extérieur. Lorsque l’huile est expulsée, la soupape d’admission se ferme et la soupape d’échappement est libérée.

Ces quatre processus sont répétés indéfiniment en un seul cycle, afin que l’huile hydraulique puisse continuer à être pompée dans une direction constante.

Les côtés aspiration et refoulement du réservoir d’huile hydraulique sont chacun équipés d’un clapet anti-retour dans un sens, de sorte que si une pression est générée d’un côté ou de l’autre, l’un des côtés est fermé par la pression, de sorte qu’il n’y a pas de reflux.

Structure des pompes hydrauliques

Les systèmes hydrauliques, y compris les pompes hydrauliques, sont souvent utilisés dans l’industrie parce qu’ils fournissent beaucoup de puissance avec peu d’énergie. Tout d’abord, le système est alimenté par une machine motrice qui augmente la pression de l’huile hydraulique par l’intermédiaire d’une pompe hydraulique. Ensuite, l’huile hydraulique est acheminée vers les actionneurs hydrauliques en contrôlant la pression, par exemple à l’aide de vannes hydrauliques. Elle est ensuite convertie en énergie mécanique telle que le mouvement de rotation. La pompe hydraulique est l’équipement le plus important pour assurer la puissance mécanique nécessaire en augmentant la pression de l’huile hydraulique.

Les pompes hydrauliques sont principalement divisées en pompes à engrenages, pompes à palettes et pompes à piston.

Les pompes à engrenages augmentent la pression de l’huile hydraulique grâce à l’engrènement d’engrenages dans le boîtier.

Les pompes à palettes ont un rotor intégré dans la palette à l’intérieur du boîtier. Il fait tourner la palette pour augmenter la pression de l’huile hydraulique. Les pales sont appelées palettes.

Les pompes à piston ont un piston alternatif ou un plongeur qui applique une pression à l’huile hydraulique pour augmenter la pression.

Les deux pompes augmentent toujours la pression de l’huile hydraulique mais toute fuite d’huile hydraulique pollue l’environnement et prend beaucoup de temps à traiter. Grâce aux progrès technologiques, les performances d’étanchéité ont atteint un niveau élevé. Cependant, les fuites ne seront jamais nulles, c’est pourquoi les groupes motopompes installés doivent l’être à l’intérieur d’un remblai pétrolier, par exemple. Les groupes de pompage transportables doivent également être dotés d’une meilleure étanchéité pour éviter les fuites, car l’ensemble du groupe sera déplacé. En cas de fuite d’huile hydraulique à l’extérieur, un réservoir d’huile ou un dispositif similaire est prévu pour éviter tout déversement d’huile.

Puissance des pompes hydrauliques

Les pompes hydrauliques sont de deux types : électriques et manuelles. Le type électrique est principalement utilisé dans l’industrie et les équipements de laboratoire, où la pompe est alimentée par l’électricité. Les pompes manuelles, quant à elles, sont actionnées par l’homme. Les pompes manuelles utilisent principalement un piston dans la voie pour générer de l’énergie. La poignée est actionnée par la force humaine, qui envoie un fluide hydraulique au piston. Le piston, sous la pression du fluide hydraulique, fournit de l’énergie au monde extérieur. L’avantage d’utiliser un type manuel est que le mécanisme est simple et donc facile à entretenir. De plus, la lenteur de la transmission de la force lors de la transmission de l’énergie permet des réglages précis. Il en résulte une évaluation des risques.

Le cric hydraulique utilisé pour changer les pneus d’une voiture est une pompe hydraulique à commande manuelle qui transmet la puissance en envoyant de l’huile hydraulique pour soulever la voiture.

Les modèles électriques sont surtout utilisés dans les applications industrielles, car ces pompes sont utilisées lorsqu’une charge de travail plus importante doit être fournie. La construction de la pompe électrique est plus complexe que celle de la pompe manuelle, une large gamme de produits est préparée en fonction des performances requises. Cependant, des pompes de structure plus simple sont également fabriquées, ce qui les rend moins chères et plus faciles à installer. Elles peuvent également être utilisées sur terre et sur l’eau lorsque de grandes quantités d’énergie sont nécessaires.

Ainsi, les pompes électriques et manuelles diffèrent non seulement par la source d’énergie, mais aussi par l’ampleur de l’utilisation pour laquelle elles sont utilisées.

Qu’est-ce qu’une sonde différentielle ?

Une sonde différentielle est un dispositif qui détecte le bruit généré à partir d’endroits non liés à l’appareil qui transmet le signal, comme les vibrations du sol, appelées bruit commun, lors de la mesure de signaux avec des oscilloscopes, etc.

Dans les communications telles que l’USB et le HDMI, cela est nécessaire pour que le côté sortie puisse détecter le signal avec précision. Les sondes différentielles peuvent être endommagées ou ne pas fournir une sortie précise si elles ne sont pas utilisées correctement.

Les sondes différentielles sont souvent disponibles auprès de la même société que celle qui vend les oscilloscopes. Il est conseillé d’acheter une sonde différentielle auprès de la même société que l’oscilloscope, car elles disposent d’une excellente connectivité.

