Technologie

Capteur de fin de course : quelle technologie choisir ?

Quelle technologie de capteur choisir pour son capteur de fin de course ? Retour sur les différentes technologies pour détecter l’arrivée d’un vérin en fin de course

Pour continuer sur le sujet de la pneumatique que nous avons abordé dans les articles sur la façon de piloter un vérin pneumatique,  ou encore le choix du guidage pour vos vérins et bien sûr les distributeurs pneumatique, intéressons nous aujourd’hui aux capteurs :

Ces capteurs de proximité sont utilisés sur les vérins pneumatiques. Ils génèrent un signal pour indiquer que le piston a atteint sa position de fin de course. C’est pour cela qu’on les appelle communément capteurs de vérins ou aussi capteurs de fin de course.

Il existe 2 grands technologies de capteurs de proximité.

  • Les capteurs électriques ou électroniques
  • Les capteurs pneumatiques et mécaniques

Dans cet article, nous allons rentrer dans le détail du fonctionnement de ces différentes technologies. Nous essayerons aussi de définir dans quels types d’application les utiliser.

 Les capteurs électriques ou électroniques

Dans cette famille, on retrouve deux grandes technologies. Les capteurs électriques à contact et les capteurs électroniques, sans contact.

Les capteurs électriques 

le type le plus commun est le capteur Reed. ils sont construits sur le principe suivant. 2 contacts électriques sont séparés l’un de l’autre. Sous l’effet d’un champ magnétique suffisamment puissant, ces 2 contacts peuvent se toucher.

Principe du capteur Reed

C’est pour cette fonction qu’on équipe aujourd’hui la plupart des vérins d’un aimant. Une fois arrivé en fin de course, l’aimant du vérin fait commuter le capteur : Ce qui ferme le circuit électrique. Le capteur transmet le signal pour signifier que le vérin est arrivé en fin de course

capteur reed ou transistor
Le capteur Reed commute sous l’effet du champs magnétique du piston aimanté

Le champ magnétique généré par l’aimant du piston vient activer le capteur en position rentrée.

Selon leur conception, le contact peut être à l’état ouvert au repos (Normalement Ouvert) ou alors fermé au repos (Normalement Fermé).

Le capteur Reed permet des courants de passage plus élevées que les capteurs électroniques. L’inconvénient majeur de ce type de capteur de fin de course est qu’il n’est pas protégé contre les courts-circuits et peut être détruit par des surcharges. Il faut donc veiller à ce que le courant maximal
admissible ne soit pas dépassé.

Les capteurs électriques sans contact, à transistor

Le principe de fonctionnement est comparable au capteur inductif, la seule différence est que ce type
de capteur détecte le champ magnétique créé par le piston du vérin, ce qui fait commuter le transistor.

Le capteur sans contact équipé d’un transistor qui détecte le champ magnétique du piston

Le courant de sortie maximale pour ce type de capteur est limité. On utilisera le signal de sortie uniquement pour actionner des relais de commande ou des entrées sur un automate. La fréquence de commutation et la longévité de ce type de capteur sont beaucoup plus élevées que celles d’un capteur de fin de course à commande mécanique ou mécanique, ou encore un capteur de type Reed.
Il est important de ne pas dépasser la tension d’alimentation  (généralement 24 VDC).  Comme il n’y a pas de contact physique dans ce capteur, il n’y a aucun risque de créer un court-circuit)

capteur reed ou transistor
Vérin pneumatique équipé de ses 2 capteurs sans contact à transistor (source ifm.com/fr)
Les capteurs à effet Hall

Il s’agit d’une variante de capteur à transistor. On utilisera ces capteurs sur les actionneurs à très faible course, comme par exemple les pinces. Ces capteurs ont en plus la capacité de détecter 3 positions. Particulièrement utile dans le cas d’une pince, avec une position ouverte, une position fermée, et une position prise de la pièce.

Le fonctionnement est le suivant. On commence par positionner le capteur a effet Hall de manière à couvrir toute la course du piston aimantée. Le capteur génère ensuite un signal analogique proportionnel à la force du champ magnétique de l’aimant du piston, et donc à de sa position. Un opérateur doit ensuite réaliser une opération d’apprentissage des positions de fin de course, et de la position intermédiaire.

Capteur à effet hall (source festo.fr)

 

Les capteurs pneumatiques

On utilise ce type de capteurs dans certains cas où l’on doit traiter des signaux exclusivement pneumatiques. C’est ce qu’on appelle les circuits à logique pneumatique. On le retrouve dans les environnements ou l’électricité n’est pas disponible ou bannie, comme par exemple dans les zones à risques d’explosion.

capteur reed ou transistor
Capteur pneumatique monté sur le vérin (source festo.fr)

Ces capteurs sont en général des distributeurs 3/2 à commande magnétique. C’est le champs magnétique du piston aimanté qui les activent.

Schéma d’un capteur pneumatique

 

Les capteurs mécaniques

Autre possibilité pour détecter la position d’un vérin : En utilisant un contact électrique actionné
mécaniquement. L’avantage de ce type de fin de course, c’est qu’il convient pour le courant continu et alternatif, et peut être utilisé pour des tensions d’alimentation de 24 V à 230 V.

Principe de capteur mécanique

Ce type de fin de course permet également des courants de passage plus élevées que les capteurs
électroniques. L’inconvénient majeur de ce type de fin de course est qu’il n’est pas protégé contre les courts-circuits et peut être endommagé par des surcharges. Un autre inconvénient du fin de course à commande
mécanique est qu’il demande toujours des accessoires de montages supplémentaires.

Finalement, quelque soit la technologie, chaque application spécifique nécessite un type de capteur différent. Mais pour la majorité des applications de pneumatique manufacturière, On observe depuis des années un fort développement des capteurs sans contact. Leur coût de production a fortement baissé, ce qui leur permet d’être compétitif face aux autres types de capteurs. De plus, leur durée de vie et leur fiabilité  permettent de répondre à la majorité des applications.

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3 commentaires

jean-claude velten 15 avril 2021 at 9 h 56 min

cet article est un pot-pourri de banalités, probablement écrit par quelqu’un dont la compétence en capteurs semble pour le moins légère. Déjà le titre (reed ou transistor) est mal choisi, puis l’introduction est floue et confuse. De quoi veut-on parler ? Je suppose de la détection de la position d’une tige de vérin, par un procédé “sans contact”, avec un signal “tout ou rien”.
Coté technologie, qq perles dont ceci :
… ils sont équipés d’un transistor qui génère même un champ magnétique à haute fréquence à la surface du capteur…

Si cet article veut être un guide de choix , c’est un peu raté. Dommage, d’habitude vos articles sont très intéressants et je les partage sur Linkedin, mais là je ne peux pas ! Sans rancune pour ma position “sans filtre”. Sincères salutations. jc velten

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Frédéric
Frédéric 19 avril 2021 at 23 h 25 min

Merci pour votre retour. L’article a été revu.

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jean-claude velten 28 avril 2021 at 8 h 49 min

bravo pour votre réaction positive. L’article est bien mieux comme cela

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