月: 2023年3月

Qu’est-ce qu’une valve hydraulique ?

Les valves hydrauliques sont des dispositifs utilisés pour contrôler le débit des fluides dans les systèmes hydrauliques.

Elles sont installées dans les machines et les équipements pour transmettre et contrôler la puissance. Les valves hydrauliques contrôlent le fonctionnement d’un système en ajustant la pression, le débit et la direction du fluide en fonction de conditions spécifiques.

Ces dispositifs sont largement utilisés dans divers secteurs industriels, tels que les systèmes de freinage des véhicules, les machines de construction et les lignes de production des usines. Ces valves stabilisent le fonctionnement des machines en assurant un contrôle efficace et précis.

Utilisations des valves hydrauliques

Les principales utilisations des valves hydrauliques sont les suivantes :

1. Machines de construction

Dans les machines de construction telles que les bulldozers, les excavateurs et les grues, les valves hydrauliques sont utilisées pour contrôler les systèmes d’entraînement et le freinage. Cela permet de contrôler avec précision le fonctionnement de la machine, ce qui accroît la sécurité et l’efficacité.

2. Machines agricoles

Dans les machines agricoles telles que les tracteurs et les moissonneuses-batteuses, les valves hydrauliques sont utilisées pour contrôler le fonctionnement des dispositifs de direction, de levage et de traction.

3. Machines d’usine

Sur les lignes de production et les machines dans les usines, les valves hydrauliques sont utilisées pour contrôler le fonctionnement. Cela permet de s’assurer que les mouvements et les pressions des machines sont correctement régulés, ce qui rend le processus de production plus efficace.

4. Machines industrielles

Dans les machines industrielles telles que les presses, les machines de moulage par injection et les bras de robots, les valves hydrauliques sont utilisées pour un contrôle précis des mouvements.

5. Avions et navires

Dans les avions et les navires, les valves hydrauliques sont utilisées pour contrôler les commandes de vol, le train d’atterrissage et les portes hydrauliques.

6. Véhicules

Les valves hydrauliques sont incorporées dans les systèmes de freinage des voitures et des camions. Cela permet d’appliquer la force de freinage correcte et de garantir que le conducteur peut contrôler le véhicule en toute sécurité.

7. Systèmes de contrôle de la pression

Les valves hydrauliques peuvent être utilisées pour contrôler la pression. Les exemples incluent les systèmes de suspension des véhicules et les processus d’hydroformage.

Principe des valves hydrauliques

Les valves hydrauliques utilisent la pression hydraulique pour actionner des soupapes. Les commandes hydrauliques utilisent l’incompressibilité de l’huile pour entraîner une machine ou un système. Lorsque l’huile est sous pression, la force générée par l’huile est transmise à la machine ou à l’actionneur pour contrôler le mouvement ou la force.

Lorsque l’huile est sous pression, la pression est transmise uniformément dans tout le liquide, transférant efficacement la force reçue par l’huile à l’actionneur. L’entraînement hydraulique est également basé sur le principe de Pascal. Lorsqu’un fluide se trouve dans un récipient fermé, la pression sur le fluide est uniformément répartie et une force importante peut être générée en appliquant une force faible à l’aide de la pression du fluide.

En d’autres termes, les valves hydrauliques peuvent générer des forces et des couples importants en utilisant l’incompressibilité du fluide. Cela permet de soulever de lourdes charges et d’effectuer des tâches nécessitant des couples élevés. Les valves hydrauliques sont donc particulièrement adaptées à la commande de fluides très visqueux nécessitant des forces et des couples élevés.

Types de valves hydrauliques

Les principaux types de valves hydrauliques sont :

1. Les valves de commutation

Les valves de commutation commutent le fluide entre les ports d’entrée et de sortie. En alimentant différents orifices en fluide, le fonctionnement du système peut être modifié.

2. Les valves de contrôle de la pression

Les vannes de régulation de pression sont utilisées pour contrôler la pression dans un système. Elles permettent de fixer une valeur de pression spécifique, d’empêcher le système d’être surchargé et d’assurer le fonctionnement requis.