Utilisations des sondes différentielles

Les sondes différentielles sont utilisées dans les phases de fabrication des prototypes et de test des produits de nombreux dispositifs de communication, tels que les connexions USB, HDMI, DisplayPort, Ethernet et SATA, pour détecter le bruit avec les oscilloscopes et d’autres équipements et pour déterminer si le bruit a un effet sur le produit, et où il en a un. La sonde différentielle est utilisée pour vérifier si le bruit a un effet sur le produit et à quel endroit il l’affecte.

Les sondes différentielles sont souvent coûteuses, il est donc important de bien vérifier si elles répondent aux normes d’utilisation avant de les acheter.

Principe des sondes différentielles

Une sonde différentielle se compose de deux sondes actives ayant exactement les mêmes propriétés, dont l’une est reliée à la borne positive de la connexion de l’appareil transmettant le signal à mesurer et l’autre à la borne négative. En mesurant la différence entre les signaux détectés par ces deux sondes, il est possible de détecter un bruit commun.

De nombreuses sondes différentielles sont disponibles avec des caractéristiques ingénieuses qui facilitent la mesure des formes d’onde sur un oscilloscope. Il s’agit notamment d’amplifier les signaux à faible tension à l’aide d’amplificateurs pour les rendre plus faciles à mesurer sur un oscilloscope, de mettre certaines tensions à la terre pour éviter de surcharger l’oscilloscope avec des signaux à haute tension et de faire en sorte que le signal soit une onde carrée claire.

Selon le signal pour lequel la sonde différentielle est utilisée, un bruit clair peut être mesuré s’il est sélectionné de manière appropriée.

Autres informations sur les sondes différentielles

1. Circuit équivalent d’une sondes différentielles

Les sondes différentielles sont constituées de deux sondes actives, qui sont connectées directement de la pointe de la sonde à l’extrémité d’entrée du circuit semi-conducteur, de sorte que la capacité d’entrée peut être aussi faible que 1 pF, ce qui est extrêmement réduit. D’autre part, contrairement aux sondes passives qui impliquent un atténuateur, la résistance d’entrée est de l’ordre de dizaines de KΩ à 1 MΩ.

Par conséquent, lorsqu’on mesure des formes d’onde en connectant une sonde différentielle à un circuit à haute impédance, il est nécessaire de considérer les résultats de la mesure à la lumière de l’influence de la sonde. Un moyen efficace d’y parvenir consiste à connecter le circuit équivalent de la sonde différentielle au circuit testé et à en simuler les effets.

Dans le cas d’une sonde différentielle, entre les broches d’un côté et GND, la résistance d’entrée et la capacité d’entrée publiées par le fabricant sont connectées en parallèle. De même, entre l’autre broche et GND, la résistance d’entrée et la capacité d’entrée sont connectées en parallèle. Ainsi, entre les deux broches de la sonde différentielles, la résistance d’entrée est doublée et la capacité d’entrée est divisée par deux. L’effet de cette impédance sur le circuit testé doit être pris en compte lors de l’évaluation des résultats de la mesure.

2. Sondes actives

Les sondes sont utilisées pour mesurer des signaux stables. Sans sonde, l’effet de la composante capacitive du câble modifierait le fonctionnement du circuit. Cela a un effet particulièrement important sur les mesures à haute fréquence.

Les sondes actives utilisent un élément semi-conducteur à l’extrémité de l’entrée. La capacité d’entrée de la sonde active elle-même est également très faible, certaines ayant une capacité d’entrée inférieure à 1 pF.

La capacité d’entrée de la sonde affecte également la forme d’onde. Les sondes passives ont une composante de capacité plus importante que les sondes actives, ce qui se traduit par une oscillation plus importante de la forme d’onde sur le front montant de l’impulsion.

3. Sondes différentielles haute tension

Les sondes différentielles conviennent à l’observation des portions de signaux flottants. Cependant, les sondes courantes ne supportent que des tensions de 30 V à 100 V, tant pour les tensions différentielles que pour les tensions de masse. De grandes sondes haute tension sont nécessaires pour mesurer les points d’état flottants dans les circuits qui gèrent des tensions élevées, tels que les alimentations commerciales. Des spécifications avec des tensions différentielles de 6 000 V ou plus et des tensions de masse de 2 000 V ou plus sont disponibles dans le commerce.

Lors des mesures effectuées à l’aide de sondes différentielles à haute tension, la distance entre les deux broches doit être suffisamment éloignée pour éviter tout risque de décharge. De ce fait, l’impédance des fils fait apparaître une sonnerie dans la gamme des hautes fréquences, ce qui se traduit par des fluctuations d’amplitude importantes. Pour y remédier, la torsion des deux fils de connexion est une méthode efficace.

4. Bruit de mode commun

Le bruit dans les circuits électriques peut être divisé en deux grandes catégories : le bruit en mode différentiel et le bruit en mode commun. Le bruit de mode différentiel est le bruit conduit par les conducteurs dans un circuit.

Le bruit de mode commun, quant à lui, est un bruit où le signal est partiellement reconduit à travers la terre ou l’enceinte, et où le signal d’entrée et le signal de retour sont en phase. Le bruit de mode commun est considéré comme difficile à contrer en raison de la complexité de la propagation du bruit.

Les sondes différentielles haute tension sont utilisées comme un moyen très efficace de tester le fonctionnement des alimentations à découpage. Les régulateurs à découpage génèrent un bruit de mode commun lorsque la tension de masse fluctue de plusieurs centaines de volts.

