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Qu’est-ce qu’une diode PIN ?

Une diode PIN est une diode dotée d’un véritable semi-conducteur de type I, avec une résistance électrique élevée entre les semi-conducteurs de type P et de type N, et une large couche de déplétion.

La couche de déplétion plus large améliore les caractéristiques de réponse. En raison de la résistance élevée du semi-conducteur central de type I, elle présente la capacité terminale la plus faible de toutes les diodes. La tension directe est presque la même que celle d’une diode à jonction PN. Les diodes PIN sont utilisées comme résistances variables, en particulier à haute fréquence, car leur résistance change avec le courant qui circule. Elles peuvent également être utilisées comme condensateurs lorsqu’une tension inverse est appliquée.

Utilisations des diodes PIN

Les diodes PIN se caractérisent par une faible capacité entre les bornes, une faible résistance en série et des caractéristiques de haute fréquence. Elles sont donc utilisées pour la commutation de signaux à haute fréquence, notamment pour les téléphones mobiles, car elles sont moins susceptibles d’affecter les lignes de communication à haute fréquence. Elles servent de résistances variables dans les circuits de commutation de bande, les circuits AGC et les atténuateurs de réception, car leur résistance change en fonction du courant. Elles agissent également comme des condensateurs lorsqu’une tension inverse est appliquée.

Principe des diodes PIN

1. Lorsqu’une tension directe est appliquée à une diode PIN

Dans une diode PIN, lorsqu’une tension directe est appliquée, les trous du semi-conducteur de type P et les électrons du semi-conducteur de type N se déplacent pour se rencontrer et se recombiner dans le semi-conducteur de type I. La tension appliquée y provoque un déplacement très rapide des électrons et des trous, ce qui facilite le passage du courant. Les trous et les électrons migrant des semi-conducteurs de type P et N se rencontrent dans le semi-conducteur de type I, ce qui entraîne une modification de la résistance. En d’autres termes, la résistance change en fonction de la tension : cela permet d’utiliser le dispositif comme une résistance variable en contrôlant la tension.

La capacité entre les bornes peut être modifiée en changeant l’épaisseur et la surface de la couche d’appauvrissement du semi-conducteur de type I, ce qui permet de sélectionner les caractéristiques de la résistance.Par rapport aux semi-conducteurs de type PN, qui ne possèdent pas de semi-conducteur de type I, les diodes PIN ont des performances améliorées car elles sont plus efficaces pour stocker les porteurs tels que les trous et les électrons.

2. Lorsqu’une tension inverse est appliquée à une diode PIN

En revanche, lorsqu’une tension inverse est appliquée, les trous et les électrons s’accumulent respectivement sur les surfaces de type P et de type N. Le semi-conducteur de type I devient un diélectrique et agit comme un condensateur.

Autres informations sur les diodes PIN

1. Modulation de la conductivité dans les diodes PIN

La modulation de la conductivité fait référence au changement de résistance causé par les porteurs qui s’écoulent dans une couche à haute résistance lorsqu’elle est polarisée.

La couche I, intercalée entre les couches P et N, est constituée d’éléments à valence tétravalente, tels que le silicium (Si) et le germanium (Ge). En tant que semi-conducteurs purs ne contenant aucun autre élément, ils sont appelés semi-conducteurs véritables et sont liés par des liaisons covalentes stables à huit électrons. Cela en fait des couches isolantes dans lesquelles le transfert d’électrons n’est pas possible.

Toutefois, lorsqu’ils sont soumis à une polarisation directe dans une diode PIN, les trous s’écoulent de la couche P et les électrons de la couche N, et la couche I devient fortement dopée. Par conséquent, la modulation de la conductivité se produit. Laa couche I, qui avait une résistance élevée, devient une faible résistance à l’enclenchement lorsque le courant circule dans le sens direct.

2. Commutation avec des diodes PIN

Les diodes PIN sont également utilisées dans les commutateurs à haute fréquence. Des commutateurs mécaniques sont disponibles dans la gamme des basses fréquences, tandis que les relais coaxiaux et les commutateurs à semi-conducteurs sont utilisés à des fréquences élevées. Ces dernières années, elles ont également été utilisées comme commutateurs MMIC à bande d’ondes millimétriques en raison de l’utilisation répandue des systèmes de communication LAN et des systèmes radar embarqués.

Le principe des circuits de commutation à diodes PIN le suivant : un signal haute fréquence est émis lors de la polarisation directe et aucun signal haute fréquence n’est émis lors de la polarisation inverse. La gamme de produits comprend à la fois des types réfléchissants et des types absorbants. Les commutateurs réfléchissants transmettent une puissance haute fréquence lorsqu’ils sont polarisés en sens inverse et la réfléchissent lorsqu’ils sont polarisés en sens inverse. Les commutateurs absorbants ont un faible rapport tension-onde stationnaire (VSWR) et une faible perte de signal, qu’ils soient en marche ou à l’arrêt.

3. Avantages et inconvénients des commutateurs à diodes PIN

En général, les commutateurs à diodes PIN sont supérieurs en termes de vitesse de commutation et de compacité. Toutefois, ils présentent l’inconvénient d’une consommation d’énergie élevée.

La raison de cette consommation élevée est la nécessité d’une forte polarisation pour maintenir les pertes d’insertion à un faible niveau. Pour compenser cet inconvénient, un commutateur optique appelé MEMS (Micro Electro Mechanical System) a été développé pour la bande des ondes millimétriques et gagne des parts de marché sur le marché actuel.

Qu’est-ce qu’un amortisseur ?

Les amortisseurs sont des dispositifs qui réduisent les vibrations dans les machines et les bâtiments.

Outre les suspensions, les voitures particulières et les motos utilisent des amortisseurs de chocs pour réduire l’impact du sol. Les ressorts fixés à l’amortisseur absorbent le choc et assurent une conduite confortable.

Si l’amortisseur tombe en panne avec le temps, c’est très dangereux car sa capacité d’amortisseurs de chocs est réduite et le freinage devient plus difficile. Il peut également être difficile de prendre des virages.

Utilisations des amortisseurs de chocs

Les amortisseurs sont principalement utilisés dans les véhicules. Voici quelques exemples d’applications des amortisseurs de chocs :

• Véhicules de tourisme tels que les voitures et les bus.
• Motos, VTT et autres véhicules à deux roues.
• Véhicules ferroviaires.

Ces véhicules sont équipés d’amortisseurs pour absorber les chocs se produisant sur le sol. Les amortisseurs à cylindre télescopique sont utilisés pour les voitures particulières, tandis que les amortisseurs réglables en hauteur avec des positions de ressorts variables sont parfois utilisés pour les véhicules de sport motorisés à faible hauteur.

Les amortisseurs appelés amortisseurs à huile ou amortisseurs à isolation sismique sont parfois utilisés pour contrôler les vibrations dans les maisons et autres bâtiments.

Principe des amortisseurs de chocs

Les amortisseurs peuvent être rotatifs ou télescopiques, et les amortisseurs télescopiques sont souvent utilisés dans les véhicules.

Dans les amortisseurs télescopiques, l’amortisseur est construit à l’intérieur du ressort. Le cylindre reçoit l’énergie du ressort, qui vibre lors de l’impact, et absorbe la vibration en se déplaçant lentement dans le système hydraulique.