3. Les régulateurs de débit

Les régulateurs de débit sont utilisés pour contrôler le flux de fluides. Ils peuvent assurer un débit spécifique et réguler la vitesse et la stabilité de fonctionnement du système.

4. Les valves de contrôle directionnel

Les distributeurs sont utilisés pour contrôler le sens d’écoulement des fluides. Ils permettent de modifier le sens de fonctionnement des cylindres et des actionneurs.

5. Les soupapes de semi-sécurité

Ces valves servent à empêcher l’accumulation de pression dans le système. Elles s’ouvrent automatiquement lorsqu’une pression spécifique est dépassée.

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

Un capteur de vibrations est un élément de détection permettant de mesurer l’état vibratoire d’une machine ou d’un objet.

Les capteurs de vibrations sont nécessaires pour déterminer et surveiller l’état vibratoire des machines. Les trois indicateurs de la vibration d’un objet sont l’accélération, la vitesse et le déplacement. Les capteurs de vibrations mesurent ces grandeurs physiques indicatives et les convertissent en grandeurs électriques telles que la tension et le courant.

En général, les capteurs de vibrations sont disponibles dans deux configurations : avec ou sans contact. En fonction de la grandeur physique à mesurer (accélération, vitesse ou déplacement) et de la situation de l’objet, ces deux types de capteurs de vibrations doivent être utilisés séparément. De plus, la magnitude et la plage de fréquences de l’objet mesuré, ainsi que l’environnement de mesure, sont pris en compte dans la sélection détaillée du capteur de vibrations pour une meilleure précision de mesure.

Utilisations des capteurs de vibrations

Les capteurs de vibrations sont utilisés dans les équipements de production et dans la recherche et le développement. Dans les installations de production, les capteurs de vibrations sont utiles pour la maintenance préventive afin de détecter les défauts et les dommages dans les équipements à un stade précoce. L’utilisation de capteurs permet d’éviter des coûts de réparation considérables et une diminution de l’efficacité de la production en raison de pannes et de dommages.

Ces dernières années, de petits capteurs de vibrations ont été utilisés dans les équipements de production, principalement pour le diagnostic des machines et la maintenance prédictive à l’aide de la technologie IoT. Un exemple d’utilisation des capteurs de vibrations dans le domaine de la recherche et du développement est la mesure des vibrations dans les essais de produits et les tests d’endurance.

Les capteurs de vibrations sont également utilisés pour l’évaluation du confort des passagers, en particulier dans l’industrie automobile. D’autres utilisations dans le domaine des équipements industriels vont des équipements électriques et des véhicules aux robots de production.

Principe des capteurs de vibration

Comme indiqué ci-dessus, il existe deux types de configurations de capteurs de vibrations : avec et sans contact. Les capteurs de vibrations avec contact sont utilisés pour mesurer l’accélération, tandis que les capteurs de vibrations sans contact sont utilisés pour mesurer la vitesse et le déplacement.

Cette section présente les principes des différents capteurs de vibrations adaptés aux différentes mesures de vibrations (accélération, vitesse et déplacement).

1. Type de contact : capteurs piézoélectriques à détection d’accélération

Les capteurs piézoélectriques utilisent l’effet piézoélectrique dans les matériaux piézoélectriques. L’effet piézoélectrique est un phénomène dans lequel un matériau piézoélectrique (élément piézoélectrique), tel qu’un monocristal de quartz, génère une charge électrique à sa surface lorsqu’il est soumis à une force. L’effet piézoélectrique produit un signal électrique correspondant à l’accélération.

2. Sans contact : capteurs laser Doppler avec détection de vitesse

Les capteurs laser-Doppler utilisent l’effet Doppler. Le capteur émet un faisceau laser sur un objet vibrant. Il convertit ensuite le changement de fréquence du faisceau laser réfléchi par l’objet vibrant en une tension correspondant à un changement de vitesse, détectant ainsi la vitesse de la vibration.