Bien que l’utilisation de sondes différentielles doive annuler les fluctuations de la tension de terre et permettre de les observer, il est inévitable, dans la pratique, qu’une petite partie des fluctuations de la tension de terre soit ajoutée à la sortie différentielle. Pour réduire l’effet de ces fluctuations, il convient de choisir une sonde ayant un bon CMRR (Common-Mode Rejection Ratio).

Qu’est-ce qu’un cylindre hydraulique ?

Un cylindre hydraulique est un actionneur qui convertit l’énergie en mouvement mécanique. En contrôlant la quantité d’huile à l’intérieur, la pression est modifiée pour contrôler le mouvement du piston.

Les cylindres hydrauliques se présentent sous la forme d’un simple et d’un double effet, qui diffèrent par le nombre, la position des soupapes et la géométrie interne.

Les cylindres hydrauliques sont utilisés dans diverses applications telles que les freins de voiture, les ascenseurs et les machines de construction, en raison de leur faible niveau sonore et de leur rendement élevé.

Utilisations des cylindres hydrauliques

Les cylindres hydrauliques sont utilisés dans de nombreux produits car ils peuvent transformer une petite force en une grande force. Le produit le plus couramment utilisé est le système de freinage d’une voiture, où la petite force d’une poussée du pied peut générer une grande force pour arrêter la voiture. Ils sont également utilisés dans les ascenseurs, les équipements de construction et dans de nombreux autres cas où une force importante est nécessaire, ce qui témoigne de leur vaste champ d’application. Lors de la sélection, il convient de tenir compte de la pression à utiliser, de la taille, de la largeur de course et du cycle.

Principe des cylindres hydrauliques

Les cylindres hydrauliques contiennent un piston, qui est déplacé par l’injection d’huile dans le cylindre à travers une valve ou par l’aspiration d’huile du cylindre. Le principe de fonctionnement des cylindres hydrauliques varie en fonction de la position, du nombre et du type de soupapes.

Les vérins hydrauliques à simple effet possèdent une soupape, tandis que les vérins hydrauliques à double effet possèdent deux soupapes, qui contrôlent le mouvement du piston en modifiant la pression dans le cylindre tout en changeant la quantité d’huile de fonctionnement. Le piston est poussé vers l’extérieur soit en réduisant la quantité d’huile dans la valve du côté inférieur pour réduire la pression, ou en augmentant la quantité d’huile dans la valve du côté opposé pour augmenter la pression. Lorsque l’on tire le piston, l’augmentation ou la diminution de l’huile de service est inversée. Dans les cylindres hydrauliques à simple effet, le piston est rappelé par son propre poids ou par un ressort.

Types de cylindres hydrauliques

Comme indiqué ci-dessus, il existe deux types de vérins hydrauliques : les vérins à simple effet et les vérins à double effet. Les types à simple effet sont classés en trois catégories : vérin, piston, double tige et télescopique à simple effet. Les types à double effet comprennent les types à piston, à double tige, à double cylindre et télescopique.

Lors de la sélection des cylindres hydrauliques, il faut d’abord préciser la poussée et la pression d’alimentation requises, puis déterminer la zone de réception de la pression appropriée. L’augmentation de la zone de réception de la pression du vérin ou de la pression d’alimentation qui augmentera le rendement. De plus, ce qui est utilisé dépend de la valeur de la “pression nominale”, qui est la pression de réglage maximale des vérins hydrauliques. Parmi les exemples typiques, on peut citer ceux de 7 MPa et 14 MPa. Le matériau le plus couramment utilisé pour les vérins est le fer, mais si un interrupteur magnétique pour la détection de la course est installé, un vérin en acier inoxydable est utilisé.

Comment utiliser les cylindres hydrauliques ?

Les fluides hydrauliques utilisés dans les cylindres hydrauliques comprennent les fluides hydrauliques à base de pétrole, les fluides synthétiques et les fluides hydrauliques moulés à l’eau. En principe, n’importe laquelle de ces huiles hydrauliques peut être utilisée, mais il est conseillé de vérifier les spécifications de chaque vérin hydraulique avant d’en choisir un. Il est recommandé de filtrer l’huile car les corps étrangers présents dans l’huile hydraulique peuvent nuire à son bon fonctionnement.

Pour régler la vitesse des cylindres hydrauliques, installez un régulateur de débit dans le circuit hydraulique afin de contrôler le flux d’huile dans le cylindre. En général, la quantité d’huile entrant dans le cylindre est ajustée.

Par ailleurs, lorsque les cylindres hydrauliques sont actionnés, l’air contenu dans la seringue doit être purgé. Si le cylindre est pressurisé avec de l’air à l’intérieur, la compression adiabatique provoquera une augmentation de la température de l’air, ce qui peut entraîner la brûlure des joints d’étanchéité.

Qu’est-ce qu’un échangeur de chaleur ?

Un échangeur de chaleur est un dispositif qui transfère la chaleur entre des fluides tels que l’air et l’eau.

Un équipement typique qui utilise un échangeur de chaleur est un climatiseur, une machine qui régule la température d’une pièce au moyen d’un échange de chaleur entre un réfrigérant et l’air. Diverses constructions ont été mises au point et doivent être sélectionnées en fonction du fluide utilisé pour l’échange de chaleur.

