Stéphane DURAND
: Ingénieur de l’École nationale supérieure de mécanique et des microtechniques de Besançon - Docteur de l’université de Franche-Comté - Maître de conférences à l’École nationale supérieure d’ingénieurs du Mans
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Un déplacement peut être défini comme la variation, en fonction du temps, d’une position. Un système mécanique comporte six degrés de liberté : trois en translation et trois en rotation. Les capteurs de déplacement se regroupent ainsi en deux familles : les capteurs de déplacement linéaire et les capteurs de déplacement angulaire.
Le cadre du présent article se limite à la mesure des déplacements relatifs (c’est-à-dire par rapport à un repère lié à un solide de référence considéré comme fixe). Les capteurs présentés comportent donc généralement une partie fixe liée au solide de référence et une partie mobile liée au solide dont le déplacement est le mesurande. Certains capteurs échappent toutefois à cette règle, comme une partie des capteurs capacitifs (par exemple ceux fonctionnant par induction de charge sur la cible dont le déplacement est à mesurer).
Les capteurs présentés dans la suite de cet article sont classés par principe physique mis en œuvre :
capteurs à impédance électrique variable ;
capteurs à couplage inductif variable ;
capteurs numériques optiques.
L’exposé des principes physiques nécessaires à la description du fonctionnement des capteurs est volontairement limité afin de ne pas alourdir l’article.
Une dernière partie présente les sources d’incertitude liées au positionnement du capteur.
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La mesure du déplacement peut être réalisée de manière absolue ou incrémentale. Le codage absolu permet de connaître à la fois le déplacement relatif et la position, tandis que le codage incrémental ne fournit d’information que sur le déplacement relatif. La connaissance de la position nécessite alors une initialisation du système de mesure par rapport à une position de référence.
5.1 Codeurs optiques absolus
Le codeur absolu fournit une information de position absolue, le déplacement étant mesuré comme une variation de position. Le sens du déplacement est directement déterminé par le signe de la variation de position.
La limite de résolution de ces systèmes est liée à la finesse minimale des traits de codage compatibles avec le système de lecture (figure 26). La lecture des codes est opérée par transmission, les structures de codeurs angulaire et linéaire sont présentées figure 27.
Pour un codeur angulaire, la taille du capteur intervient également : plus le diamètre du disque codeur est grand et plus la résolution angulaire du capteur est fine.
Codages utilisés
Les codages utilisés sont le code binaire, le code Gray et le code Gray à excédent (figure 28).
Le codage binaire (figure 28 a ) représente les nombres sous forme de puissances de 2 : le chiffre décimal 7 est codé 0111 tandis que le chiffre décimal 8 est codé 1000 :
Le changement simultané de valeur pour plusieurs bits lors du passage d’une position à la position consécutive est ici une source potentielle d’erreurs.
Le code Gray découle de ce constat : il a pour propriété de ne faire changer qu’un seul bit à la fois entre deux positions consécutives (figure 28 b ). Les codages pour les positions 7 et 8 sont alors :
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RADIX (J.-C.) -
Gyroscopes et gyromètres mécaniques...
NORMES
Détecteurs de proximité – Prescriptions pour les détecteurs de proximité possédant une sortie analogique.
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NF EN 50319
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Déc. 1999
Appareillage à basse tension – Partie 5-2 : appareils et éléments de commutation pour circuits de commande – Détecteurs de proximité Constitué par : NF EN 60947-5-2:199903 (C63-147), NF EN 60947-5-2/A1:199912 (C63-147/A1).
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NF EN 60947-5-2
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Déc. 1999
Appareillage à basse tension – Partie 5-3 : appareils et éléments de commutation pour circuits de commande – Prescriptions pour dispositifs de détection de proximité à comportement défini dans des conditions de défaut (PDF).
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NF EN 60947-5-3
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Oct. 1999
Appareillage à basse tension – Partie 5-6 : appareillage et éléments de commutation pour circuits de commande – Interface à courant continu pour capteurs de proximité et amplificateurs de commutation (NAMUR).
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NF EN 60947-5-6
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Juin 2000
Aéronautique. Détecteurs de proximité. Partie 1 : exigences générales.
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ISO 6859-1:1982
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Fév. 1982
Bibliographie & annexes
Sources d’incertitude liées au positionnement des capteurs