À ce moment-là, l’énergie des vibrations est convertie en énergie thermique, ce qui provoque l’échauffement de l’amortisseur. Les amortisseurs télescopiques peuvent être classés en deux catégories : les amortisseurs monotubes et les amortisseurs bitubes.

1. Monotube

Les amortisseurs monotubes ont une construction plus simple que les amortisseurs bitubes. Un piston se déplace de haut en bas à l’intérieur d’un cylindre partiellement rempli d’huile au moyen d’une tige qui transmet la vibration du ressort. Le piston est mis sous pression hydraulique, ce qui amortit les vibrations et absorbe les chocs.

2. Bitube

Le mécanisme d’un bitube est presque identique à celui d’un monotube. Un cylindre supplémentaire avec un robinet d’huile est installé à l’extérieur du cylindre monotube, ce qui en fait une conception plus robuste que le monotube. Les systèmes bitubes sont installés dans de nombreuses voitures particulières.

Un entretien régulier est nécessaire car les fuites d’huile dues à la détérioration des amortisseurs affectent le kilométrage et le taux de détérioration.

Comment choisir un amortisseur

La procédure générale de sélection d’un amortisseur est la suivante :

• Vérifier les conditions d’utilisation.
• Choisir provisoirement un amortisseur en fonction des conditions.
• Calculer l’énergie totale de la collision.
• Calculer la masse équivalente.
• Évaluer le produit provisoirement choisi.

Les éléments à vérifier au moment de la sélection sont la masse maximale et la vitesse maximale de l’objet impacté, ainsi que la poussée maximale. Il faut veiller à ne pas oublier de les ajouter à l’énergie totale, surtout si la poussée est générée par une chute libre ou par des cylindres.

La masse équivalente, également connue sous le nom de valeur de l’effet de poids, a une plage admissible spécifique pour chaque produit. Si elle dépasse la plage admissible, des forces de réaction élevées seront générées en fin de course de l’amortisseur, ce qui se traduira par une mauvaise absorption des chocs. Si la masse équivalente dépasse la plage admissible indiquée dans le catalogue de produits, il convient d’envisager l’utilisation d’un autre amortisseur.

Autres informations sur les amortisseurs de chocs

Durée de vie des amortisseurs de chocs

Les amortisseurs perdent de leur performance avec le temps. Au fur et à mesure que les performances des amortisseurs de chocs d’un véhicule se détériorent, les pneus et les plaquettes de frein s’usent plus rapidement. Si le véhicule continue à rouler en l’état, l’amortisseur lui-même peut se briser ou présenter une fuite d’huile.

La durée de vie de la suspension d’un véhicule est généralement de 100 000 km ou 10 ans. La période de remplacement recommandée pour les amortisseurs de chocs est également de 80 000 km. Toutefois, la durée de vie dépend des routes empruntées et du mode de conduite.

Les autoroutes et les routes de montagne sollicitent davantage le véhicule et ont tendance à détériorer plus facilement les amortisseurs. Contrairement aux pneus, par exemple, pour lesquels il existe une corrélation entre le kilométrage et le nombre de tours, il est également difficile de déterminer un délai de remplacement précis pour les amortisseurs. Il est donc important de décider d’un moment précis et de procéder à un entretien régulier.

Qu’est-ce qu’un relais automobile ?

Les relais automobiles sont littéralement des relais conçus pour s’adapter à la commande des composants électriques des véhicules.

Il existe un grand nombre de relais automobiles pour différents usages. Comme la conception des circuits électriques diffère d’un constructeur automobile à l’autre, divers relais sont fabriqués et vendus conformément aux normes du constructeur automobile et pour différentes charges.

Récemment, lors de la réparation de composants électriques en cas de panne d’un véhicule, il est devenu possible de remplacer le relais automobile défectueux dans le circuit électrique, module par module, en une seule fois. Cela permet une réparation rapide.

Utilisations des relais automobiles

Les relais automobiles sont utilisés comme relais dans les circuits électriques pour le contrôle des véhicules. Il existe de nombreux types de relais automobiles : notamment les relais utilisés pour contrôler les lampes telles que les phares et les feux arrière, et les relais de commande de moteur utilisés pour faire fonctionner les vitres électriques et les rétroviseurs extérieurs.

Ils constituent également un élément essentiel des circuits électriques des véhicules, tels que les relais utilisés pour contrôler la climatisation et les chauffages des vitres arrière, ainsi que ceux utilisés dans les circuits nécessaires à la charge de la batterie.

Caractéristiques des relais automobiles

La structure générale d’un relais automobile est simple : elle utilise un électro-aimant avec une bobine de fil émaillé enroulée autour d’un noyau de fer, un contact mobile et un contact fixe. Le contact mobile est déplacé par l’alimentation de l’électro-aimant afin d’ouvrir et de fermer les contacts électriques et de contrôler le circuit électrique.

Fondamentalement, un relais de contrôle n’a pas de structure particulière. Il est conçu de manière à réduire son poids, à résister aux vibrations et à être durable. Le poids d’un véhicule influe sur la consommation de carburant et les performances de conduite. Bien que les relais automobiles individuels soient légers, un grand nombre de relais automobiles sont utilisés dans un seul véhicule, il est donc important de réduire leur poids.

De plus, contrairement aux appareils électroménagers, les composants électriques utilisés dans les voitures sont constamment exposés aux vibrations des moteurs à essence et des moteurs en marche. Les relais dotés d’une excellente résistance aux vibrations et d’une grande longévité sont utilisés pour augmenter la durée de vie du véhicule.

Un autre avantage est le faible bruit de fonctionnement. Les relais automobiles utilisés pour la commande de moteurs, comme le fonctionnement des lève-vitres électriques, sont souvent conçus pour être petits et silencieux. Une autre caractéristique est qu’ils sont construits pour répondre aux exigences des constructeurs automobiles, ce qui les rend aptes à la production de masse.

Types de relais automobiles

Il existe différents types de relais automobiles, en fonction de leur mécanisme.

1. Relais à charnière

La force électromagnétique générée par l’électro-aimant attire un morceau de fer, qui active ou désactive le contact. Lorsque l’électro-aimant est alimenté, la bande de fer est attirée par l’électro-aimant, ce qui fait que le contact a s’allume et que le contact b s’éteint. Lorsque le courant est supprimé, la force de rappel du ressort de rappel ramène la bande de fer à sa position initiale, le contact a est désactivé et le contact b est activé.

2. Relais à piston

Lorsque le plongeur est attiré par la force électromagnétique et inséré dans la bobine, une force électromagnétique est également générée du côté du plongeur, ce qui entraîne une forte force d’attraction. Ce mécanisme permet de contrôler des contacts de relais de grande taille, car le plongeur peut parcourir une grande distance.

Un exemple d’utilisation est le relais EV (SMR). Dans les relais à lames, la construction du contact est basée sur une paire de lames magnétiques. Une bobine est enroulée autour d’un tube de verre, qui déplace les fils et active ou désactive les contacts.

Relais pour VE (SMR)
Parmi les relais automobiles, l’on trouve le relais pour VE. Ces relais sont appelés SMR (system main relays) et sont insérés dans le circuit haute tension sur le trajet pour envoyer l’énergie élevée de la batterie haute tension du véhicule à l’onduleur et à d’autres dispositifs, en allumant et en éteignant l’alimentation principale.

En cas de collision du véhicule, le SMR est commandé pour déconnecter la batterie haute tension afin d’éviter des catastrophes secondaires telles qu’un choc électrique, etc. Les relais pour VE doivent être capables d’interrompre le courant continu haute tension en peu de temps et être compacts et légers.