Utilisations des échangeurs de chaleur

Les échangeurs de chaleur sont utilisés dans un large éventail d’utilisations, des appareils ménagers aux applications industrielles. Voici quelques exemples d’utilisations des échangeurs de chaleur :

• Équipements de climatisation tels que les climatiseurs domestiques et les chauffe-eau.
• Radiateurs dans les voitures.
• Réfrigérateurs commerciaux dans les usines de produits surgelés.
• Contrôle de la température des gaz dans les usines de traitement.
• Condenseurs et économiseurs de charbon dans les turbines à vapeur.
• Refroidissement de l’unité centrale des ordinateurs.

Dans les utilisations domestiques, les échangeurs de chaleur sont installés dans les climatiseurs et les réfrigérateurs. Ils maintiennent la température requise en transférant la chaleur de la pièce ou de l’intérieur. Les échangeurs de chaleur peuvent également être utilisés dans les chauffe-eau et les systèmes de chauffage par le sol.

Les exemples ne manquent pas dans l’industrie. Les usines équipées de fours industriels, par exemple, utilisent de l’eau industrielle ou de l’eau de mer pour refroidir l’enveloppe dans les échangeurs de chaleur. Les échangeurs de chaleur sont également fréquemment utilisés dans les centrales électriques et autres équipements d’infrastructure. Les condenseurs dans la production d’énergie à partir de la vapeur sont un type d’échangeur de chaleur.

Les échangeurs de chaleur tels que les dissipateurs de chaleur sont utilisés pour refroidir les ordinateurs. Il s’agit d’un produit comportant plusieurs dissipateurs de chaleur, qui sont installés directement sur le fluide caloporteur et utilisent l’atmosphère ambiante comme moyen de refroidissement.

Principe des échangeurs de chaleur

Les échangeurs de chaleur sont constitués d’une tuyauterie et d’ailettes.

La tuyauterie est la structure dans laquelle circule le fluide à chauffer ou à refroidir. Elle est généralement fabriquée en métal et dans une variété de produits, tels que l’acier inoxydable ou le cuivre, en fonction de l’application. Lorsque le fluide qui sert de source de chaleur y circule, l’on parle de tuyauterie de transfert de chaleur, tandis que lorsque le fluide qui sert de source de refroidissement y circule, l’on parle de tuyauterie de réfrigérant.

Les ailettes sont des structures qui dissipent efficacement la chaleur. L’aluminium est souvent utilisé en raison de ses excellentes propriétés de transfert de chaleur. Elles sont fixées aux tuyaux sous forme de plis.

Selon le sens de circulation des fluides à basse et haute température, l’on distingue deux types d’écoulement : l’écoulement directionnel et l’écoulement parallèle. Le type de flux directionnel est utilisé lorsque le flux est dans la direction opposée l’un à l’autre, tandis que le type de flux parallèle est utilisé lorsque le flux est dans la même direction. En général, le type de flux directionnel est considéré comme plus efficace pour l’échange de chaleur.

Types d’échangeurs de chaleur

Les types de structure les plus courants sont les échangeurs de chaleur multitubulaires, les échangeurs de chaleur à plaques et les échangeurs de chaleur en spirale. Les autres types sont les échangeurs de chaleur à ailettes, les échangeurs de chaleur à tubes à ailettes et les échangeurs de chaleur à serpentins.

1. Échangeurs de chaleur multitubulaires

Les échangeurs de chaleur multitubulaires sont constitués d’un tube circulaire épais et d’un certain nombre de tubes circulaires minces à l’intérieur de l’anneau circulaire. Le fluide à échanger circule dans le tube circulaire épais, tandis que le réfrigérant et l’eau de refroidissement circulent dans les tubes circulaires minces pour l’échange de chaleur. Chaque tube est cloisonné de manière à ce que les fluides ne se mélangent pas et que la chaleur soit échangée entre eux.

2. Échangeurs de chaleur à plaques

Il s’agit d’un échangeur de chaleur dans lequel un certain nombre de plaques métalliques de transfert de chaleur spécialement traitées sont empilées les unes sur les autres et les fluides chauds et froids circulent alternativement sur les plaques.

Cet échangeur de chaleur permet d’obtenir facilement un effet turbulent et un taux d’échange thermique élevé. Il présent également l’avantage d’une conception compacte, moins problématique en termes de position d’installation. Grâce à la structure empilée des plaques de transfert de chaleur, le nombre de plaques peut être modifié en fonction des exigences du processus. Toutefois, les fluides à haute viscosité ou contenant des particules sont difficiles à utiliser car ils peuvent entraîner des blocages entre les plaques.

3. Échangeur de chaleur en spirale

Il s’agit d’un échangeur de chaleur dans lequel la chaleur est échangée entre deux fluides dans une trajectoire d’écoulement en spirale où les deux fluides ne se mélangent pas.

La voie d’écoulement est un canal unique, ce qui signifie que toute matière adhérant aux parois de l’échangeur de chaleur peut être décollée des parois. Cela est dû à la largeur réduite du canal et à l’augmentation de la vitesse d’écoulement. Il convient donc à l’échange de chaleur de fluides contenant des impuretés.

4. Échangeurs de chaleur air-fin

Cet échangeur de chaleur se compose d’un tube et d’un ventilateur. Il est utilisé pour le refroidissement. Le fluide à refroidir circule dans le tube et est refroidi par le flux d’air grâce à la puissance du ventilateur.

