{"id":1835,"date":"2024-10-11T10:50:19","date_gmt":"2024-10-11T09:50:19","guid":{"rendered":"http:\/\/guemisa.es\/?post_type=documentos-pdf&p=1835"},"modified":"2026-11-03T13:45:38","modified_gmt":"2026-11-03T12:45:38","slug":"capteurs-de-deplacement","status":"publish","type":"documentos-pdf","link":"https:\/\/guemisa.es\/fr\/documentos-pdf\/sensores-desplazamiento\/","title":{"rendered":"Capteurs de position et de d\u00e9placement\u00a0: principes et types"},"content":{"rendered":"
\n

Guide technique \u00b7 GUEMISA<\/p>\n

Potentiom\u00e8tre<\/span>LVDT \/ RVDT<\/span>Encodeurs<\/span>Synchronisations et r\u00e9solveurs<\/span>Rapport de juin 2009<\/span><\/div>\n
R\u00e9ponse rapide<\/b>Dans l'industrie, la position d'un \u00e9l\u00e9ment ou d'un arbre est mesur\u00e9e \u00e0 l'aide de techniques bas\u00e9es sur diff\u00e9rents principes physiques. Le transducteur le plus simple est le potentiom\u00e8tre lin\u00e9aire ou angulaire<\/b> Aliment\u00e9 par une tension continue, son signal de sortie est proportionnel \u00e0 la position par rapport \u00e0 une r\u00e9f\u00e9rence. Parmi les autres principes, on trouve les capteurs inductifs, capacitifs, \u00e0 jauges de contrainte, les codeurs, les LVDT\/RVDT, les synchros et r\u00e9solveurs, l'Inductosyn, les capteurs de proximit\u00e9 et la mesure du temps de vol. Rapport technique de juin 2009 sur les capteurs de position.<\/div>\n

Types de capteurs de position selon le principe physique<\/h2>\n

Les capteurs les plus couramment utilis\u00e9s pour mesurer la position ou le d\u00e9placement peuvent \u00eatre lin\u00e9aires ou angulaires, et il en existe une grande vari\u00e9t\u00e9 des deux.<\/p>\n

Gars<\/th>Principe de fonctionnement<\/th><\/tr><\/thead>
potentiom\u00e8tre lin\u00e9aire ou angulaire<\/td>Excit\u00e9e par une source de tension continue\u00a0; la tension de sortie varie entre des valeurs positives et n\u00e9gatives de la tension continue maximale et est proportionnelle \u00e0 la position par rapport \u00e0 une r\u00e9f\u00e9rence z\u00e9ro ou au d\u00e9placement.<\/td><\/tr>
Inductif<\/td>Convertit un d\u00e9placement lin\u00e9aire en une variation de l'auto-inductance d'un enroulement<\/td><\/tr>
capacitif<\/td>Variation d'un condensateur lorsque la position de ses plaques ou de son di\u00e9lectrique change<\/td><\/tr>
l\u00e9vriers<\/td>Variation de la r\u00e9sistance d'un conducteur ou d'un semi-conducteur soumis \u00e0 une contrainte m\u00e9canique<\/td><\/tr>
Encodeur (encodeur lin\u00e9aire et angulaire)<\/td>Convertit la position angulaire d'un arbre en un code num\u00e9rique ; il peut \u00eatre absolu ou incr\u00e9mental.<\/td><\/tr>
LVDT \/ RVDT<\/td>Variation de l'inductance mutuelle entre un enroulement primaire et deux enroulements secondaires lorsqu'un noyau ferromagn\u00e9tique est d\u00e9plac\u00e9<\/td><\/tr>
Synchronisations et r\u00e9solveurs<\/td>Transformateurs rotatifs \u00e0 couplage variable selon le rotor\u00a0; tensions de sortie proportionnelles au sinus ou au cosinus de la position angulaire<\/td><\/tr>
Inductosyn<\/td>Variation du couplage inductif entre les pistes de circuit imprim\u00e9 de deux \u00e9l\u00e9ments en mouvement relatif<\/td><\/tr>
Dur\u00e9e du vol<\/td>Les t\u00e9l\u00e9m\u00e8tres laser et ultrasoniques calculent la distance en d\u00e9tectant la r\u00e9flexion d'un faisceau lumineux ou d'une onde sonore.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/div>\n