La demande de relais pour VE devrait encore augmenter à l’avenir : les pays du monde entier s’efforcent de mettre au point des véhicules respectueux de l’environnement dans le contexte du réchauffement climatique et d’autres facteurs qui contribuent à la réalisation d’une société décarbonisée.

Autres informations sur les relais automobiles

Le marché des relais automobiles

Les relais sont utilisés dans un très grand nombre de domaines, de la FA aux applications grand public et automobiles. Récemment, la demande de voitures écologiques telles que les véhicules hybrides rechargeables et les véhicules électriques a augmenté. Le marché des composants électroniques automobiles devrait donc croître à moyen et long terme.

Qu’est-ce qu’un monteur ?

Un monteur est un dispositif permettant de monter des composants électroniques sur la surface des cartes de circuits imprimés.

Appelés également monteurs de surface ou monteurs de puces, ils montent des composants de formes et de tailles diverses à grande vitesse et avec une grande précision. Il existe deux types de monteurs : les monteurs rotatifs et les monteurs modulaires. Ces dernières années, les monteurs modulaires, qui sont compacts et ont des vitesses de montage plus élevées, se sont imposés.

Le montage en surface, également connu sous le nom de SMT (Surface Mount Technology), est une méthode de montage de circuits imprimés. Les composants électroniques tels que les circuits intégrés et les condensateurs sont montés sur la surface d’un circuit imprimé, et les électrodes sont fixées dans un four de refusion en les collant avec de la soudure en pâte.

Par rapport au montage par insertion, où les fils des composants sont insérés dans des trous, cette méthode permet de gagner de la place et est devenue la méthode de montage la plus courante ces dernières années. Pour la production en petites séries d’un petit nombre de cartes et de composants, il est également possible de procéder à un montage manuel par brasage.

Utilisations des monteurs

De nombreuses cartes sont montées en surface à l’aide de monteurs, que l’on trouve dans la plupart des domaines où des circuits électriques sont nécessaires. Voici quelques exemples de cartes montées en surface :

• Téléphones mobiles.
• Smartphones.
• Consoles de jeux.
• Appareils ménagers.
• Substrats pour l’automobile.
• Avions.
• Fusées.

Ils sont utilisés dans de nombreux objets familiers qui nécessitent des circuits électriques. Le montage en surface se compose d’un processus d’impression, d’un processus de montage et d’un processus de refusion. Un monteur est nécessaire pour monter les composants électroniques sur le circuit imprimé après l’application de l’adhésif par impression ou distribution de crème à braser dans le processus d’impression. La chaleur est ensuite appliquée dans un four de refusion pour permettre à la soudure et à l’adhésif de se mélanger au composant et d’y adhérer.

Ces dernières années, la taille des composants électroniques est devenue inférieure à quelques millimètres, ce qui rend difficile leur montage à la main. Les monteurs, qui peuvent réaliser un montage précis et rapide des composants, sont des équipements indispensables pour le montage des cartes. Il existe des monteurs capables de prendre en charge une grande variété de composants électroniques, y compris des composants de forme irrégulière et de grande taille.

Principe des monteurs

Un monteur est un appareil permettant de monter des composants sur une carte de circuit imprimé sur laquelle une impression de soudure ou un adhésif a été appliqué au cours d’un processus précédent. Les composants placés dans le chargeur sont saisis par les buses d’aspiration du dispositif et montés à une position prédéterminée sur la carte. La structure d’un monteur est la suivante :

• Unité de tête
  Les composants électroniques sont aspirés par les buses.
• Section d’entraînement
  Déplace la tête sur l’axe XY.
• Section d’alimentation
  Fournit les composants électroniques à monter.
• Section de reconnaissance
  Reconnaît la position des substrats et des composants électroniques à l’aide d’une caméra.
• Section de transport
  Le circuit imprimé est transporté.

Les monteurs sont utilisés pour le montage de composants électroniques par montage en surface. Une fois les composants placés à l’aide du monteur, le processus de brasage a lieu. Le traitement préalable à l’utilisation du monteur varie en fonction du processus de brasage. Dans de nombreux cas, la soudure est appliquée comme prétraitement à l’aide d’une imprimante à crème de soudure ou l’adhésif est appliqué à l’aide d’un distributeur.

Après le prétraitement de la carte, les composants électroniques, tels que les puces à placer, sont regroupés et placés dans le chargeur du monteur. Les composants électroniques sortent automatiquement du chargeur et la buse du distributeur les aspire sous pression négative. La buse aspirée se déplace directement sur la carte et les composants électroniques peuvent être placés et positionnés à l’emplacement défini sur la carte.

Les monteurs peuvent être divisés en deux catégories : les monteurs rotatifs et les monteurs modulaires. Le modèle le plus courant est le monteur modulaire, qui est devenu plus petit et plus pratique au cours des dernières années. Les montages rotatifs utilisent une tête rotative pour saisir et placer les composants électroniques. Les montages modulaires utilisent les axes XY du robot pour déplacer la tête afin de prendre et de charger les composants.

Les monteurs récents ont permis de monter les composants électroniques en position avec une vitesse et une précision élevées. L’amélioration des performances de la caméra de reconnaissance des composants permet un montage très précis en mesurant et en corrigeant la position de la carte et la position de montage du composant.

Types de monteurs

Il existe deux types de monteurs : le type modulaire et le type rotatif.

1. Type modulaire

Le type modulaire est actuellement le monteur le plus courant : il comporte une tête d’aspiration à l’extrémité du robot XY, qui saisit le composant à monter et le transporte jusqu’à la position de montage sur la carte.

Bien que l’équipement puisse être compact, l’inconvénient est que la tête d’aspiration doit être déplacée dans la direction XY à chaque fois qu’un composant est prélevé. Cela entraîne un temps de réaction plus long qu’avec le type rotatif.

2. Type rotatif

Le type rotatif comporte plusieurs têtes d’aspiration sur une section rotative et peut prélever plusieurs composants en une seule opération. S’il présente l’avantage d’un montage rapide, son inconvénient est que l’équipement est volumineux et que les coûts de maintenance sont élevés.

De plus, un grand nombre de pièces doivent être montées en même temps, ce qui n’est plus adapté au monde d’aujourd’hui, qui exige une production en petites quantités et en grande quantité. C’est pourquoi la plupart des fabricants d’appareils de montage ont cessé de produire des appareils rotatifs.

Comment choisir un monteur

Lors du choix d’un monteur, les facteurs suivants doivent être pris en considération.

1. La vitesse

La vitesse de montage d’un seul composant varie dans le tact d’environ 0,1 s à 1 s, selon le modèle.

2. La précision du montage

Les technologies de montage qui exigent une miniaturisation et une haute densité de composants, comme les cartes pour smartphones, requièrent une erreur d’environ 0,1 mm. Pour les circuits imprimés qui ne nécessitent pas un montage à haute densité, une précision de montage d’environ 0,2 mm est suffisante.

3. Types de composants

Lorsqu’il s’agit de mélanger des composants montés en surface de grande taille, tels que des composants fournis par plateau, ainsi que des composants à puce enroulés sur une bande, un grand monteur capable de mettre en place des chargeurs de pièces spéciaux est nécessaire.