3. Sans contact : capteurs capacitifs à détection de déplacement

Les capteurs capacitifs reposent sur le principe de la mesure de la capacité entre le capteur et l’objet à mesurer et du calcul de la distance. Lorsque la distance entre le capteur et l’objet à mesurer change, la valeur de la capacité change, ce qui permet de mesurer le déplacement de la vibration.

Autres informations sur les capteurs de vibrations

1. Éléments de détection des capteurs de vibrations

L’élément de détection de la vibration d’une machine est, selon la réglementation japonaise JIS, le changement dans le temps de la magnitude d’une quantité représentant le mouvement ou le déplacement d’un système de machine. Dans de nombreux cas, la vibration alterne entre des états plus grands et plus petits que la valeur moyenne ou de référence, et cette vibration se compose généralement de trois éléments : l’amplitude, la fréquence et la phase.

En particulier, les vibrations qui se répètent à intervalles réguliers sont appelées vibrations harmoniques et se composent d’une seule fréquence. Dans ce cas, le déplacement, la vitesse et l’accélération sont les suivants. La différenciation du déplacement permet d’obtenir la vitesse et la différenciation de la vitesse permet d’obtenir l’accélération.

• Déplacement d = Dsin (ωt + Φ)
• Vitesse v = Vcos (ωt + Φ)
• Accélération a = – Asin (ωt + Φ)

où D : amplitude unique, ω : chaque vitesse ω = 2πf, f : fréquence f = 1/T, T : période (secondes), Φ : phase initiale.

Les types de capteurs de vibrations utilisés pour détecter cette vibration harmonique comprennent les capteurs d’accélération de type piézoélectrique, les capteurs de vitesse de type électrodynamique et les capteurs de déplacement sans contact de type courant de Foucault. Les accéléromètres piézoélectriques, en particulier, se caractérisent par leur capacité à couvrir une large gamme de fréquences.

2. Comment sont utilisés les capteurs de vibration

Cette section décrit, à titre d’exemple, comment les capteurs piézoélectriques de vibration sont utilisés pour la surveillance des vibrations. Les capteurs de vibrations piézoélectriques utilisent l’effet piézoélectrique et génèrent et émettent une charge électrique proportionnelle à la force externe appliquée. Les capteurs piézoélectriques de vibration du type à sortie de charge sont particulièrement avantageux en termes de miniaturisation.

Il est important de fixer fermement le capteur à l’objet non mesuré à l’aide de goujons. Si le capteur n’est pas solidement fixé, il peut présenter des caractéristiques de filtre avec des caractéristiques d’amortissement particulières dans la réponse en fréquence, etc. D’autres méthodes de fixation comprennent l’utilisation d’adhésifs ou d’aimants.

L’analyse de fréquence est largement utilisée pour analyser les données détectées par les capteurs de vibrations. L’analyse de fréquence est une méthode par laquelle la forme d’onde mesurée est examinée pour déterminer les composantes de fréquence et l’intensité. Cela permet de savoir si la vibration d’un objet se produit dans des conditions de fonctionnement normales ou non.

Qu’est-ce qu’un capteur infrarouge ?

Les capteurs infrarouges détectent les rayons lumineux dans le domaine de l’infrarouge. La couleur et les caractéristiques de la lumière varient en fonction de sa longueur d’onde. L’on considère que la longueur d’onde de la lumière visible se situe entre 400 et 800 nm, et que toute autre longueur d’onde n’est pas visible à l’œil. Pour l’œil humain, les rayons lumineux d’une longueur d’onde d’environ 400 nm apparaissent violets et les rayons lumineux d’une longueur d’onde d’environ 800 nm apparaissent rouges.

Les rayons lumineux invisibles d’une longueur d’onde inférieure ou égale à 400 nm sont appelés rayons ultraviolets, tandis que les rayons lumineux d’une longueur d’onde supérieure ou égale à 800 nm sont appelés rayons infrarouges. Les capteurs infrarouges sont des capteurs qui détectent les rayons infrarouges susmentionnés. Outre la détection des rayons infrarouges, il existe également des méthodes qui émettent des rayons infrarouges et détectent les ondes réfléchies.