5. Échangeur de chaleur à tubes à ailettes

Échangeur de chaleur dans lequel des ailettes (plaques de transfert de chaleur) sont installées sur des tubes tubulaires pour augmenter la surface de transfert de chaleur. Utilisé dans les échangeurs de chaleur des climatiseurs.

6. Échangeur de chaleur en serpentin

Il s’agit d’un échangeur de chaleur dans lequel les tubes de transfert de chaleur sont enroulés et l’extérieur est entouré d’un cylindre ou d’un élément similaire. Un fluide de refroidissement ou de chauffage est ajouté et échangé avec le côté du tube.

Qu’est-ce qu’un connecteur haute tension ?

Les spécifications des connecteurs haute tension se répartissent en trois catégories :

• Les connecteurs haute tension coaxiaux (coaxiaux et triaxiaux).
• Les connecteurs haute tension multipolaires (type multipolaire).
• Les connecteurs mixtes haute tension + basse tension (type mixte).

Dans les connecteurs haute tension, il est important de noter la différence entre le type A ou le type Z en termes de protection des contacts :

• Type A : l’alimentation se fait du côté de la prise.
• Type Z : l’alimentation est fournie du côté de la fiche.

Normalement, les contacts femelles sont protégés et situés à l’arrière de l’isolateur, alors que pour les types haute tension, les contacts mâles sont protégés à l’arrière, auquel cas les contacts de la fiche de type A sont femelles.

Utilisations des connecteurs haute tension

Les connecteurs facilitent et accélèrent la connexion et la séparation des équipements, par exemple entre les circuits imprimés d’un PC ou entre ceux-ci et un équipement modulaire, en raison de la connexion directe entre les circuits.

La production de masse, la division du travail pour des unités fonctionnelles individuelles sur plusieurs sites de production, l’assemblage et la maintenance d’équipements de systèmes peuvent donc être réalisés aussi facilement que les interfaces avec les équipements périphériques et les réseaux.

Les connecteurs haute tension sont notamment utilisés dans les équipements médicaux, les équipements industriels et les équipements aérospatiaux, où des charges de haute tension sont appliquées.

Principe des connecteurs haute tension

Les connecteurs sont généralement constitués de deux pièces, la fiche d’un côté et la prise de l’autre, qui remplissent ensemble les fonctions de connexion et de séparation du connecteur.

Les fiches et les embases se composent d’un contact qui conduit l’électricité, d’un isolant en plastique qui maintient le contact et sert d’isolation entre les contacts, et d’un composant extérieur appelé enveloppe qui le protège.

Les contacts, qui constituent le cœur du connecteur, sont tous deux faits d’un alliage de cuivre hautement conducteur. Ils possèdent des contacts à broches non élastiques du côté de la fiche et des contacts à douille à ressort du côté du réceptacle pour accepter les contacts à broches.

La fonction de base d’un connecteur consiste en un contact électrique/une fonction de connexion en tant que contact statique et une fonction d’accouplement/séparation mécanique. Ils sont utilisés lorsqu’une meilleure maniabilité est souhaitée : la connexion du signal est réalisée électriquement, contrairement aux méthodes telles que le vissage avec des boulons et des écrous, qui connectent les conducteurs entre eux de manière irréversible.

Types de connecteurs haute tension

Les connecteurs coaxiaux haute tension sont un type de connecteurs haute tension. Il s’agit de connecteurs pour les connexions de câblage qui utilisent des fils de type câble coaxial compatibles haute tension avec des revêtements isolants plus épais et une résistance à la tension améliorée. Par exemple, les connecteurs coaxiaux haute tension utilisés dans les détecteurs de haute précision de Hisawa Giken Ltd. sont fabriqués pour un institut de recherche américain. Il existe des connecteurs coaxiaux haute tension sur mesure destinés à être utilisés dans les détecteurs de haute précision. Afin de garantir une grande fiabilité dans les systèmes de câblage haute tension, les connexions de câbles requises pour ces connecteurs haute tension sont les mêmes que pour les connecteurs coaxiaux. à utiliser.

Les câbles coaxiaux sont un type de fil couvert utilisé dans les télécommunications, dont la section transversale a la forme de couches de cercles concentriques. Ils sont principalement utilisés comme câbles de transmission de signaux haute tension pour les équipements de radiocommunication, les équipements de radiodiffusion, les équipements de réseau et les instruments de mesure électroniques. Les connecteurs coaxiaux haute tension sont également utilisés pour les hautes tensions.

Qu’est-ce qu’un capteur LiDAR ?

Le capteur LiDAR est un terme générique désignant un appareil qui mesure la distance et la forme d’un objet en émettant un faisceau laser et en détectant la lumière réfléchie ou diffusée.

Parmi les capteurs LiDAR, LiDAR est le nom donné à l’acronyme “Light Detection and Ranging”. En particulier, il est souvent utilisé pour mesurer le temps de vol dans la détection de la lumière et est également appelé capteur TOF (time-of-flight).

Les méthodes de modulation continue de fréquence utilisant l’effet Doppler sont également utilisées pour des mesures avancées et sont connues sous le nom de méthodes FMCW (Frequency Modulated Continuous Wave). Ce type de technologie permettant de mesurer des distances à distance est appelé technologie de télédétection.