Poste	Vitesse de chargement	Précision de chargement	Type de pièces utilisées
Recommandation	0.1s à 1.0s par pièce*L’effet varie d’un modèle à l’autre.	Environ 0,2 mm*Environ 0,1 mm est nécessaire pour les montages à haute densité (par exemple, les pièces pour les cartes de smartphones)	Lors de l’utilisation de pièces de grande taille, un monteur de grande taille capable de mettre en place des chargeurs de pièces spéciaux est nécessaire.

Autres informations sur les monteurs

Alimentateurs de monteurs

Les chargeurs de montage sont des chargeurs de pièces automatiques qui introduisent les composants électroniques dans l’équipement. Les composants électroniques sont livrés sous forme de bobines ou de plateaux et sont placés dans le chargeur.

Il s’agit d’un dispositif important car les composants sont introduits dans l’équipement par le chargeur et sont chargés sans être inclinés dans une certaine direction. L’utilisation de chariots de changement de lots de margeurs permet de détacher les margeurs de l’unité principale par lots et de les optimiser pour chaque chariot, ce qui réduit le nombre d’heures de travail de mise en place.

La taille du margeur doit être choisie en fonction de la configuration de l’emballage des pièces suivantes :

• Pour le partage des bobines.
• Pour l’alimentation en bâtonnets.
• Pour les pièces séparées.
• Alimentation des plateaux.

Dans le cas du partage de bobines, le format de livraison le plus courant, les composants électroniques sont attachés à une bande de papier ou à une bande plastique gaufrée. Celle-ci est recouverte d’une fine pellicule de plastique appelée bande de couverture. Ce mécanisme alimente les composants dans l’équipement, tandis que la bande de couverture est décollée dans le chargeur.

Qu’est-ce qu’un marqueur laser ?

Un marqueur laser est un dispositif permettant d’imprimer ou de traiter en irradiant la surface d’un objet avec un laser.

Les marqueurs laser sont utilisés pour imprimer en grattant la surface ou en changeant la couleur de la surface par une réaction chimique. Les avantages de ce système sont la grande précision d’impression grâce à l’irradiation précise de la lumière et une impression plus résistante à la décoloration qu’avec les imprimantes à jet d’encre.

Ils impriment sur une grande variété de matériaux, y compris le métal, la résine, le verre et le bois.

Utilisations des marqueurs laser

Les marqueurs laser sont principalement utilisés dans les secteurs de l’automobile, de l’alimentation, des semi-conducteurs et d’autres domaines industriels. Les utilisations spécifiques sont les suivantes :

• Impression de codes 2D pour la gestion de l’historique de fabrication des pièces automobiles.
• Impression de numéros de lot sur des composants électroniques.
• Impression de numéros de série et de dates de péremption sur des boîtes de boisson.
• Microfabrication de pièces métalliques, etc.

Alors que les perceuses et autres méthodes de gravure ont constitué la principale méthode de traitement du métal, la demande de marqueurs laser, qui permettent un traitement de précision, est en hausse.

Principe des marqueurs laser

Il existe deux principaux types de marqueurs laser : le masquage et le balayage.

1. Marqueurs laser à masque

Un faisceau laser est irradié sur un masque comportant des trous dans le motif à imprimer, et le faisceau lumineux qui traverse le masque est utilisé pour l’impression. L’inconvénient de cette méthode est qu’elle est longue et coûteuse car il faut préparer un masque différent pour chaque motif d’impression.

2. Marqueurs laser à balayage

Le laser est balayé en fonction du motif d’impression. Un miroir galvanométrique est utilisé pour le balayage, et le faisceau laser est réfléchi par deux miroirs, l’un correspondant à l’axe X et l’autre à l’axe Y, et balayé sur une surface plane.

Si l’on ajoute un miroir correspondant à l’axe Z, le balayage de surfaces courbes est également possible. Les marqueurs laser actuellement sur le marché sont généralement des produits qui utilisent la méthode de balayage.

Types de marqueurs laser

Le laser utilisé pour les marqueurs laser doit être choisi de manière appropriée en fonction du type de matériau de base et de la nature du processus. Voici quelques exemples typiques de lasers utilisés pour les marqueurs laser.

1. Laser YAG

Ces lasers utilisent un matériau appelé cristal YAG, fabriqué à partir d’yttrium (Yttrium), d’aluminium (Aluminium) ou de grenat (Garnet). Il est utilisé pour un large éventail d’utilisations, telles que l’impression sur des boîtes en aluminium et des surfaces en plastique. Ces lasers sont moins susceptibles d’endommager les matériaux.

2. Laser à fibre

Ce laser utilise une fibre optique comme support laser. En raison de sa puissance élevée, il est utilisé pour imprimer de caractères sur des gabarits métalliques et des surfaces de tuyaux.

3. Laser CO2

Ce laser utilise du dioxyde de carbone. Comme il est facilement absorbé par les matériaux transparents, il convient à l’impression et au traitement sur le verre.

Autres informations sur les marqueurs laser

1. Marqueurs laser domestiques

Les marqueurs laser disponibles dans le commerce peuvent être achetés par correspondance. Ils sont utilisés pour graver des noms ou des initiales en appliquant le laser sur un morceau de bois ou une plaque en plastique. Un couvercle est prévu pour éviter la dispersion de poussière et l’exposition accidentelle des yeux au laser.

Les caractères et les motifs sont créés à l’aide d’une application dédiée et les informations sont transférées d’un PC ou d’un smartphone pour être imprimées.

2. Marqueurs laser de type maniable

Des marqueurs laser de la taille d’un appareil photo numérique sont également disponibles. Comme ils sont compacts, ils peuvent être transportés partout et utilisés pour l’impression laser et la gravure de motifs.

Toutefois, ils ne peuvent pas être maintenus en place pendant l’impression et doivent donc être utilisés avec un support, par exemple un trépied. Cette solution présente l’avantage de pouvoir déterminer librement l’angle et la distance par rapport au produit. Toutefois, elle n’est pas adaptée à l’impression à haute résolution.

3. Prix des marqueurs laser

Les marqueurs laser se déclinent dans une large gamme de prix, allant de l’usage amateur pour la maison à l’usage industriel, notamment pour l’impression sur des produits et des gabarits. Les marqueurs à usage domestique sont principalement utilisés pour l’impression sur les boiseries et le cuir et coûtent environ 350 euros.

Les lasers à usage industriel coûtent entre 7 000 et 35 000 euros. Pour les lasers de grande puissance, comme le perçage profond du métal, le prix est d’environ 70 000 euros.

Qu’est-ce qu’une photodiode ?

Une photodiode est un élément récepteur de lumière dans lequel un courant minuscule circule dans une certaine direction lorsqu’il est irradié par la lumière.

Lorsque la lumière est irradiée sur la jonction des semi-conducteurs, un effet photoélectrique interne se produit et les électrons sont excités. Cela provoque un courant électrique qui est utilisé pour détecter le niveau de lumière irradiée. En raison de la grande précision avec laquelle la réception de la lumière est détectée, ce composant est particulièrement nécessaire pour les équipements de communication optique.

Les photodiodes sont incorporées dans différents dispositifs médicaux tels que la mesure de la concentration de gaz. Il existe principalement des structures de diodes à jonction PN, à jonction PIN et à avalanche, chacune ayant une sensibilité de réception de la lumière et une vitesse de réponse différentes.

Utilisations des photodiodes

Les utilisations typiques des photodiodes comprennent les points de captage dans les lecteurs de CD/DVD, les télécommandes de télévision et les communications optiques. En particulier, le type de jonction PIN, avec sa haute photosensibilité, est utilisé dans les systèmes de communication optique des télécommunications, mais aussi dans d’autres situations.

