Bien choisir un capteur de proximité

Pour choisir un capteur de proximité, il est utile de se poser les questions suivantes :

• Quelle est la nature de l’objet à détecter : solide, liquide, granuleux, métallique, etc. ?
• Quelle est la distance entre le capteur et l’objet ?
• Quelle est la forme de l’objet à détecter ?

Les capteurs de proximité inductifs représentent les plus gros volumes de vente. Ils intègrent un circuit oscillant qui génère un champ électromagnétique. Toute pièce métallique qui s’en approche est détectée car elle devient le siège de courants induits et diminue alors les oscillations, ce que le détecteur remarque.

Les principales caractéristiques du capteur inductif sont :

• Utilisation limitée aux pièces métalliques
• Relativement faible portée : jusqu’à 80 mm, portée variable en fonction de la nature de l’alliage
• Faible coût : coûte la moitié du prix d’un détecteur photoélectrique
• Robuste et résistant aux environnements sévères, insensible aux chocs et vibrations, à la poussière, etc.
• Fréquence de commutation relativement élevée (plusieurs kHz), ce qui permet de contrôler le passage défilant des pièces à grande vitesse même en rotation
• Pas de pièce mobile sujette à l’usure

POUR QUELLES APPLICATIONS ?

On trouve des capteurs inductifs dans les machines-outils, les machines destinées à l’industrie textile, l’industrie automobile, dans les lignes d’assemblage, etc. Ils sont utilisés pour la détection des pièces métalliques dans des environnements difficiles et quand il faut contrôler des pièces qui défilent rapidement.

Le principe de fonctionnement des capteurs de proximité capacitifs ressemble à celui des détecteurs inductifs. Un champ électromagnétique est généré par un condensateur situé sur la face du capteur. Une pièce qui vient à proximité modifie l’intensité et la fréquence des oscillations. Contrairement aux détecteurs inductifs, les détecteurs capacitifs ne détectent pas que les pièces métalliques, mais tous types de forme de pièces et de matériaux (solides, liquides, visqueux, pulvérulents, etc.).

Les principales caractéristiques du capteur capacitif sont :

• Faible portée : < 60 mm
• Légèrement plus cher qu’un capteur inductif
• Utilisé pour tous types de pièces et de matériaux
• Peut détecter des objets à travers des parois non métalliques
• Sensible à l’humidité et aux vapeurs denses
• Beaucoup utilisé dans la détection de niveau (par exemple à travers des flacons en plastique) et la détection de matériaux transparents à faible portée
• Pas d’usure mécanique, durée de vie indépendante de l’utilisation
• Adapté à l’environnement industriel (atmosphère polluante)
• Cadence élevée

POUR QUELLES APPLICATIONS ?

On trouve des capteurs capacitifs sur les lignes d’emballage, sur les installations de conditionnement et dans des applications où on mesure le niveau de remplissage à travers des parois en plastique ou en verre.

Également appelé capteur à effet Hall, ce capteur fonctionne selon un principe ressemblant à celui des détecteurs inductifs. Le capteur de proximité magnétique intègre en plus une lame en métal et en verre qui se magnétise très rapidement quand elle est en présence d’un aimant et se démagnétise tout aussi rapidement en l’absence de ce dernier. Le détecteur magnétique a alors une portée importante, compte tenu de ses dimensions assez petites. La pièce à détecter doit donc comporter un aimant ou être magnétisée.

Les principales caractéristiques du capteur magnétique sont :

• Utilisation pour pièces magnétisées ou comportant un aimant
• Faible coût
• Permet de détecter la présence au travers d’une paroi non ferromagnétique
• Insensible aux vibrations et salissures
• Pas d’usure
• L’isolation galvanique entre la mesure et le circuit peut être envisagée.

Le principe de fonctionnement des capteurs de proximité à ultrasons est basé sur l’émission et la réception d’ondes ultrasonores à haute fréquence (de l’ordre de 200 kHz). Le retour de l’onde permet de détecter la présence d’une pièce et de mesurer la distance à laquelle elle se trouve (en mesurant le temps mis par l’onde pour effectuer un aller-retour). Ces détecteurs à ultrasons peuvent être employés en détection directe ou en barrière immatérielle.

Les principales caractéristiques du capteur à ultrasons sont :

• Détecte tous types de pièces (poudre, métal, solide, liquide, verre translucide, plastique, carton, bois, etc.)
• Portée de plusieurs mètres (15 m)
• Très peu sensible à l’environnement
• Temps de réponse limité par la vitesse de propagation du son dans l’air
• Coût relativement élevé (200 à 1 000 €).
• Sensible aux courants d’air et à la température (-10 °C à 50 °C)
• Ne détecte pas les absorbants phoniques (ouate, mousse, etc.)

POUR QUELLES APPLICATIONS ?

Ce capteur est plutôt destiné à des applications très spécifiques : détection à longue distance en environnement difficile, détection d’objets transparents ou très réfléchissants, etc.
On trouve par exemple des capteurs à ultrasons sur des convoyeurs pour détecter des bouteilles ou des emballages. On en trouve également lorsqu’il faut détecter le niveau d’un liquide (flacons) ou de granulés (trémies).

Ce détecteur occupe une part importante du marché. Il est basé sur un principe optique. Il détecte l’objet quand le faisceau lumineux est soit atténué, soit interrompu par l’objet qui le traverse. Suivant l’objet qui passe dans le faisceau lumineux et la distance de détection, différentes configurations sont possibles :

• Type barrage : l’émetteur et le récepteur sont séparés
• Type reflex : la lumière émise est renvoyée par un réflecteur
• Type réflexion directe : lorsque la lumière est simplement renvoyée par l’objet

Sensibles aux salissures de l’environnement, les capteurs de proximité photoélectriques présentent d’importants avantages :

• Détectent tous types de pièces (y compris les matériaux transparents)
• Parmi les plus performants en termes de distance de détection : ils détectent des objets jusqu’à 200 m

POUR QUELLES APPLICATIONS ?

On trouve des capteurs photoélectriques pour la détection de pièces dans les secteurs du textile, de la robotique, des ascenseurs et du bâtiment en général. On en trouve également dans les domaines de la manutention et du convoyage. Ils sont aussi utilisés pour les applications nécessitant la détection de personnes, de véhicules ou d’animaux.