Utilisations des capteurs LiDAR

Les utilisations typiques actuelles des capteurs LiDAR sont la technologie de conduite automatique dans les automobiles et la technologie de détection d’images pour les smartphones, etc. À l’origine, cette technologie est utilisée depuis longtemps dans les radars d’avions et l’observation météorologique.

Récemment, avec les ADAS (Système d’aide à la conduite), elle est devenue un élément indispensable à la réalisation de la technologie de conduite automatisée, telle que la détection des obstacles et des véhicules à proximité dans les véhicules. Elle est activement développée en termes de miniaturisation et de réduction des coûts.

De plus, dans les usines, les ADAS commencent à être utilisés en combinaison avec des équipements de traitement d’images et des caméras de smartphones. Il s’agit d’aider à effectuer efficacement la mise au point dans la photographie, et en tant que technologie pour la RV (réalité virtuelle) et la RA (réalité augmentée). L’utilisation de capteurs LiDAR dans l’iPhone12Pro et l’iPhone12ProMax d’Apple a également considérablement accru la notoriété des capteurs LiDAR .

Principe des capteurs LiDAR

Le principe des capteurs LiDAR consiste en un laser comme source de lumière et un élément récepteur de lumière, qui mesure la distance d’un objet en recevant la lumière laser émise à l’aide d’une méthode physique. Par exemple, dans la méthode TOF, actuellement la plus utilisée, la distance par rapport à un objet est déterminée en mesurant le temps nécessaire au faisceau laser pour revenir vers l’objet par réflexion ou diffusion (temps de vol, TOF).

Il existe deux méthodes d’irradiation d’un faisceau laser : l’irradiation à champ large et le balayage, où le faisceau laser est irradié dans une direction spécifique et ensuite balayé.

1. Méthode d’illumination à champ large

La méthode d’illumination à champ large est également appelée caméra TOF car elle peut être utilisée de la même manière qu’une caméra ordinaire : elle peut acquérir des informations sur l’ensemble du champ de vision en une seule fois avec un seul faisceau de lumière. Le système optique est extrêmement simple, ce qui en fait un dispositif relativement peu coûteux.

Cependant, le faisceau laser doit être étalé pour couvrir l’ensemble du capteur. Cela réduit la densité de photons par pixel. Cette méthode est sensible à la lumière ambiante et présente l’inconvénient d’avoir une courte distance de mesure.

2. Méthode par balayage

La méthode de balayage, quant à elle, utilise des miroirs pour balayer le faisceau laser. Il existe deux types de systèmes de balayage : le système de balayage ponctuel, qui balaye chaque pixel, et le système de balayage linéaire, qui balaye chaque ligne. Le premier est plus précis mais nécessite plus de temps de mesure. C’est pourquoi la méthode de balayage linéaire, qui présente la caractéristique inverse, est utilisée lorsqu’une résolution spatiale élevée n’est pas nécessaire.

Autres informations sur les capteurs LiDAR

1. Différences entre les méthodes TOF et FMCW

Il existe deux méthodes de détection pour les capteurs LiDAR, la méthode TOF (temps de vol) et la méthode FMCW (modulation continue de fréquence). La principale différence est la quantité physique utilisée pour la méthode de détection de la distance : la méthode TOF mesure le temps nécessaire à un faisceau laser pulsé pour se réfléchir sur un objet afin de mesurer la distance. La méthode FMCW utilise l’effet Doppler de l’onde réfléchie par l’objet lorsqu’une onde continue est émise à des fréquences variables pour mesurer la distance.

La méthode TOF est plus simple dans son principe et permet de réduire le coût des capteurs LiDAR. Toutefois, comme il est difficile de distinguer si la lumière laser émise sur un objet est émise par l’utilisateur ou par une autre source, il est peu probable qu’elle devienne la technologie de base de la technologie actuelle de conduite automatisée. La méthode FMCW, qui permet des mesures plus avancées, est considérée comme prometteuse.

La méthode FMCW doit également résoudre certains problèmes pour la conduite automatisée, tels que le problème de cohérence qui limite la distance de mesure et la réduction des coûts. Des travaux de recherche et de développement plus avancés visant à résoudre ces problèmes sont actuellement menés activement, principalement par des instituts de recherche du monde entier.

2. Caméras pour capteurs LiDAR

Les capteurs LiDAR et les caméras sont généralement séparés. Cependant, si le capteur LiDAR et la caméra sont des unités séparées, une légère parallaxe se produit lorsque les données du capteur LiDAR et de la caméra sont combinées, et il n’est pas possible d’obtenir une grande précision. C’est pourquoi il existe désormais un type de capteur qui combine la caméra et le capteur LiDAR en une seule unité.

Ce type de capteur permet de créer des images 3D à haute résolution en combinant les données de la caméra et du capteur LiDAR. Il permet également d’effectuer des mesures de haute précision sans parallaxe ni distorsion, et devrait donc être utilisé comme capteur embarqué.

3. Prévision de la demande de capteurs LiDAR

Récemment, la recherche et le développement de la technologie de conduite automatisée ont connu un essor considérable, principalement sous l’impulsion de Toyota Corporation. L’industrie des capteurs LiDAR et des lasers s’est accélérée en conséquence.

Le cabinet d’études de marché Yano Research Institute prévoit que la taille du marché des capteurs LiDAR et des lasers atteindra 3,5 milliards d’euros d’ici 2030. Dans une étude de 2019, une autre société d’études de marché, Yor Development, prévoyait que la taille du marché des capteurs LiDAR augmenterait pour atteindre 5,5 milliards d’euros d’ici 2024.