Des trois structures de photodiodes, c’est le type le plus utilisé. Parmi les autres utilisations, l’on peut citer les appareils de radiographie tomographique dans les équipements médicaux.

Principe des photodiodes

Les photodiodes utilisent le phénomène physique suivant : lorsque la lumière est irradiée sur l’élément, les électrons à la jonction du semi-conducteur sont excités et la quantité de lumière peut être détectée en mesurant le courant.

La longueur d’onde de la lumière qui peut être détectée dépend du matériau de la diode. Il doit être sélectionné en fonction de l’application de la longueur d’onde. Les principaux matériaux utilisés sont le silicium, le germanium et le sulfure de plomb.

1. Type à jonction PN

Lorsque la couche de déplétion à la limite entre les semi-conducteurs de type P et N est irradiée par la lumière, les électrons circulent vers le semi-conducteur de type N et les trous sont produits dans le semi-conducteur de type P à la suite du transfert d’électrons. Pendant l’irradiation lumineuse, ce flux d’électrons et de trous se produit et le flux d’électrons est détecté comme un courant, mais la vitesse de réponse est caractérisée par une réponse quelque peu lente.

2. Type à jonction PIN

Il s’agit de la structure la plus utilisée pour les photodiodes en raison de son faible bruit de fond : aussi connue sous le nom de courant d’obscurité, composée d’un semi-conducteur de type P, d’un semi-conducteur de type I et d’un semi-conducteur de type N, qui sont reliés par jonction dans l’ordre.

L’une des caractéristiques est qu’en appliquant une tension de polarisation inverse au semi-conducteur de type I, les électrons excités circulent doucement vers le semi-conducteur de type N, ce qui se traduit par une vitesse de réponse plus rapide.

3. Type à jonction à avalanche

Les semi-conducteurs de type jonction à avalanche sont caractérisés par la division de la couche semi-conductrice de type P en couche p+, couche p- et couche p, à partir du point d’électrode de la couche semi-conductrice de type P. La jonction à avalanche d’électrons se produit lorsque les électrons excités se déplacent vers la couche p+. Grâce à sa fonction d’amplification en avalanche d’électrons, elle a la propriété de pouvoir détecter une lumière très faible avec une réponse ultra-rapide. Elles sont couramment utilisées avec des tensions élevées et sont connues sous l’acronyme APD.

Autres informations sur les photodiodes

1. Circuits d’application des photodiodes

Les photodiodes ont une grande dépendance à la température lorsque les deux électrodes sont ouvertes. Lorsqu’elles sont court-circuitées, la relation entre l’intensité lumineuse et le courant n’est pas linéaire, ce qui rend difficile leur application en l’état. Par conséquent, pour les applications qui mesurent la luminosité, telles que les éclairagistes et les posemètres, l’on utilise une configuration de circuit dans laquelle la cathode de la photodiode est connectée à la borne d’entrée inverseuse de l’amplificateur opérationnel et l’anode à la borne non inverseuse. Une résistance de contre-réaction Rf est insérée entre la borne de sortie et la borne d’entrée inverseuse de l’amplificateur opérationnel.

Dans ce circuit, le courant de court-circuit Is x la résistance de réaction Rf correspondant à l’intensité lumineuse devient la tension de sortie de l’amplificateur opérationnel (la borne d’entrée inverseuse est la tension de référence). La tension aux deux extrémités de la photodiode (entre l’anode et la cathode) devient 0 V, c’est-à-dire équivalente à un état où les deux extrémités sont en court-circuit (court-circuit imaginaire).

Par conséquent, le courant de court-circuit Is est proportionnel à l’intensité de la lumière. Aussi, la tension de sortie de l’amplificateur opérationnel peut être exprimée comme l’intensité de la lumière. Dans un circuit réel, un condensateur Cf est connecté pour garantir un délai de réponse dû à la capacité de la photodiode, accélérant ainsi la vitesse de réponse.

2. Caractéristiques de sensibilité spectrale des photodiodes

Les photodiodes au silicium émettent un courant pour la lumière dont les longueurs d’onde sont comprises entre 320 nm et 1100 nm. Elles sont particulièrement sensibles dans la région du proche infrarouge, entre 800 nm et 1000 nm. Le domaine visible humain s’étend de 380 nm à 720 nm, avec un pic de sensibilité autour de 550 nm, ce qui diffère des caractéristiques de sensibilité spectrale des photodiodes au silicium.

Par conséquent, la sortie des photodiodes au silicium ne peut pas être traitée comme la luminosité telle qu’elle est. Par exemple, la puissance d’une photodiode au silicium augmente dans un environnement où le rayonnement proche infrarouge est élevé. La zone est invisible pour l’œil humain et ne semble donc pas lumineuse.

C’est pourquoi les caractéristiques de réponse spectrale des photodiodes au silicium doivent être adaptées aux caractéristiques de sensibilité de l’œil humain lorsqu’elles sont utilisées comme capteurs dans des éclairagistes. Dans ce cas, un filtre de correction de la sensibilité visuelle est installé sur la surface de la photodiodes au silicium.

Le germanium et l’InGaAs sont également utilisés pour des applications de longueur d’onde autres que le silicium. L’InGaAs est un matériau particulièrement adapté aux applications de longueurs d’onde supérieures à 1 µm.

Qu’est-ce qu’un connecteur industriel ?

Les connecteurs industriels sont utilisés pour connecter l’électricité dans les équipements industriels. Ils servent non seulement à fournir de l’énergie, mais aussi à échanger des données et d’autres informations électriques.
Les connecteurs industriels offrent d’excellentes possibilités d’extension et de commodité dans l’échange d’électricité. Par exemple, si vous souhaitez installer un support d’enregistrement dans un PC, vous pouvez souder un nouveau circuit au circuit électrique, mais la connexion du support d’enregistrement via un connecteur offre une meilleure manipulation.

Utilisations des connecteurs industriels

Les connecteurs industriels sont utilisés dans une grande variété d’équipements industriels. Les connecteurs de mémoire, les connecteurs de circuits imprimés et les connecteurs d’interface sont utilisés dans les ordinateurs personnels. Les prises de mémoire sont des connecteurs utilisés pour relier la base du PC à la mémoire RAM et à d’autres mémoires installées dans le PC. Ils sont comparés aux connecteurs d’interface qui relient le PC lui-même à la mémoire extérieure au PC, telle qu’un disque dur externe. Les connecteurs de circuits imprimés sont utilisés pour connecter des circuits imprimés ayant des rôles différents. Les connecteurs industriels sont également utilisés dans les robots industriels et les machines-outils, les véhicules de construction et les chemins de fer, les centrales électriques et les usines pétrolières.

Principe des connecteurs industriels

Les connecteurs sont constitués de contacts, de boîtiers, de coques et d’œillets. Les contacts sont les éléments de contact et permettent à l’électricité de circuler lorsque les connecteurs sont sous tension. Le boîtier est constitué d’un matériau isolant et est l’élément qui maintient les contacts. L’enveloppe protège les contacts et le boîtier des forces extérieures et est placée sur les deux composants. Les œillets sont utilisés pour fixer les connecteurs ensemble de l’extérieur. Ils empêchent tout détachement accidentel.
Les collecteurs sont également divisés en deux types, les fiches et les prises, qui sont utilisés à des fins différentes. Les fiches ont des contacts saillants et les douilles des contacts en creux. Les contacts de la fiche s’accouplent avec ceux de la prise pour les mettre sous tension. Les fiches et les prises sont utilisées pour s’assurer que des connecteurs de normes différentes ne sont pas mal connectés et que l’alimentation est fiable.

