Guide d`achat

G uide d’achat
MES U R E S M É C A N I Q U E S
Les capteurs de
déplacement linéaire

Pour mesurer la position d’un objet en mouvement, il existe un très grand nombre
de technologies. Des capteurs à câble aux LVDT en passant par les capteurs capacitifs ou les télémètres laser, on trouve toutes sortes de précisions, d’étendues de
mesure et de prix. Mais le choix n’est pas si difficile. S’il n’existe jamais de solution
idéale, chaque méthode offre le plus souvent un champ d’applications très spécifique. Pour bien choisir, il suffit de se laisser guider par un certain nombre de critères incontournables. Parmi eux, il y a bien sûr la course de mesure et la précision
recherchées, mais aussi la vitesse du déplacement et l’environnement dans lequel
s’effectue la mesure.
C
onnaître la position d’un objet
en mouvement, c’est un peu
l’ABC de la mesure. A petite ou
grande échelle, des composants
électroniques aux turbines des centrales hydrauliques, de l’environnement le plus favorable aux conditions les plus extrêmes, la
mesure du déplacement est une opération
L’essentiel
élémentaire. Mais es Capteur à câble, LVDT,
sentielle. On l’utilise
capacitif, potentiométrique,
aussi bien pour suivre
optique ou à courants de
l’évolution d’une fisFoucault : il existe une très
sure dans un ouvrage
large variété de technologies
de génie civil que pour
permettant de mesurer le
mesurer le diamètre
déplacement linéaire d’une
d’une pièce incandespièce.
cente en cours de for Chaque méthode offre des
geage ou encore la
caractéristiques qui la
position d’un palpeur
destinent à un champ
sur une machine à med’applications bien spécifisurer. Outre les lonque
gueurs et les distances,
 Pour bien choisir, il faut
on peut aussi accéder à
notamment considérer
d’autres grandeurs dél’étendue de mesure, la
rivées du déplacement
précision, et l’environnement
rectiligne : la contrainte
dans lequel se fait la mesure.
subie par un objet (à
48
partir de sa déformation), le niveau de remplissage d’une cuve, l’usure d’une surface ou
sa planéité, la concentricité de deux pièces
cylindriques, etc.
A l’image de ces applications, l’offre est extrêmement riche et variée. On trouve sur le
marché un très large éventail de solutions,
allant du “simple” potentiomètre linéaire
aux règles optiques, en passant par les télémètres laser ou les détecteurs de proximité
TWK
à sortie analogique… Comment s’y retrouver ? Pour Daniel Blanchard, directeur général d’Axom, il faut d’abord distinguer les
techniques “traditionnelles” des méthodes
sans contact. Si les premières sont utilisables
dans la majorité des cas, « on réserve généralement les méthodes sans contact aux applications où
l’on ne peut pas toucher la pièce, autrement dit lorsqu’elle va trop vite, lorsqu’elle est chaude, souple ou
tout simplement inaccessible ».
Au premier rang des méthodes à contact, on
trouve le potentiomètre linéaire. Le capteur, basé sur le déplacement d’un curseur
le long d’une piste, est assimilable à une résistance variable. La variation de résistance
engendrée par le mouvement du curseur (et
convertie en variation de tension) est proportionnelle au déplacement de la pièce. « Le
potentiomètre reste le capteur le plus connu et le plus
largement employé, souligne Michel Degoursy,
responsable de TWK France. Il faut dire qu’il est
Il existe un grand nombre de
technologies permettant de
mesurer la position ou le
déplacement d’un objet.
Parmi elles, le capteur à
câble est l’une des plus
populaires. Ses avantages ?
De grandes courses de
mesure, et une mise en
œuvre relativement simple.