La demande de capteurs LiDAR devrait continuer à augmenter, en particulier dans les pays développés.

Qu’est-ce qu’un capteur de force ?

Un capteur de force est un dispositif qui mesure l’ampleur et la direction d’une force ou d’un moment.

Les capteurs de force sont essentiellement du type à 6 axes et mesurent les valeurs de force et de moment dans les directions x, y et z, respectivement. En fonction de l’utilisation prévue, il existe également des capteurs de force à 3 axes.

Les capteurs de force mesurent l’ampleur et la direction de la déformation de l’objet mesuré. Il existe des méthodes de détection des déformations par jauge de contrainte, tension, optique, capacité et autres.

Utilisations des capteurs de force

Les capteurs de force sont principalement utilisés dans les robots industriels.

Les capteurs de force doivent être sélectionnés en tenant compte de la précision, du temps de réponse, de la plage de détection de la force et du moment, et de la durabilité, en fonction de l’environnement dans lequel ils sont utilisés.

Voici quelques exemples de capteurs de force utilisés.

• Détection de la force dans les robots effectuant des opérations de montage dans le processus d’assemblage
• Détection des forces du côté du robot et du côté de l’opérateur dans un robot chirurgical médical téléopéré
• Détection de la force pour le contrôle autonome d’un robot bipède

Principe des capteurs de force

Les capteurs de force détectent les forces et les moments en utilisant la déformation de l’objet de mesure causée par la force. La déformation est mesurée à l’aide d’une contrainte, d’un déplacement ou d’un changement de caractéristique.

Les capteurs de force peuvent être classés en fonction de la méthode de mesure, et les principes de fonctionnement des capteurs de force à jauge de contrainte, piézoélectriques, optiques et capacitifs, qui sont représentatifs parmi eux, sont expliqués ci-dessous.

1. Capteurs de force à jauge de contrainte

Détecte la déformation lorsque l’objet de mesure est soumis à une force de traction ou de compression et mesure la force appliquée à l’objet de mesure en combinaison avec le facteur de jauge de l’objet de mesure.

2. Capteurs de force piézoélectriques

Le cristal intégré dans les capteurs de force émet des électrons lorsqu’il est soumis à une force. L’ampleur de la force est détectée en mesurant la quantité de ces électrons. Il est nécessaire de faire attention au contact avec l’objet à mesurer.

3. Capteurs de force optiques

Les capteurs de force optiques mesurent la force et le moment en mesurant les changements dans un motif placé sur une cible de mesure à l’aide d’une caméra ou d’un laser et en analysant le facteur de jauge de la cible de mesure. Ils fonctionnent sans contact.

4. Capteurs de force capacitifs

Les capteurs de force capacitifs détectent la force en mesurant le changement de la quantité de charge électrostatique générée lorsqu’une force est appliquée à deux plaques parallèles et que la distance entre les plaques change. Ils se caractérisent par leur facilité de configuration.

Utilisation

Les capteurs de force sont des capteurs capables de détecter simultanément des forces et des moments en temps réel. Ils peuvent être fixés à l’extrémité d’un robot pour détecter les forces externes et les forces de réaction.
En faisant manipuler par une personne un robot équipé de capteurs de force, il est possible de réaliser un travail coopératif entre une personne et un robot.
De plus, l’utilisation de capteurs de force permet d’effectuer des travaux détaillés qui nécessitent des ajustements de force infimes.
En particulier, dans le domaine de la fabrication, l’utilisation de capteurs de force permet d’automatiser des tâches qui nécessitaient auparavant de la précision et n’étaient difficiles que pour des artisans qualifiés, améliorant ainsi la productivité.

Dans le domaine médical, les capteurs de force devraient être utilisés pour les traitements médicaux à distance, comme le diagnostic tactile pour comprendre l’état d’une zone affectée.

Capteurs de force HDR

Il existe des capteurs de force à gamme dynamique élevée (HDR). Les capteurs de force HDR ont une large gamme dynamique de force allant d’un poids de 10 grammes à un poids de 20 kilogrammes. En combinant l’IA et la technologie robotique avec les capteurs de force HDR, il est possible de réaliser des opérations d’assemblage fin tout en ajustant des forces infimes. De plus, la capacité de détecter l’achèvement des opérations d’assemblage de produits sur les sites de production par un mouvement de cliquetis devrait faire progresser les opérations d’assemblage robotisées.

Capteurs de force capacitifs

Parmi les capteurs de force, il existe un type de capteurs de force appelés capteurs de force capacitifs. Ces capteurs de force se caractérisent par leur capacité à détecter des composants à 6 axes à l’aide de deux ensembles de plaques parallèles (électrodes). Cela permet une structure simple et un faible coût.

Certains capteurs sont également équipés d’un mécanisme d’arrêt de prévention des surcharges à l’intérieur du capteur, ce qui l’empêche d’être détruit par une surcharge.

En ce moment, les capteurs de force sont largement utilisés dans le domaine de la robotique industrielle. La demande devrait croître de plus en plus à mesure que l’industrie manufacturière s’automatise.

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

Un capteur de déplacement est un dispositif de détection qui mesure l’épaisseur et la hauteur de l’objet lui-même à mesurer.