Potentiom\u00e8tres, inductifs, capacitifs et jauges de contrainte<\/h2>\n

Il existe diff\u00e9rentes configurations pour r\u00e9soudre diff\u00e9rents probl\u00e8mes\u00a0: les servopotentiom\u00e8tres mesurent plusieurs tours complets d\u2019un arbre, tandis que les potentiom\u00e8tres de pr\u00e9cision offrent une lin\u00e9arit\u00e9 tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9e et sont con\u00e7us pour fonctionner \u00e0 haute temp\u00e9rature et en pr\u00e9sence de vibrations. Les potentiom\u00e8tres sont peu co\u00fbteux, mais leur dur\u00e9e de vie est limit\u00e9e par l\u2019usure due au frottement entre leurs parties fixes et mobiles.<\/p>\n

Transducteur<\/th>Variantes et caract\u00e9ristiques<\/th><\/tr><\/thead>
Inductif, coupl\u00e9 \u00e0 la partie<\/td>Un noyau perm\u00e9able qui se d\u00e9place \u00e0 l'int\u00e9rieur d'une bobine et modifie l'inductance de l'enroulement.<\/td><\/tr>
Inductif, sans contact<\/td>La variation de proximit\u00e9 de la pi\u00e8ce augmente ou diminue le flux magn\u00e9tique et modifie l'auto-inductance de l'enroulement.<\/td><\/tr>
Capacitif, di\u00e9lectrique mobile<\/td>Le di\u00e9lectrique, fix\u00e9 \u00e0 la partie mobile, se d\u00e9place entre les plaques<\/td><\/tr>
Plaques mobiles capacitives<\/td>L'\u00e9l\u00e9ment mobile est fix\u00e9 \u00e0 une \u00e9lectrode qui glisse par rapport \u00e0 l'autre et sur le mat\u00e9riau di\u00e9lectrique.<\/td><\/tr>
Capacitif, objet comme \u00e9lectrode<\/td>L'objet doit \u00eatre conducteur ; cela permet une conception sans contact.<\/td><\/tr>
l\u00e9vriers<\/td>Pour de faibles d\u00e9placements, de l'ordre de 0,4 mm\u00a0; \u00e9l\u00e9ment statique avec une ou plusieurs jauges de contrainte fonctionnant en traction et en compression\u00a0; peu utilis\u00e9 car applicable uniquement aux plages de mesure de la jauge de contrainte, il se distingue par sa simplicit\u00e9<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/div>\n

Encodeurs<\/h2>\n

Un codeur rotatif est un dispositif \u00e9lectrom\u00e9canique qui convertit la position angulaire d'un arbre en un code num\u00e9rique. C'est l'un des transducteurs les plus utilis\u00e9s pour la mesure des positions angulaires. Il existe des codeurs absolus et incr\u00e9mentaux.<\/p>\n

type encodeur optique<\/th>Op\u00e9ration<\/th><\/tr><\/thead>
Composants<\/td>Source lumineuse, disque cod\u00e9 et d\u00e9tecteur de lumi\u00e8re<\/td><\/tr>
Incr\u00e9mental<\/td>Le disque comporte deux anneaux concentriques de lignes \u00e9quidistantes d\u00e9cal\u00e9es l'une par rapport \u00e0 l'autre\u00a0; un anneau g\u00e9n\u00e8re un train d'impulsions dont le nombre est proportionnel au d\u00e9placement angulaire, et le second anneau d\u00e9termine le sens de rotation\u00a0; il n\u00e9cessite un compteur d'impulsions et un convertisseur num\u00e9rique-analogique<\/td><\/tr>
Absolu<\/td>La position est encod\u00e9e en code binaire, GRAY ou BCD sur le disque lui-m\u00eame \u00e0 l'aide d'anneaux d'encoches.<\/td><\/tr>
R\u00e9solution incr\u00e9mentale<\/td>Cela d\u00e9pend du nombre de lignes par tour<\/td><\/tr>
R\u00e9solution absolue<\/td>Cela d\u00e9pend du nombre d'anneaux concentriques, qui d\u00e9pend principalement du diam\u00e8tre du disque.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/div>\n