Utilisations des capteurs infrarouges

Les capteurs infrarouges sont utilisés de diverses manières dans les produits de consommation. Une utilisation typique est celle des télécommandes de téléviseurs. Le capteur infrarouge du téléviseur reçoit les signaux de fonctionnement de la télécommande. Cette utilisation met à profit les propriétés invisibles de la lumière infrarouge.

Les capteurs infrarouges sont également utilisés dans les thermomètres. La température est détectée grâce à la propriété suivante : plus la substance est chaude, plus elle émet de lumière infrarouge. Comme les températures peuvent être détectées rapidement et sans contact, ces capteurs ont été utiles lors de l’apparition de maladies infectieuses. Dans les domaines industriels, les capteurs infrarouges ont un large éventail d’utilisations, y compris dans l’exploration spatiale et dans le domaine militaire.

Types de capteurs infrarouges

Les capteurs infrarouges font l’objet de recherches actives et sont disponibles dans divers matériaux. Le principe est principalement divisé en types thermiques et quantiques. Les longueurs d’onde infrarouges sont classées en infrarouge proche, infrarouge moyen et infrarouge lointain, et chaque capteur a son propre domaine d’expertise.

1. Capteurs infrarouges de type thermique

Un exemple typique de capteur infrarouge de type thermique est le type pyroélectrique. Les capteurs infrarouges pyroélectriques sont fabriqués à partir de céramiques pyroélectriques ferroélectriques et utilisent l’effet pyroélectrique. Lorsque le capteur est chauffé par un rayonnement infrarouge, la quantité de charge sur la céramique change en raison de l’effet pyroélectrique. Le courant qui traverse le capteur est détecté en fonction de la quantité de charge modifiée.

Même le plus petit rayonnement infrarouge émis par le corps humain peut être détecté. Les capteurs à thermopile sont un autre type de capteur thermique. Les thermopiles sont des capteurs thermoélectromoteurs qui se composent de plusieurs thermocouples et convertissent l’énergie thermique du rayonnement infrarouge en force électromotrice.

2. Capteurs infrarouges de type quantique

Les capteurs infrarouges quantiques sont des capteurs qui détectent l’énergie de la bande interdite sous forme de courant électrique. Le mécanisme est le même que celui des panneaux solaires, qui sont fabriqués à partir de matériaux comportant des éléments qui génèrent de l’électricité aux longueurs d’onde infrarouges. Si la sensibilité de détection est 100 à 1 000 fois supérieure à celle des capteurs thermiques, le capteur lui-même génère de la chaleur et doit donc être suffisamment refroidi.

Autres informations sur les capteurs infrarouges

1. Inconvénients des capteurs infrarouges

Les capteurs infrarouges peuvent présenter des dysfonctionnements ou des défaillances. Les cas de dysfonctionnement sont les suivants : lorsque le capteur est bloqué par un objet qui ne transmet pas le rayonnement infrarouge lointain, comme le verre ou l’acrylique, ou lorsque l’objet détecté est à peine en mouvement.

Les portes automatiques en sont un exemple. Les portes automatiques détectent les objets en fonction du taux de changement de la quantité de réflexion infrarouge. En raison de son principe, elles fonctionnent mal si vous portez des vêtements de la même couleur que le tapis ou si vous vous approchez doucement de la porte automatique.

Elles peuvent également dysfonctionner en raison de sources de chaleur autres que le corps humain, par exemple, la lumière du soleil ou à une lumière incandescente. Il arrive par ailleurs qu’elles dysfonctionnent en cas de changement soudain de température à proximité d’équipements de climatisation ou de chauffage.

2. Capteurs infrarouges et véhicules

La conduite de nuit augmente la probabilité d’accidents en raison de la mauvaise visibilité. Les capteurs infrarouges sont de plus en plus considérés comme les “nouveaux yeux” : ils permettent de résoudre les problèmes liés à la conduite de nuit et d’accroître la sécurité.

