mesure de distance par methode capacitive

MESURE DE DISTANCE PAR METHODE CAPACITIVE
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MESURE DE DISTANCE PAR METHODE CAPACITIVE
SOMMAIRE
• PRINCIPE DU CAPTEUR CAPACITIF
• MESURE DIRECTE DE DISTANCE
• MESURE CAPACITIVE CONVERTIE EN DISTANCE
• CONDITIONNEUR POUR CAPTEURS CAPACITIFS
• APPLICATIONS
• SYSTEM COMPLET AVEC LOGICIEL D’ACQUISITION &
AFFICHAGE
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MESURE DE DISTANCE PAR METHODE CAPACITIVE
•
PRINCIPE DU CAPTEUR CAPACITIF
– UN CAPTEUR CAPACITIF EST COMPOSE DE :
•
•
•
•
UNE ELECTRODE INTERNE
UNE ELECTRODE DE GARDE
UN CORPS
UN CABLE
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MESURE DE DISTANCE PAR METHODE CAPACITIVE
•
PRINCIPE DU CAPTEUR CAPACITIF
– LA CAPACITANCE C D’UN CAPTEUR FACE A UN PLAN METALLIQUE
EST :
• PROPORTIONNELLE A LA SURFACE DE L’ELECTRODE INTERNE
• PROPORTIONNELLE A LA CONSTANTE DIELECTRIQUE DU MEDIA
• INVERSEMMENT PROPORTIONNELLE A LA DISTANCE
S
ε
d
• ON A : C = ε S / d
d
ε
S
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MESURE DE DISTANCE PAR METHODE CAPACITIVE
•
PRINCIPE DU CAPTEUR CAPACITIF
– LA CAPACITANCE C D’UNE SURFACE FACE A UN PLAN METALLIQUE
EST EGALE A C = ε S / d
A CONDITION QUE LES EFFETS DE BORD SOIENT REDUITS PAR
UN ANNEAU DE GARDE
SANS ANNEAU DE GARDE
AVEC ANNEAU DE
GARDE
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MESURE DE DISTANCE PAR METHODE CAPACITIVE
•
PRINCIPE DU CAPTEUR CAPACITIF
– LA CAPACITANCE C D’UNE ELECTRODE GARDEE, FACE A UN PLAN
METALLIQUE EST EGAL A :
• C=ε S/d
– LE SYMBOL ELECTRIQUE EST :
d
=
EQUIVALANT A L’ELECTRODE
INTERNE
EQUIVALANT A LA
SURFACE PLANE
ε
S
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MESURE DE DISTANCE PAR METHODE CAPACITIVE
• MESURE DIRECTE DE DISTANCE
– LE CAPTEUR CAPACITIF EST CONNECTE A UN GENERATEUR U
DE MANIERE A AVOIR UN COURANT I CIRCULANT DANS LE
CIRCUIT
– QUAND LA DISTANCE EVOLUE, LA VALEUR DE C EVOLUE DE
MANIERE INVERSE
– SI U EST AJUSTE DE MANIERE A AVOIR I = CONSTANT QUAND
C CHANGE
– ON OBTIENT : U PROPORTIONNEL A LA DISTANCE
Si
I=CSTE
Alors d = k1 . U
U
C
I
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MESURE DE DISTANCE PAR METHODE CAPACITIVE
•
MESURE CAPACITIVE CONVERTIE EN DISTANCE
– POUR CERTAINES APPLICATIONS COMME LE JEU D’EXTREMITE D’AUBE,
LA VALEUR DE C PEUT ATTEINDRE ZERO (LOSQUE LE CAPTEUR EST
ENTRE DEUX AUBES)
– AUSSI, IL N’EST PAS POSSIBLE D’AJUSTER LE NIVEAU DU GENERATEUR U
POUR OBTENIR UN COURANT DONNE I
– POUR REPONDRE AU PROBLEME, U EST MAINTENU CONSTANT
C
– I EST MESURE, AUSSI :
– I = K2 . C = K3 / d
– LA SORTIE EST LINEAIRE EN CAPACITE
U
I
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MESURE DE DISTANCE PAR METHODE CAPACITIVE
•
CONDITIONNEUR POUR CAPTEURS CAPACITIFS
– SELON LES APPLICATIONS, DIFFERENTS CONDITIONNEURS SONT
DISPONIBLES AUPRES DE CAPAAB :
• CAP 100A = SORTIE LINEAIRE EN DISTANCE ET FREQUENCE MAX = 20kHz
»
3U 7 F module
• CAP 100B = SORTIE LINEAIRE EN CAPACITE ET FREQUENCE MAX = 20kHz
»
3 U 7 F module
• CAPI 100 A = SORTIE LINEAIRE EN DISTANCE ET FREQUENCE MAX = 20kHz
»
Boîtier Industriel IP54
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MESURE DE DISTANCE PAR METHODE CAPACITIVE
•
CONDITIONNEUR POUR CAPTEURS CAPACITIFS
– PROCEDURE DE CALIBRATION POUR SORTIE LINEAIRE EN DISTANCE
CONDITIONNEMENT
CAPTEUR
Distance Volt
POSITIONNEMENT
EN DISTANCE
SORTIE
VOLT
CIBLE
(surface plane)
0.1
1
0.2
2
0.4
4
0.5
5
.