LVDT, RVDT, syncros, r\u00e9solveurs et Inductosyn<\/h2>\n

Le capteur LVDT est constitu\u00e9 de trois enroulements coaxiaux sur un cylindre isolant\u00a0: l\u2019enroulement central est le primaire, et les deux autres sont les secondaires. Son fonctionnement repose sur la mesure de la variation d\u2019inductance mutuelle entre l\u2019enroulement primaire et chaque enroulement secondaire, induite par le d\u00e9placement d\u2019un noyau ferromagn\u00e9tique \u00e0 l\u2019int\u00e9rieur du cylindre. Ce noyau est entra\u00een\u00e9 par une tige non ferromagn\u00e9tique fix\u00e9e \u00e0 la pi\u00e8ce \u00e0 mesurer. Son principal avantage r\u00e9side dans l\u2019absence d\u2019usure m\u00e9canique, \u00e9liminant ainsi les perturbations \u00e9lectriques dues aux contacts.<\/p>\n

Appareil<\/th>Description<\/th><\/tr><\/thead>
ACLVDT<\/td>Les 3 enroulements \u00e0 noyau ferromagn\u00e9tique sont aliment\u00e9s en courant alternatif.<\/td><\/tr>
DCLVDT<\/td>Capteur LVDT dot\u00e9 de l'\u00e9lectronique n\u00e9cessaire pour g\u00e9n\u00e9rer un signal porteur sinuso\u00efdal \u00e0 partir d'une tension continue d'entr\u00e9e et d\u00e9moduler la sortie afin d'obtenir une tension continue proportionnelle au d\u00e9calage.<\/td><\/tr>
RVDT<\/td>Modification du LVDT pour les positions angulaires\u00a0; stator feuillet\u00e9 \u00e0 quatre encoches, contenant la bobine primaire et les deux bobines secondaires, et un rotor bipolaire<\/td><\/tr>
\u00c9metteur synchrone<\/td>Il convertit la rotation m\u00e9canique en un syst\u00e8me de tension triphas\u00e9 ; avec une excitation alternative dans le rotor, les amplitudes dans le stator sont li\u00e9es \u00e0 la position angulaire<\/td><\/tr>
\u00c9metteur diff\u00e9rentiel<\/td>Ajoutez ou soustrayez l'angle de votre rotor \u00e0 l'angle \u00e9lectrique re\u00e7u du transmetteur synchrone.<\/td><\/tr>
R\u00e9cepteur de paire<\/td>Il pivote jusqu'\u00e0 la position angulaire transmise par les amplitudes de tension appliqu\u00e9es \u00e0 son stator \u00e0 partir d'un \u00e9metteur diff\u00e9rentiel<\/td><\/tr>
R\u00e9cepteur diff\u00e9rentiel<\/td>Son rotor tourne \u00e0 la somme ou \u00e0 la diff\u00e9rence des angles transmis<\/td><\/tr>
R\u00e9soudre<\/td>Deux enroulements statoriques, d\u00e9phas\u00e9s de 90\u00b0, dans lesquels des tensions sont induites avec une amplitude proportionnelle au sinus et au cosinus de la position de l'arbre\u00a0; il fournit deux signaux de sortie en quadrature.<\/td><\/tr>
Transsolveur<\/td>Il convertit les formes d'onde de tension d'un synchro en formes d'onde d'un r\u00e9solveur et vice versa\u00a0; le rotor et le stator peuvent \u00eatre utilis\u00e9s indiff\u00e9remment comme entr\u00e9es.<\/td><\/tr>
Inductosyn<\/td>Des pistes de circuit imprim\u00e9 en forme d'onde carr\u00e9e sur deux substrats plats en acier, sans contact entre eux et donc sans usure ; elles sont utilis\u00e9es dans la mesure lin\u00e9aire et angulaire, par exemple dans les domaines militaire et a\u00e9rospatial.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/div>\n