Systèmes de vision nocturne
Les capteurs infrarouges visualisent les piétons et autres objets et les affichent sur un écran. Avec les capteurs passifs, le rayonnement infrarouge lointain est détecté directement, de sorte qu’un éclairage lumineux n’est pas nécessaire. Les types actifs utilisent des lumières à infrarouge proche pour éclairer la route et une caméra infrarouge pour capturer la lumière réfléchie. GM et Honda utilisent la méthode de l’infrarouge lointain, tandis que Toyota a mis en pratique la méthode de l’infrarouge proche.

Surveillance du périmètre du véhicule
Des caméras infrarouges sont installées sur les quatre côtés du véhicule pour détecter les piétons dans les angles morts. Un système a été mis au point pour alerter le conducteur au démarrage du véhicule en cas de présence de piétons et le dissuader de démarrer le véhicule.

Systèmes de climatisation
Un système de contrôle de la climatisation a été mis au point. Il utilise le rayonnement infrarouge lointain émis par les occupants pour mesurer la température de la surface et commuter les sorties d’air.

Qu’est-ce qu’un interrupteur à membrane ?

Les interrupteurs à membrane sont des interrupteurs qui utilisent une feuille de film PET ou autre film mince, ce qui correspond à la notion de membrane, comme point de contact sur un circuit.

Les interrupteurs à membrane sont largement utilisés comme boutons sur les appareils électroménagers, les équipements d’inspection et d’autres dispositifs qui nécessitent une commande manuelle. Les interrupteurs à membrane ont des contacts sur le circuit de commutation à l’intérieur d’une feuille de film mince. L’interrupteur est connecté en appuyant manuellement sur le film mince.

Grâce à cette structure, l’interrupteur n’est pas exposé à l’air extérieur, ce qui en fait un interrupteur très étanche à la poussière et à l’eau. Les interrupteurs à membrane comprennent des produits qui utilisent un disque à l’intérieur pour donner une sensation de clic lorsque l’on appuie sur l’interrupteur, et des produits avec des lettres, des chiffres, etc. imprimés sur un film à la surface. La variété est extrêmement grande, y compris les différences de détail.

Utilisations des interrupteurs à membrane

Les interrupteurs à membrane sont largement utilisés pour les connexions d’interrupteurs en circuit dans les produits qui nécessitent d’appuyer manuellement sur des boutons et des interrupteurs. Il s’agit par exemple d’appareils ménagers, d’équipements électroniques, d’équipements d’inspection, d’équipements de laboratoire et de composants automobiles. Les interrupteurs à membrane sont également largement utilisés dans d’autres produits qui nous entourent :

• Pièces d’entrée pour les chiffres et les signes sur les calculatrices.
• Boutons sur les machines à laver domestiques.
• Boutons de commande sur les équipements de bureautique tels que les photocopieurs et les claviers de PC.
• Boutons des panneaux de commande résistants au vent et à la pluie dans les parkings à pièces.

Lors du choix d’un interrupteur à membrane, il convient de prendre en compte les différentes spécifications requises pour un interrupteur telles que la résistance à la chaleur, la durabilité et la taille, en plus des propriétés d’étanchéité à la poussière et à l’eau qui sont caractéristiques des interrupteurs à membrane.

Principe des interrupteurs à membrane

Le principe d’un interrupteur à membrane est basé sur le fonctionnement d’un interrupteur mécanique à couche mince. Une feuille de surface à couche mince, telle qu’un film PET, y est pressée avec un doigt, ce qui fait que la feuille de contact supérieure interne entre en contact avec la feuille de contact inférieure, qui est laminée via une entretoise, et que les points de contact se touchent l’un l’autre pour alimenter l’interrupteur.

La feuille de surface est celle que l’utilisateur touche réellement avec ses mains ; elle est imprimée de chiffres et de lettres, et certains produits sont imperméabilisés. Les boutons conducteurs sont fixés à la feuille de contact supérieure et les composants de la feuille de contact inférieure sont des boutons et un câblage de circuit correspondant à la feuille de contact supérieure.