Types de connecteurs industriels

1. Connecteurs étanches

Les connecteurs étanches sont des connecteurs à usage spécial qui, contrairement aux connecteurs normaux, sont imperméables à l’eau. Les principales exigences et spécifications des connecteurs étanches sont d’empêcher la pénétration de l’eau et de prévenir les courts-circuits causés par la pénétration de l’eau au niveau des bornes du connecteur. Ceci dans des utilisations telles que les machines électriques industrielles et extérieures pour les machines agricoles et les usines où il y a un risque d’humidité dû aux précipitations dans les véhicules et les pulvérisateurs. C’est la principale exigence des connecteurs étanches.

Les connecteurs normaux comportent simplement des bornes femelles et mâles, reliées entre elles pour établir une connexion électrique. Ils sont utilisés à l’intérieur et sont généralement utilisés dans les appareils ménagers, les équipements de bureau, les équipements informatiques, les équipements de jeu, etc. Toutefois, dans les équipements électriques où la pénétration de l’eau est possible, des connecteurs étanches dotés de fonctions et de structures supplémentaires pour empêcher la pénétration de l’eau sont nécessaires en plus des fonctions normales des connecteurs.

La structure principale de cette fonction étanche est le plus souvent un connecteur normal avec un couvercle étanche supplémentaire. On utilise généralement des connecteurs dotés d’un capuchon ou d’un couvercle ajouté aux bornes du connecteur pour empêcher la pénétration de l’eau, ou des connecteurs dotés d’un mécanisme d’élimination de la poussière à l’extérieur, également connus sous le nom de connecteurs à crépine, etc. Dans tous les cas, leur construction est plus complexe que celle des connecteurs normaux et ils sont donc utilisés dans des produits dits industriels et à haute fiabilité.

2. Connecteurs pour fluides

Les connecteurs fluides sont un type assez particulier de connecteurs industriels.
Ils sont conçus en privilégiant le passage des fluides en général, tels que l’air, les gaz inertes et les liquides comme l’azote liquide et le gaz naturel liquéfié.
Il existe deux types de raccords conçus pour le passage des fluides : le premier est un raccord monotube en résine qui laisse passer soit des gaz, soit des liquides.
Le second est un type composite qui permet le passage de liquides, de gaz et de signaux de commande à travers le même connecteur, qui est également équipé d’une vanne d’ouverture/fermeture.
Tous les types sont dotés d’un mécanisme push-pull pour le montage et le démontage.
Cela signifie qu’ils ne peuvent pas être facilement détachés. A l’inverse, ils sont faciles à manipuler lorsqu’il est nécessaire de les retirer ou de les insérer, et ils ont été miniaturisés en fonction des progrès technologiques.
De plus, les connecteurs fluidiques sont résistants aux vibrations, à la torsion et aux chocs, ont une résistance à la traction suffisante et supportent des environnements difficiles. Cela les rend extrêmement fiables.
Pour ces raisons, les connecteurs fluidiques sont utilisés dans les équipements de contrôle des fluides dans des environnements exigeant une grande fiabilité, dans les équipements nécessitant un travail de connexion rapide dans des endroits spéciaux, et dans divers équipements médicaux et industriels.

Qu’est-ce qu’un robot mobile ?

Les robots mobiles sont des robots capables d’effectuer des tâches de transport simples.

Ces dernières années, les robots mobiles ont été introduits dans un très grand nombre de lieux de travail. Dans le passé, les tâches de transport telles que le déplacement de marchandises sur les lignes de production étaient principalement effectuées par des personnes. Cependant, les évolutions technologiques ont accru le besoin d’automatisation et les robots mobiles, qui permettent de réduire la main-d’œuvre et d’améliorer la productivité, se sont généralisés et sont utilisés sur de nombreux sites de production.

Ils sont ainsi libérés des tâches lourdes et simples de simple transport de marchandises, et leur adoption présente également d’importants avantages en termes de sécurité et de qualité. Récemment, un nombre croissant de robots ont été dotés de fonctions d’intelligence artificielles. Elles leur permettent de déterminer l’itinéraire optimal et de transporter des marchandises jusqu’à un endroit prédéterminé.

Utilisations des robots mobiles

Les robots mobiles sont souvent introduits dans les usines, où ils sont utilisés non seulement pour le transport, mais aussi pour remplacer des tâches qui étaient auparavant effectuées par des humains.

1. Usines de fabrication de pièces automobiles

Les robots mobiles sont utilisés pour transporter des pièces lourdes et effectuer des tâches simples qui sont sujettes à des erreurs et à des omissions lorsqu’elles sont effectuées par des humains. Ils peuvent également programmer le démarrage, l’arrêt et le déplacement des opérations en combinant des équipements de contrôle automatique.

2. Usines de semi-conducteurs

Dans les usines de semi-conducteurs, les convoyeurs peuvent transporter efficacement les pièces dans des espaces restreints, en évitant les encombrements et les obstructions. Cela réduit la main-d’œuvre et le temps passé dans l’usine.

3. Usines alimentaires

Dans les usines alimentaires, les chaînes de production changent souvent en fonction des saisons ou du lancement de nouveaux produits. En introduisant des robots mobiles, l’usine répond de manière flexible aux changements de la ligne de production, qui prendraient normalement du temps, sans avoir à allouer de la main-d’œuvre ou du temps. Certaines usines sont également sans personnel car elles sont capables d’ensacher, de mettre en boîte et d’étiqueter.

4. Entrepôts logistiques

Les contrôleurs de robots sont idéaux pour les installations logistiques où de nombreuses marchandises vont et viennent. Ils peuvent vérifier la position actuelle et l’état de fonctionnement des robots, ce qui permet un transport efficace et évite les erreurs.

Principe des robots mobiles

Les robots mobiles se distinguent par leurs performances individuelles. Cet article décrit quatre fonctions et principes des robots mobiles dédiés au transport sans bande magnétique, etc.

1. Fonctionnement sûr

Le scanner laser intégré donne au robot une vue à 360°, ce qui lui permet d’évaluer sa trajectoire et de contourner les obstacles pour éviter les collisions. De plus, des capteurs sur les deux côtés, à l’arrière et au bas de l’avant préviennent les collisions.

2. Robustesse

Des charges lourdes peuvent être transportées en attachant des couvercles métalliques robustes, etc. Certains des plus grands robots mobiles peuvent transporter des charges aussi lourdes que 1,5 t.

3. Fonction de surveillance

Lorsque plusieurs robots sont utilisés, leurs mouvements sont surveillés et contrôlés en temps réel. Des informations cartographiques peuvent être transmises aux robots et des instructions peuvent être données à plusieurs robots à la fois à l’aide de dispositifs de communication.

4. Fonctions de sécurité

Le robot est équipé d’un bouton de mise sous tension/hors tension et d’un bouton d’arrêt d’urgence. Certains robots sont également disponibles avec un chariot ou un écran tactile.

