Bien choisir un capteur de position

Pour choisir votre capteur de position, aussi appelé capteur de déplacement, vous devez déterminer si vous avez besoin d’un capteur linéaire ou rotatif, quelle doit être la plage de mesure, quelle résolution est nécessaire et quel doit être le niveau de répétabilité.

Vous devez aussi définir quelle doit être sa forme en fonction du type de montage qui pourra être utilisé. Il est également important de déterminer comment vous allez exploiter le signal de sortie et si votre application nécessite l’utilisation d’un capteur spécifique : un capteur avec indice de protection pour les environnements humides ou poussiéreux, avec norme ATEX pour les milieux explosifs, etc.

Un capteur de position potentiométrique, aussi appelé capteur résistif, mesure la résistance d’une piste conductrice entre un point de référence et un curseur relié à une pièce en mouvement (ou son support). La résistance mesurée par le capteur permet de calculer la position de la pièce.

Ces capteurs sont généralement peu onéreux, car leur technologie est simple et ils sont précis. Par contre, ils sont souvent sensibles à l’usure, aux vibrations, à la présence de corps étrangers et aux températures extrêmes.

Les capteurs de position LVDT (Linear Variable Differential Transformer) et RVDT (Rotary Variable Differential Transformer) sont constitués de deux transformateurs qui partagent un même noyau magnétique relié à la pièce dont vous devez déterminer la position (ou à son support). Lorsque le noyau magnétique se déplace, la tension électrique varie entre les deux transformateurs, ce qui permet de calculer la position de la pièce.

Ces capteurs sont précis. Ils sont fiables, robustes et supportent des environnements extrêmes, notamment parce que vous pouvez éloigner le système de traitement du signal du capteur. Par contre, ils sont souvent chers, encombrants et lourds.

Les capteurs de position optiques permettent de déterminer la position et le déplacement angulaire ou linéaire d’une pièce.

• Les capteurs incrémentaux : ils fonctionnent par rapport à une position de référence. Après une coupure d’alimentation, le système de traitement des données doit attendre que le codeur envoie l’information correspondant à la position de référence pour pouvoir exploiter correctement les informations liées au déplacement angulaire.
• Les capteurs absolus : ils fonctionnent dès la mise sous tension. Les codeurs absolus multitours permettent aussi de comptabiliser le nombre de tours effectués.

Les capteurs de position rotatifs optiques intègrent des diodes électroluminescentes (LED) qui permettent de « lire » le déplacement d’un disque opaque strié de fenêtres translucides. Les capteurs de position linéaires peuvent être des capteurs rotatifs à câble (dans ce cas le câble monté sur un enrouleur est relié à la pièce dont on veut déterminer la position) ou peuvent être constitués d’une règle graduée et d’une tête de lecture qui permet de lire la position.

Ces capteurs offrent généralement une résolution élevée. La résolution correspond au nombre de signaux envoyés pour un tour d’axe. Ils sont très précis. La précision correspond à la tolérance pour chaque signal envoyé. Leur temps de réponse est rapide.

Vous pouvez choisir un capteur de position optique lorsque vous voulez vous assurer que les mesures ne seront pas perturbées par un champ magnétique. De plus, les capteurs optiques ne présentent aucune hystérésis. Par contre, ils sont fragiles, sensibles aux chocs, aux vibrations, à la présence de corps étrangers (poussière, huile, etc.) et aux températures extrêmes.

Les capteurs optiques sont notamment utilisés lorsqu’il est nécessaire d’obtenir une grande précision, par exemple pour la fabrication de composants électroniques ou pour l’analyse médicale.

Les capteurs de position magnétiques, aussi appelés capteurs à effet Hall, permettent de déterminer une position en mesurant le champ magnétique d’un aimant ou d’une bande magnétique. Vous pouvez utiliser ce type de capteur pour mesurer par exemple la position d’un piston dans un cylindre.

Ces capteurs sont robustes et peu sensibles à la présence de liquides ou de poussières. Par contre, ils sont sensibles aux chocs et ils peuvent être affectés par des interférences magnétiques, en particulier celles causées par la proximité de fils électriques. La précision de ces capteurs peut être perturbée par l’hystérésis en fonction du sens de déplacement.

Un capteur magnétostrictif intègre un guide d’onde dans lequel on envoie une impulsion électrique qui génère un champ magnétique. Lorsque ce champ magnétique rencontre celui d’un aimant externe, une onde mécanoélastique se propage par réflexion jusqu’à une tête de lecture intégrée dans le capteur. Cela  permet de déterminer la position du champ magnétique externe en se basant sur le temps de réponse de l’onde mécanoélastique.

Ces capteurs sont robustes et leur précision augmente proportionnellement à la longueur du guide d’onde. Ils sont donc plus précis pour mesurer des positions de l’ordre de quelques mètres. Les capteurs magnétostrictifs sont peu sensibles aux températures allant jusqu’à 100 °C, aux vibrations et aux chocs. Par contre leur précision peut être influencée par le changement de température et ils sont relativement onéreux.