Comprendre les capteurs

Les machines industrielles et les équipements de traitement ne fonctionneront pas sans capteurs fonctionnels. Un mauvais capteur arrêtera la production en n'envoyant pas de signal à un contrôleur ou en n'activant pas un mouvement ou une opération. Pire encore, un capteur envoie des signaux incorrects ou des signaux au mauvais moment. Des « ratés » comme ceux-ci entraînent des accidents et des collisions coûteuses.

Les capteurs sont classés comme analogiques ou numériques. Cet article de blog passe en revue l'utilisation des capteurs numériques et les types disponibles. Il offre également des conseils sur le choix du bon capteur numérique pour des applications spécifiques.

Comment et où les capteurs sont-ils utilisés

Les capteurs numériques sont utilisés pour communiquer la présence, l'absence, le niveau et la position du mouvement à quelque chose qui effectuera une action en réponse. Les exemples incluent la détection d'un conteneur sur un convoyeur, la mesure des niveaux de liquide et la reconnaissance lorsqu'un mécanisme a atteint une certaine position.

La sortie d'un capteur numérique va généralement dans le module IO d'un API. Dans certains cas, il peut alimenter un PC via le matériel IO, ou dans des implémentations moins complexes, il se connecte directement à un relais.

Une application peut être aussi simple que d'allumer une lumière pour indiquer à un opérateur qu'une pièce est en position. Un exemple plus complexe est celui des capteurs de présence de pièce dans un préhenseur de robot qui permettent au contrôleur de savoir qu'une pièce a été saisie.

Bases électriques

La plupart des capteurs industriels utilisent 24Vdc. (Certaines industries préfèrent 120Vac.) Cela comprend deux des trois fils provenant du corps du capteur. Le troisième est le fil du signal. Les capteurs sont décrits comme étant PNP ou NPN et source ou puits. Que vous remplaciez des capteurs existants, que vous ajoutiez des capteurs à un système ou que vous partiez de zéro, il est important de sélectionner le bon type.

1. Capteurs PNP et NPN

PNP et NPN font référence à la manière dont les transistors du capteur activent et désactivent le signal. Dans un capteur PNP, le signal passe à l'état haut (+24 V) lorsqu'il est allumé, tandis que dans un capteur NPN, il passe à l'état bas. Il est important d'utiliser le bon type car il doit compléter le module d'entrée.

Lors du remplacement des capteurs, notez que les fabricants de machines européens et nord-américains préfèrent généralement les capteurs PNP, tandis que les équipements asiatiques utilisent souvent NPN.

2. Approvisionnement et amortissement

Ces termes concernent également les transistors du capteur. Dans un capteur PNP, le signal est élevé à +24V pour indiquer un vrai logique et cela passe dans le module PLC DI. Ainsi, le capteur est la source et le module DI le puits.

Avec un capteur NPN, cela devient le puits et l'API est la source. Ainsi 0V du capteur est le vrai logique.

3. Logique de commutation

Les capteurs peuvent être configurés pour être normalement ouverts (NO) ou normalement fermés (NC). Par exemple, un photocapteur sur un convoyeur peut émettre un signal bas lorsqu'aucune pièce n'est présente et passer à haut lorsque le faisceau est bloqué, ou l'inverse.

De plus, les capteurs peuvent être câblés en série ou en parallèle. Cela offre la possibilité de créer des fonctions ET et OU, ce qui réduit le nombre de fils acheminés vers l'automate et la quantité de programmation de l'automate nécessaire.

Types de capteurs numériques

• Photoélectrique :utilisez une cellule photoélectrique pour détecter un faisceau de lumière. La source lumineuse peut être éloignée, ce qui rend ce type de capteur approprié pour les applications de convoyeur.
• Inductifs - ils intègrent une bobine qui émet un champ électromagnétique fluctuant. Le métal traversant le champ crée une perturbation qui déclenche une sortie. Les capteurs inductifs sont destinés aux applications à très courte portée.
• Capacitif :utilisant le même principe qu'un condensateur électrique, il détecte la présence de tout matériau à proximité. Ils sont disponibles pour les matériaux conducteurs et non conducteurs.

Considérations relatives à la sélection d'un capteur numérique

Les points principaux sont :

• Position et distance de la cible :détermine si le capteur doit être de type contact ou sans contact
• Type de cible :métallique ou non métallique, solide ou liquide, transparente ou opaque, réfléchissante ou non réfléchissante
• Espace disponible :de nombreux capteurs, mais pas tous, sont disponibles dans un corps de 12 mm de diamètre. D'autres ont besoin de plus d'espace.
• Environnement de travail – lavage ? Antidéflagrant ? Niveaux élevés de poussière ou d'humidité ?
• Connexions – PNP ou NPN ? 24Vdc ou 120Vac ? NON ou NC ?
• Sensibilité, résolution, précision et répétabilité :elles définissent les performances requises du capteur.

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Le meilleur capteur offre un fonctionnement reproductible, précis et fiable de la machine ou de tout autre appareil sur lequel il est installé. À l'inverse, un mauvais choix peut entraîner un fonctionnement incohérent qui entraîne une qualité variable, des arrêts fréquents et peut même créer des conditions de travail dangereuses.

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John Henry Foster a récemment acquis Sensors Incorporated et Sensors Integration. Sensors est un chef de file national dans l'intégration de capteurs industriels, de sécurité et de vision artificielle avec un service technique et un soutien pour les équipementiers, les intégrateurs de systèmes et les utilisateurs finaux. Bien que les deux sociétés continuent à fonctionner indépendamment l'une de l'autre, les deux sociétés disposent de solides ressources intellectuelles et partagent leurs connaissances.

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