Autres informations sur les robots mobiles

Le marché des robots mobiles

Le marché des robots mobiles se développe d’année en année. Cela s’explique par la pénurie de main-d’œuvre auxquels sont confrontés des pays développés tels que le Japon, par la nécessité d’une distance sociale due au nouveau coronavirus qui a récemment fait rage dans le monde, ainsi que par le nombre croissant d’entreprises dans le monde s’efforçant activement de réduire la main-d’œuvre.

Le nombre d’entreprises entrant sur le marché augmente chaque année en raison de la flexibilité et de l’éventail plus large de spécifications que les robots peuvent offrir. L’on s’attend à ce qu’ils soient introduits dans des sites de production autres que les usines de produits alimentaires, de semi-conducteurs et d’accessoires pour l’automobile.

Qu’est-ce qu’un terminal portable ?

Les terminaux portables sont des terminaux très portables qui collectent facilement des données enregistrées dans des codes à barres et des codes 2D.

Ils sont disponibles dans une large gamme de tailles, de la plus grande à la plus petite. Certains modèles utilisent une fonction de reconnaissance de caractères pour lire des caractères autres que les codes à barres et les codes 2D. D’autres fonctions que la collecte de données sont prévues, telles que la transmission et la réception de données, le stockage de données, la saisie de touches et l’affichage à l’écran.

Il existe également différents types de terminaux adaptés à l’environnement du site où ils sont utilisés, tels que les terminaux médicaux désinfectés avec des produits chimiques, les terminaux antidéflagrants spécialement conçus pour les zones antidéflagrantes et les terminaux de réfrigération pour les entrepôts frigorifiques.

Utilisations des terminaux portables

Les terminaux portables sont utilisés dans une variété d’utilisations commerciales en tant que terminaux portables qui peuvent facilement collecter des données, telles que :

• Collecte et gestion des colis dans l’industrie du transport
  Les informations sur les livraisons, la communication avec les clients, la navigation et la gestion de la dynamique peuvent être effectuées avec un seul terminal portable équipé d’Android.
• Gestion de la réception et de l’expédition dans le secteur de la logistique
  L’efficacité du travail peut être améliorée en affichant les informations sur les produits en rayon à l’aide d’un grand écran et en établissant un lien avec les systèmes de gestion d’entrepôt.
• Gestion des matières premières et des processus dans les secteurs manufacturier et pharmaceutique, etc.
  La gestion des processus en temps réel peut être réalisée grâce à une saisie efficace et précise.
• Gestion des commandes et des matériaux dans les secteurs de la vente au détail et de la restauration
  Les commandes peuvent être partagées en temps réel avec la cuisine et l’arrière-boutique afin d’accroître l’efficacité et de réduire les délais.
• Relevé des compteurs d’eau, d’électricité et de gaz
  Le travail peut être rendu plus efficace et les informations personnelles peuvent être gérées de manière fiable.

Principe des terminaux portables

Les fonctions et les spécifications requises pour les terminaux portables varient considérablement en fonction de l’utilisation et du lieu en question. Cependant, ils comprennent principalement les fonctions de lecture des données, d’affichage et d’utilisation de l’écran, et de communication, et utilisent les principes suivants.

1. Fonction de lecture des données

La fonction de lecture des données lit les codes-barres, les codes QR et d’autres codes et caractères 2D sur les produits en les irradiant avec un laser ou une LED et en les convertissant en chiffres, lettres et symboles selon certaines règles.

2. Affichage d’écran

Les écrans à cristaux liquides sont principalement utilisés pour l’affichage de caractères, de graphiques et d’images sous le contrôle de l’unité centrale.

3. Fonctions d’exploitation

Les fonctions d’exploitation sont exécutées à l’aide d’un clavier ou d’un pavé numérique pour la saisie de quantités, etc., ou à l’aide d’un panneau tactile intégré à l’écran. Les informations saisies sont décodées par l’unité centrale et reconnues comme des lettres, des chiffres ou des symboles.

4. Fonctions de communication

Les fonctions de communication s’effectuent principalement via un réseau local sans fil ou Bluetooth. Le terminal est connecté à un ordinateur hôte ou à d’autres terminaux via Internet ou un réseau interne, et la date, l’heure et les données du produit lues sont stockées dans le terminal, puis transmises et reçues en temps réel à l’ordinateur hôte ou à d’autres terminaux.

Comment choisir un terminal portable

Les terminaux portables sont disponibles dans une grande variété de modèles. Afin de sélectionner le bon produit parmi les nombreux modèles, choisissez le modèle qui convient le mieux à votre activité, à votre environnement opérationnel et à vos coûts.

1. Contenu de l’activité

Les applications requises dépendent de la nature du travail. De nombreux terminaux portables sont équipés du système d’exploitation Android, mais les applications utilisables dépendent de la version du système d’exploitation. Vérifiez si les applications requises sont fournies.

Les exigences particulières, telles que la nécessité d’un bouton PTT spécifique aux lecteurs RFID et aux interphones, sont également prises en compte.

2. Environnement d’utilisation

En fonction de l’environnement du site où le système sera utilisé, un modèle peut être nécessaire pour satisfaire à des conditions environnementales particulières, telles que des types médicaux, antidéflagrants ou réfrigérés.

3. Coût

Le coût, calculé à partir du budget et de la rentabilité, est un autre élément important à prendre en considération. Il faut tenir compte non seulement du coût d’achat du terminal portable, mais aussi des frais d’entretien.

Autres informations sur les terminaux portables

Différences entre les terminaux portables et les scanners portables

Les terminaux portables sont plus sophistiqués que les scanners à main. Les terminaux portables sont plus polyvalents et ont un large éventail d’applications, tandis que les scanners portables n’ont qu’une seule fonction. Ils sont cependant moins chers et sont utilisés pour lire les données des points de vente des produits, les données de prêt des bibliothèques, etc.

Qu’est-ce qu’une pompe à vide ?

Une pompe à vide est un dispositif permettant d’évacuer l’air d’un appareil ou d’un récipient et de créer un vide. Une pompe à vide se compose d’une pompe, d’un évent d’évacuation et d’un évent d’admission. De nombreux mécanismes ont été mis au point pour permettre aux pompes de créer un vide.

Le vide comprend le vide faible, le vide moyen et le vide poussé. La pompe à vide à utiliser doit être choisie de manière appropriée, en tenant compte du vide requis, du temps nécessaire pour atteindre le vide et de l’environnement de température dans lequel elle sera utilisée. Les pompes à vide peuvent être divisées en pompes sèches et pompes humides, selon qu’elles utilisent ou non de l’huile.

Utilisations des pompes à vide

Les pompes à vide sont utilisées dans les processus de fabrication d’équipements et de dispositifs médicaux, d’usines alimentaires, d’équipements électriques et de semi-conducteurs. Elles sont également utilisées comme auxiliaires dans les équipements médicaux et scientifiques nécessitant un vide. Plus de dix types différents de principes de pompes à vide ont été développés, et les caractéristiques de chacun d’entre eux doivent être comprises et sélectionnées de manière appropriée.

Les principales utilisations des pompes à vide sont les suivantes :

• Aspirateurs de salive pour les soins dentaires.
• Création de sections sous vide dans des flacons à vide.
• Création d’un environnement sous vide lors de l’utilisation de plasma dans les processus de semi-conducteurs.
• Collage de matériaux d’emballage alimentaire.
• Sources de vide pour les équipements scientifiques et de recherche (évaporateurs, filtration, sécheurs sous vide, dessiccateurs, etc.).
• Pompes à vide de grande capacité pour les équipements de production dans les usines.