L’entretoise empêche le bouton de la feuille de contact supérieure et le bouton de la feuille de contact inférieure d’entrer en contact dans des conditions normales ; elle est percée d’un trou correspondant au bouton. Lorsque l’on appuie sur le bouton, la feuille entière est enfoncée et les contacts entrent en contact l’un avec l’autre pour s’alimenter. La feuille de support est utilisée pour coller l’interrupteur à membrane à l’appareil utilisant l’interrupteur à membrane.

Cette configuration de feuille est la base des interrupteurs à membrane. La feuille de surface peut également servir de feuille de contact supérieure, ou un dôme gaufré ou métallique peut être utilisé en combinaison pour obtenir une sensation de clic.

Types d’interrupteurs à membrane

Il existe un grand nombre de types de construction d’interrupteurs à membrane, en raison de leur polyvalence et de la variété de leurs applications. Les trois types de base sont les suivants.

1. Type plat

Avec une surface plane et sans irrégularités, ces interrupteurs peuvent facilement être rendus plus minces. Ils ont également la structure la plus simple et peuvent être placés librement. Cependant, il n’y a pas de sensation de cliquetis lorsque l’on appuie sur l’interrupteur.

2. Type gaufré

La surface de la feuille est gaufrée, ce qui donne une sensation de clic et de course lorsque l’on appuie sur l’interrupteur.

3. Type dôme métallique

Une plaque métallique appelée dôme métallique est incorporée à l’intérieur de la feuille de surface pour donner une sensation de clic mécanique.

Autres informations sur les interrupteurs à membrane

1. Interrupteurs à membrane avec LED intégrée

Les interrupteurs à membrane sont structurellement multicouches, de sorte que des LED peuvent être montées à l’intérieur pour faciliter l’allumage et l’extinction visuels de l’interrupteur. La membrane est en PTFE transparent.

Les feuilles de membrane sont souvent constituées de feuilles PET transparentes et, lorsque des fonctions multiples doivent être exprimées en utilisant les couleurs d’émission des LED voisines, il est nécessaire de concevoir la disposition des LED et la structure de la couche interne afin d’éviter les fuites de lumière.

2. Interrupteurs à membrane pour l’automobile

Les interrupteurs à membrane sont utilisés dans les applications automobiles et servent de capteurs pour détecter les occupants. Avec l’introduction du port obligatoire de la ceinture de sécurité, les constructeurs automobiles ont mis au point des systèmes qui rappellent aux passagers d’attacher leur ceinture.

Les interrupteurs à membrane sont intégrés dans la surface du siège et sont activés par l’enfoncement de la surface du siège lorsque l’occupant s’assoit. Il est possible de détecter si une personne est assise sur le siège en fonction de l’activation ou non de l’interrupteur à membrane. Dans de nombreux cas, des interrupteurs à membrane de la taille d’une paume de main sont utilisés afin d’éviter les dysfonctionnements, tels que le non fonctionnement de l’interrupteur en raison d’une position assise inégale.

3. Claviers de PC

La principale utilisation actuelle des interrupteurs à membrane est celle des claviers de PC. Les circuits de câblage des différents interrupteurs pour les multiples touches sont formés par un processus d’impression sur une grande feuille couvrant l’ensemble du clavier. Plusieurs boutons conducteurs sont ensuite fixés, qui sont activés en appuyant sur les touches.

Les claviers à structure mécanique constituent une structure opposée. Les claviers mécaniques se caractérisent par une sensation tactile car les touches sont indépendantes les unes des autres. Toutefois, la complexité de la structure rend le clavier plus coûteux. Il est donc comparativement moins cher d’utiliser des interrupteurs à membrane, à la structure est simple, et qui se prêtent à la production de masse. Les interrupteurs à membrane sont aujourd’hui largement utilisés dans de nombreux claviers de PC car ils sont faciles à rendre plus minces et sont étanches à la poussière et à l’eau.