En instrumentation, pour les faibles amplitudes, on utilise des synchros de couple ; lorsqu'une haute pr\u00e9cision est requise, on utilise des synchros de commande.<\/p>\n

Capteurs de pr\u00e9sence et de temps de vol<\/h2>\n

Dans l'industrie, on utilise souvent des capteurs de pr\u00e9sence, plac\u00e9s aux points dont on mesure la position, avec ou sans contact.<\/p>\n

Changer<\/th>Principe<\/th><\/tr><\/thead>
Composants \u00e9lectrom\u00e9caniques et interrupteurs de fin de course<\/td>Boutons-poussoirs qui ferment ou ouvrent un circuit au contact d'un objet<\/td><\/tr>
capacitif et inductif<\/td>Au contact d'un objet, ils modifient respectivement leur capacit\u00e9 ou leur inductance.<\/td><\/tr>
Ultrasonique<\/td>Ils \u00e9mettent un \u00e9cho que l'objet renvoie.<\/td><\/tr>
courants de Foucault<\/td>L'objet m\u00e9tallique absorbe le champ \u00e9lectromagn\u00e9tique de l'enroulement du capteur par le biais de courants de Foucault.<\/td><\/tr>
effet Hall<\/td>Diff\u00e9rence qui appara\u00eet entre les faces oppos\u00e9es d'un prisme semi-conducteur sous un champ magn\u00e9tique perpendiculaire lorsqu'un courant circule<\/td><\/tr>
Photo-\u00e9lectrique<\/td>La source lumineuse et le capteur d\u00e9tectent les objets qui bloquent ou non le passage de la lumi\u00e8re.<\/td><\/tr>
Roseau<\/td>Plaque m\u00e9tallique qui ferme le contact en pr\u00e9sence d'un aimant ou d'un champ magn\u00e9tique.<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/div>\n

Les t\u00e9l\u00e9m\u00e8tres laser calculent la distance en mesurant la r\u00e9flexion d'un faisceau lumineux structur\u00e9, tandis que les t\u00e9l\u00e9m\u00e8tres \u00e0 ultrasons utilisent la r\u00e9flexion d'une onde sonore. Les capteurs optiques ont \u00e9galement recours \u00e0 la triangulation avec une cam\u00e9ra. Parmi les autres solutions, on trouve les condensateurs diff\u00e9rentiels et les magn\u00e9tor\u00e9sistifs.<\/p>\n

Foire aux questions<\/h2>
Quel est le transducteur de position le plus simple ?<\/summary>

Un potentiom\u00e8tre lin\u00e9aire ou angulaire aliment\u00e9 par une source de tension continue, dont la tension de sortie est proportionnelle \u00e0 la position par rapport \u00e0 une r\u00e9f\u00e9rence.<\/p><\/details>

Qu\u2019est-ce qui limite la dur\u00e9e de vie d\u2019un potentiom\u00e8tre\u00a0?<\/summary>

L'usure produite par le frottement entre sa partie fixe et sa partie mobile.<\/p><\/details>

Quel est l'avantage fondamental d'un LVDT\u00a0?<\/summary>

Il ne pr\u00e9sente aucun probl\u00e8me d'usure m\u00e9canique, ce qui \u00e9limine les parasites \u00e9lectriques produits par les contacts.<\/p><\/details>

Quels types d'encodeurs existent ?<\/summary>

Elles peuvent \u00eatre absolues ou incr\u00e9mentales. Le stockage incr\u00e9mental utilise des impulsions et n\u00e9cessite un compteur\u00a0; dans le stockage absolu, la position est cod\u00e9e sur le disque en binaire, en code Gray ou en BCD.<\/p><\/details>

Quelle est la diff\u00e9rence entre LVDT et RVDT\u00a0?<\/summary>

Le LVDT mesure les variations lin\u00e9aires gr\u00e2ce \u00e0 trois enroulements coaxiaux et un noyau ferromagn\u00e9tique\u00a0; le RVDT est sa modification pour les positions angulaires, avec un stator feuillet\u00e9 et un rotor \u00e0 deux p\u00f4les.<\/p><\/details>\n

En rapport<\/h2>