CONNEXION
DE MASSE
1
10
10
MESURE DE DISTANCE PAR METHODE CAPACITIVE
•
CONDITIONNEUR POUR CAPTEURS CAPACITIFS
MC1000 maître
Modules
esclaves
Aliment. DC
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MESURE DE DISTANCE PAR METHODE CAPACITIVE
•
CONDITIONNEUR POUR CAPTEURS CAPACITIFS
–
LED ROUGE SAT : lorsqu'elle s'allume, indique que les amplificateurs sont en saturation et qu'en conséquence la mesure est erronée ; par exemple, en
mode C-1 (sortie linéaire en distance), s'allume dès que le capteur est placé à une distance plus grande que son étendue de mesure
–
LED VERTE ON : indique le fonctionnement correct du générateur interne utilisé pour polariser le capteur ; s'allume dès la mise sous tension
–
COMMUTATEUR GAMME CAPTEUR : chacune des positions correspond à une taille de capteur capacitif standard AOIP, de la plus petite (= 0,7 mm
d'électrode de mesure; position E) à la plus grande ( = 12 mm d'électrode de mesure; position A)
–
POTENTIOMETRE SENSIB. : ce réglage (20 tours pour un rapport # de 0,8 à 1,2) permet d'ajuster finement pour chacune des positions du
commutateur GAMME CAPTEUR, la sensibilité d'un capteur
–
POTENTIOMETRES DECALAGE : les deux réglages (20 tours pour -10 V pour le réglage "GROS" ( symbole ) et 20 tours pour - 1V pour le réglage
"FIN" ( symbole ) permettent de réaliser un "zéro" électrique par compensation du signal statique issu du capteur
–
POTENTIOMETRE GAIN : ce réglage (20 tours pour un rapport de 1 à 5) permet d'amplifier le signal de sortie; ce réglage permet d'ajuster un facteur
d'échelle à la valeur désirée (avec ou sans DECALAGE)
–
COMMUTATEUR FREQUENCE MAX : ce réglage permet de fixer la fréquence de coupure haute du signal de mesure (la limite basse est fixe et
correspond au continu)
–
PRISE BNC SORTIE : sortie en face avant du signal de mesure (statique et dynamique jusqu'à la fréquence maximale déterminée par le commutateur cidessus) représentant, en mode C-1, la distance capteur / cible, et en mode C, la capacité capteur / cible
–
PRISE CAPTEUR : embase mâle Triaxiale LEMO sur laquelle la prise capteur femelle correspondante est branchée (ATTENTION LE BLINDAGE
EST EN POTENTIEL)
–
PRISE MASSE : embase femelle ( = 2mm) à laquelle il faut réunir électriquement la cible visée par le capteur (ou tout autre point au même potentiel) si
le corps du capteur n’est pas à la même masse que la cible.
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MESURE DE DISTANCE PAR METHODE CAPACITIVE
•
APPLICATIONS
DEPLACEMENT
EXCENTRATION
JEU D’EXTREMITE
D’AUBE
VIBRATION
EPAISSEUR DE FILM D’HUILE
JEU D’EXTREMITE D’AUBE
+ PRECESSION
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MESURE DE DISTANCE PAR METHODE CAPACITIVE
•
SYSTEM COMPLET AVEC LOGICIEL D’ACQUISITION & AFFICHAGE
CARTE D’ACQUISITION
PC + PROGRAMME DEDIE
CLEARANCE
CAPTEUR
Câble
TIME
V
TIME
CONDITIONNEUR
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MESURE DE DISTANCE PAR METHODE CAPACITIVE
•
SYSTEM COMPLET AVEC LOGICIEL D’ACQUISITION & AFFICHAGE
CAPAAB
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