Principe des pompes à vide

Les pompes à vide sont classées en fonction de leur principe de fonctionnement, et le principe de fonctionnement des plus courantes d’entre elles est décrit ci-dessous.

1. Pompes à vide rotatives à huile

Les pompes à vide rotatives à huile sont un terme générique pour les pompes humides qui utilisent de l’huile pour rendre la pompe étanche à l’air, l’action des rotors en rotation et d’autres pièces poussant l’air aspiré vers l’extérieur. Elles sont également appelées pompes à vide rotatives.

Les formes détaillées comprennent les pompes à vide à huile à lame rotative, les pompes à vide à huile rotatives à came et les pompes à vide à huile rotatives à piston oscillant. Les formes des pales du rotor, de la came, de la partie oscillante couplée au piston et de la partie en contact avec l’air diffèrent mais, dans tous les cas, un vide est créé en expulsant l’air lorsque le rotor tourne.

Tant que de l’huile est utilisée, la pression de vapeur de l’huile est la limite du vide. L’huile agit pour assurer des performances stables et un vide moyen peut facilement être obtenu avec un petit appareil.

2. Pompes à vide à diffusion d’huile

Les pompes à vide à diffusion d’huile se composent d’une chaudière, d’une buse à jet et d’un condenseur. L’huile chauffée à l’état de vapeur dans la chaudière est injectée à une vitesse supersonique par les buses à jet, ce qui pousse les molécules d’air à l’intérieur de la pompe vers l’orifice d’échappement. L’huile vaporisée devient liquide dans le condenseur et est réutilisée.

3. Pompes à vide sèches à palettes rotatives

Les pompes à vide sèches à palettes rotatives sont des pompes à vide sans huile dotées d’un rotor rotatif et d’ailettes qui évacuent l’air aspiré par l’orifice d’entrée en l’agitant. Comme il est impossible d’empêcher le reflux de l’air, les conditions de vide faible constituent la limite. Il est toutefois possible d’atteindre de grandes vitesses de pompage.

4. Pompes à vide sèches à piston oscillant

Les pompes à vide sèches à piston oscillant sont des pompes à vide qui utilisent un piston relié à un arbre rotatif excentrique pour expulser l’air. En raison de leur structure, elles ne peuvent pas empêcher l’air de refluer et sont donc limitées aux conditions de vide faible. En revanche, elles sont faciles à entretenir.

5. Pompes à vide sèches à membrane

Les pompes à membrane combinent le mouvement alternatif d’une membrane en caoutchouc, en résine ou en métal avec un clapet anti-retour pour transporter le fluide. Lorsqu’il est utilisé comme pompe à vide, le clapet anti-retour élimine la nécessité d’utiliser de l’huile pour l’étanchéité et permet d’utiliser la pompe comme une pompe sèche. Grâce à un mouvement alternatif, l’air est aspiré de manière répétée du côté à évacuer et rejeté dans l’atmosphère pour créer un vide.

6. Pompes à vide sèches à spirales

Les pompes à vide sèches à spirales aspirent l’air par une combinaison de mouvements du stator et du rotor en volute. Le mouvement de la volute attire l’air vers le centre et l’évacue par le centre.

7. Pompes turbomoléculaires

Les pompes turbomoléculaires sont des pompes à vide sèches qui se présentent sous la forme de turbines. Les pales de la turbine tournent à une vitesse élevée, proche du mouvement thermique des molécules. Elles évacuent l’air en créant un biais dans le mouvement moléculaire en fonction de l’inclinaison des pales de la turbine. Pour permettre aux aubes de la turbine de tourner à grande vitesse, la pompe doit être utilisée dans un certain degré de vide et est utilisée en combinaison avec d’autres pompes à vide.

Comment choisir une pompe à vide

Lors du choix d’une pompe à vide, le type de pompe est déterminé par le degré de vide atteint, le temps de pompage et la capacité de pompage. Les degrés de vide comprennent le vide faible, le vide moyen et le vide poussé, et il existe une pompe à vide adaptée à chacun d’entre eux.

1. Pompes à vide pour le vide faible

Pour les pompes à vide basses, il existe des pompes sèches à membrane, des pompes sèches à piston oscillant et des pompes sèches à lame rotative. Les pompes sèches à membrane n’ont pas de pièces coulissantes comme les pompes sèches à lame rotative, elles ne génèrent donc pas de particules dues à l’agitation et peuvent produire un vide propre. Les pompes à piston oscillant ont une structure simple et sont faciles à entretenir. Les pompes à palettes rotatives peuvent atteindre des vitesses de pompage élevées.

2. Pompes à vide pour vide moyen

Les pompes à spirales et les pompes à rotation d’huile sont disponibles pour les applications de vide moyen. De nombreux types de pompes à spirales utilisent une compression à deux étages pour garantir l’efficacité et sont peu vibrantes et peu bruyantes. Comme leur nom l’indique, les pompes à rotation d’huile sont lubrifiées et scellées avec de l’huile, ce qui se traduit par un rendement élevé et une bonne stabilité du vide.

3. Pompes à vide pour le vide poussé

Les pompes à vide pour le vide poussé comprennent les pompes à vide de type Roots (surpresseurs mécaniques), qui aspirent et compriment en faisant tourner deux rotors, les pompes à vide de type Roots multi-étagées, qui intègrent plusieurs pompes de type Roots, et les pompes à vide à diffusion d’huile, qui ont une structure simple et une vitesse de pompage élevée. De plus, il existe des pompes turbomoléculaires et des cryopompes pour ce que l’on appelle les applications à pompes à vide.

Comme il existe de nombreux types de pompes à vide, il est important de bien comprendre leurs caractéristiques et de choisir celle qui convient à l’application.

Comment utiliser les pompes à vide

Pour les équipements qui utilisent le vide, la pompe à vide est choisie en fonction du degré de vide atteint et du temps de pompage. Toutefois, la vitesse de pompage ralentit généralement à mesure que le niveau de vide augmente et certaines pompes à vide ne peuvent pas être utilisées dans des conditions de pression atmosphérique. Aussi, les pompes à vide sont parfois utilisées en combinaison plutôt que seules.

Par exemple, l’alternance entre les pompes à vide faible et à vitesse de pompage élevée et les pompes à vide élevé, ou leur utilisation conjointe ou simultanée, offre un certain degré de vitesse de pompage même en cas de vide poussé.

Un exemple concret consiste à utiliser une pompe à rotation d’huile pour obtenir un vide faible, puis à passer à une pompe mécanique de surpression pour obtenir un vide élevé.

Il est également possible de raccorder deux types de pompes à vide et d’intercaler une pompe pour le vide moyen et une pompe pour le vide faible, de manière à pouvoir utiliser une pompe pour le vide poussé même à la pression atmosphérique.

Autres informations sur les pompes à vide

L’huile dans les pompes à vide

Les pompes à vide rotatives fonctionnant à l’huile offrent des performances stables lorsqu’elles sont utilisées correctement. Cependant, la gestion de l’huile est importante. En raison de la nature du vide créé par l’aspiration des gaz, les impuretés, comme l’eau par exemple, présentes dans l’aspiration se mélangent inévitablement à l’huile. Ces impuretés dégradent les performances de l’huile.

La plupart des pompes à vide rotatives scellées à l’huile disposent d’une fonction appelée lestage de gaz, qui permet d’évaporer les composants volatils. Il est donc conseillé d’effectuer régulièrement un lestage de gaz.