Il existe des capteurs à contact, qui mesurent en entrant en contact avec une sonde, et des capteurs sans contact utilisant des lasers.

Utilisations des capteurs de déplacement

Les capteurs de déplacement sont largement utilisés dans l’industrie, notamment pour mesurer les distances dans les équipements de traitement et de transport, où la position et la forme de la pièce doivent être détectées.

Ils sont utiles aussi si des informations sur l’épaisseur de l’objet à mesurer sont nécessaires, par exemple dans les inspections de l’aspect des produits. L’épaisseur peut également être mesurée à l’aide de pieds à coulisse mais les capteurs de déplacement sans contact sont utilisés pour les produits aux formes complexes ou les produits qui présentent des défauts au toucher.

Principe des capteurs de déplacement

Pour mesurer la distance par rapport à un objet à mesurer, l’on utilise des capteurs de déplacement laser de type réflexion diffuse ou réflexion positive. Dans les deux cas, la lumière de la source laser est réfléchie sur la surface de l’objet à mesurer et la distance est déterminée en détectant la lumière réfléchie sur la partie réceptrice de la lumière.

Le photodétecteur a une certaine largeur de surface et le photodétecteur varie en fonction de l’angle de la lumière réfléchie. Lorsque la partie réceptrice de la lumière change, un courant électrique correspondant est détecté, qui est converti en valeur de distance sur la base de cette information.

De par sa construction, si la surface de l’objet à mesurer présente un angle aigu, la lumière réfléchie ne peut pas être détectée car elle ne revient pas vers la zone photosensible. L’inclinaison admissible dépend de la conception du capteur de déplacement, les capteurs de déplacement à réflexion diffuse ayant généralement un angle de détection plus large.

Types de capteurs de déplacement

Il existe une large gamme de capteurs de déplacement pour différentes applications. Voici quelques exemples de types de capteurs de déplacement.

1. Capteurs de déplacement à transformateur différentiel

Il se compose d’une bobine primaire, de deux bobines secondaires et d’un noyau de fer entre ces bobines ; la bobine primaire agit comme un excitateur, la bobine secondaire comme un détecteur et le noyau de fer est mobile.

Lorsqu’un courant alternatif à haute fréquence circule dans la bobine primaire, l’induction électromagnétique induit une tension dans la bobine secondaire, ce qui provoque le déplacement du noyau de fer. Le mouvement du noyau de fer génère une différence de tension à partir d’un état de sortie différentielle nulle, ce qui permet de mesurer le déplacement.

La structure se caractérise par le fait que la valeur mesurée saute rarement. En revanche, comme elle utilise le champ magnétique de la bobine, les caractéristiques du champ magnétique peuvent ne pas être stables en fonction de la position du noyau de fer dans la bobine.

2. Balances linéaires

Les règles linéaires, également appelées codeurs linéaires, sont des capteurs utilisés pour mesurer des positions et des distances linéaires avec une grande précision. Il en existe deux types : l’inductosyn et la magnescale.

L’inductosyn se compose d’une échelle fixe à bobine en forme de peigne et d’un curseur mobile à bobine en forme de peigne. Lorsqu’un courant alternatif est appliqué à la bobine, une tension est induite dans la bobine du curseur et le déplacement est mesuré à partir du changement de phase.

Magnescale se compose d’une échelle utilisant une bande magnétique ou un autre support d’enregistrement magnétique et d’un capteur de détection. La position est détectée par le mouvement du capteur de détection et le déplacement est mesuré.

3. Synchro

Les synchros sont des capteurs de déplacement angulaire rotatif, constitués de deux arbres rotatifs, d’un émetteur et d’un récepteur. Lorsqu’un courant alternatif circule dans la bobine primaire enroulée autour de l’arbre du côté de l’émetteur, l’induction électromagnétique induit une tension dans la bobine secondaire du côté du récepteur.

L’arbre du récepteur tourne du même angle que l’arbre de l’émetteur et le déplacement angulaire rotatif est mesuré.

4. Résolveurs

Les résolveurs sont des capteurs qui détectent l’angle de rotation par induction électromagnétique. Ils se composent d’une bobine pour l’excitation, de deux bobines pour la détection et d’un noyau de fer. Toutes ces bobines sont en ligne directe.

Lorsqu’une tension alternative est appliquée à la bobine d’excitation, une tension est induite dans la bobine de détection. La tension de sortie varie en fonction de l’angle de rotation et le déplacement angulaire rotatif est mesuré à partir de ce signal de sortie.

Comment choisir un capteur de déplacement

Lors de la sélection d’un capteur de déplacement, il faut d’abord vérifier si l’application est la détection de distance ou la détection d’informations de forme. Pour la détection de distance, sélectionnez un produit capable de mesurer plus que l’angle de surface de l’objet à mesurer parmi ceux disponibles dans la gamme de mesure. Pour la mesure de l’épaisseur, vérifiez la plage de détection.

La précision de mesure requise est ensuite vérifiée et les spécifications relatives à la résolution, à la précision de détection et à la linéarité sont sélectionnées. Tous ces facteurs influencent la précision de la mesure et, en général, plus la précision est grande, plus le coût est élevé.

Outre la précision de la mesure, l’espace d’installation est également vérifié. Si l’espace d’installation est réduit, il est recommandé d’utiliser des capteurs plus petits.