2021/08/17

Partie 6 : Vérins électriques linéaires et capteurs de position

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Pour que le produit TiMOTION que vous choisirez réponde parfaitement à vos besoins et à ceux de votre application, il est essentiel de connaître les caractéristiques et options indispensables au fonctionnement optimal de votre système.

Nos précédents articles ont été l’occasion d’aborder les composants et fonctions d’un vérin électrique, les options de sécurité et de protection disponibles, les différentes charges et vitesses possibles… Ici, ce sont aux différents capteurs de position que nous allons nous intéresser.

Lorsqu’ils sont équipés de capteurs de position, les vérins électriques peuvent communiquer la position de leur course au boîtier de contrôle. De fait, ils deviennent plus performants.

Les capteurs de position restent essentiels et fortement recommandés pour les systèmes les plus complexes. Pour des mouvements synchronisés, ces capteurs deviennent indispensables afin d’assurer un mouvement fluide, quelles que soient les différences de charges supportées.

 

De plus, ces capteurs sont cruciaux pour d’autres fonctionnalités qui nécessitent de connaître la position de la course du vérin. La mémorisation de position l’illustre parfaitement.

 

Les 4 principaux capteurs de position que TiMOTION utilise dans ses systèmes sont les :

  • Capteurs à effet Hall
  • Potentiomètres
  • Capteurs Reed
  • Capteurs optiques

 

1. Capteurs à effet Hall

TiMOTION recommande l’utilisation des capteurs à effet Hall, car ils sont assez petits pour s’intégrer dans les systèmes les plus compacts tout en fournissant un signal numérique de haute précision placé sur l’arbre moteur.

Ces capteurs sont activés par un champ magnétique qui comporte deux caractéristiques essentielles : le flux de densité et la polarité.

Le signal de sortie donné par les capteurs à effet Hall est relatif à la densité du champ magnétique autour du système. Lorsque ce champ magnétique excède un certain seuil prédéterminé, il le détecte et génère une tension appelée Tension Hall.

De qualité et avec une durée de vie prolongée, les capteurs à effet Hall sont les plus communément utilisés.

NOTE : Les boîtiers de contrôle TiMOTION sont conçus pour recevoir les informations envoyées par les capteurs à effet Hall uniquement. Ils ne prennent pas en charge le retour d’autre type de capteur (ou uniquement après étude de la demande).

 

2. Potentiomètres

Les potentiomètres, également connus sous le nom de POT, sont beaucoup utilisés dans l’industrie. C’est un type de résistance variable à trois bornes, dont une est reliée à un curseur se déplaçant sur une piste résistante dont les deux autres bornes se trouvent aux extrémités. Ce système permet de recueillir, entre la borne reliée au curseur et une des deux autres bornes, une tension qui dépend de la position du curseur et de la tension à laquelle est soumise la résistance.

 

En d’autres mots, la résistance détermine la position. Lorsque la vis sans fin tourne, la valeur de la résistance change et chaque valeur de résistance correspond à une position de la course du vérin.

Comparés aux capteurs à effet Hall, les potentiomètres ont l’avantage de conserver la position de la course même lorsque le système subit une coupure de courant. 

Cependant, les potentiomètres sont moins précis que les capteurs à effet Hall puisqu’ils envoient un signal analogique et sont soumis à l’effet Joule. Cela n’est toutefois pas préjudiciable à la lecture de la position globale.

 

3. Capteurs Reed

Les capteurs Reed sont des capteurs magnétiques. Ils disposent d’un commutateur électrique qui est actionné par un champ magnétique. Le capteur est un interrupteur qui contient une paire de contacts montés sur des lames en métal ferreux contenus dans une enveloppe en verre étanche. Les contacts peuvent être ouverts et se fermer lorsqu’un champ magnétique est présent, et inversement. L'interrupteur peut être actionné par une bobine, faisant alors revenir l'interrupteur à lames à sa position initiale. Avec la force de chaque rotation de la vis sans fin et la position de la longueur de course du vérin électrique, le commutateur à lames s'ouvre ou se ferme.

TiMOTION utilise spécifiquement ce type de capteur à l'intérieur des commandes avec une fonction de clé de sécurité. Ainsi, le système est programmé pour envoyer un signal lorsque la clé a été retirée. Ce type de capteur peut également se trouver directement sur le tube extérieur de certains vérins. De cette façon, la longueur de la course devient facilement ajustable.

 

4. Capteurs optiques

Les capteurs optiques sont occasionnellement utilisés dans les vérins électriques TiMOTION. Ce type de capteur transforme la lumière en signal électronique. Lorsqu'une vis sans fin tourne, une roue occultant la lumière tourne également, bloquant la lumière en direction du coupleur optique. Ce coupleur optique enverra un signal chaque fois qu'il détectera que la lumière est bloquée. La rotation de la roue occultante rend le coupleur optique capable d’envoyer vingt-cinq signaux à chaque tour complet.

 

Résumé : avantages et inconvénients des capteurs de position

 

Type de capteurs

Capteurs à effet hall

Potentiomètres

Capteurs Reed

Caractéristiques

Le capteur à effet Hall permet de compter les tours moteurs grâce à des aimants fixés sur l’arbre moteur dont les tours sont comptés par un microprocesseur.

Un POT est constitué d'un curseur coulissant sur une résistance dont le rôle est de modifier la valeur de cette résistance. Chaque valeur de résistance correspond à une position de la course du vérin.

Le capteur Reed est un capteur de position magnétique. Il s'agit d'un interrupteur électrique actionné par l'application d'un champ magnétique. Il est constitué de deux contacts montés sur des lames en métal ferreux contenus dans une enveloppe en verre étanche. Les contacts peuvent être normalement ouverts ou fermés.

Avantages

  • Économique

  • Robuste

  • Facile à contrôler

  • Résiste à la plupart des liquides

  • Capteurs statiques : longue durée de vie

  • Efficace pour les applications à haute vitesse

  • Peut être configuré de façon à obtenir une grande exactitude

  • Mémorise la position du vérin même en cas de coupure de courant

  • Précision

  • Sans contact : long cycle de vie (durée de vie mécanique de 100 millions de cycles)

  • Grande fiabilité pour applications à vitesse élevée

Limites

  • Limitation en fréquence

  • Sensibilité aux variations de température

  • Hystérésis

  • Performance limitée en cas de chocs

  • Perte de position en cas de coupure de courant

  • Soumis à l'usure dans les environnements à forte vibration et/ou particules étrangères

  • Sensible aux températures extrêmes

  • Détection de matériaux magnétiques uniquement

  • Faible portée

 

 

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