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économique et simple à mettre en œuvre. Il suffit
d’avoir une alimentation bien stabilisée ». Les capteurs potentiométriques se distinguent aussi
par leur linéarité (de l’ordre de 0,1 % de
l’étendue de mesure) et une résolution théoriquement infinie. Mais qui dit “contact” dit
“usure”… Si les potentiomètres actuels offrent une durée de vie allant jusqu’à 100 millions de cycles, le contact répété entre le
curseur et la piste finit par être préjudiciable
à la mesure. « Imaginons par exemple que l’on
observe un mouvement de vibration sur une petite
amplitude, autour d’une position précise du curseur,
indique M. Degoursy (TWK). A terme, la piste
va s’user à cet endroit-là, et l’on constatera la présence d’un défaut de linéarité ».
Egalement très populaire, le capteur LVDT
(pour Linear Variable Differential Transformer).
Un LVDT est constitué d’un noyau (solidaire
de la pièce en mouvement) qui se déplace
entre plusieurs bobines. S’il existe un contact
mécanique entre la pièce et le capteur, ce
dernier utilise un principe sans contact. C’est
la mesure de la variation d’inductance qui
permet de connaître la position du noyau,
et donc celle de la pièce à contrôler.
Un capteur LVDT permet de mesurer des
courses allant typiquement de 1 à 500 millimètres avec une linéarité de l’ordre de
0,5 % de l’étendue de mesure. Les modèles
de la série 519 de Mitutoyo, par exemple,
offrent une plage de mesure de 0,5 à 3 millimètres et une linéarité comprise entre
0,3 et 0,5 %.
IBS
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Par rapport aux traditionnelles
règles optiques, que l’on trouve
notamment dans les axes des
MMT, les règles à lecture
magnétique se distinguent par
leur robustesse et leur coût
(généralement jusqu’à 30 %
moins cher qu’une règle optique).
La précision, en revanche, est
légèrement inférieure.
BEI Ideacod
Il existe des capteurs LVDT à électronique
intégrée ou déportée (pour des applications
nécessitant d’utiliser plusieurs capteurs sur
la même machine), et de nombreuses variantes (capteurs avec ressort de rappel, rotules, etc.) suivant la rigidité que l’on souhaite donner à la liaison entre l’ensemble
mobile et le capteur.
Dans tous les cas, un capteur LVDT se distingue avant tout par sa robustesse. « C’est une
technique “tout terrain”, précise M. Blanchard
(Axom). Contrairement aux potentiomètres, il n’y
a pas de contact interne, donc pas d’usure. De plus,
les capteurs LVDT se présentent généralement dans
un corps en acier inoxydable que l’on peut placer
dans un environnement poussiéreux, soumettre à de
Comme toutes les technologies
permettant de réaliser une mesure de
déplacement, les capteurs capacitifs
ont un champ d’applications très
spécifique. On les utilise généralement
pour mesurer de courtes distances
(inférieures à 5 mm dans les modèles
standard) avec de très hautes
résolutions (de l’ordre du nanomètre,
voire mieux).
hautes pressions ou immerger ». Solartron Metrology,
par exemple, propose des modèles IP 66
utilisables à des températures allant jusqu’à
200 °C ou supportant des pressions de
100 bar.
L’inconvénient de ces capteurs, c’est qu’ils
sont encombrants au regard de leur course
de mesure. Dans certaines applications, il
faut donc bien souvent considérer attentivement le rapport course / longueur du capteur avant de se lancer.
Dernière méthode à contact, les capteurs à
câble (ou capteurs à fil tendu). La pièce
dont on souhaite connaître la position est
reliée au capteur par un câble enroulé autour
d’un tambour. Un ressort de rappel permet
de maintenir le câble tendu. Lorsque la pièce
s’éloigne, le câble se déroule. Le déplacement linéaire est ainsi converti en un mouvement angulaire, que l’on mesure à l’aide
d’un potentiomètre angulaire ou d’un codeur (incrémental ou absolu).
Le capteur à câble offre une grande simplicité de montage et des étendues de mesure
très importantes. « Certains permettent ainsi d’aller
jusqu’à une soixantaine de mètres », précise
Christophe Inglese, responsable ventes et
marketing des produits Newall chez BEI
Ideacod. Autre avantage, la résolution du capteur. Les modèles de la série MRA de Sick, par
exemple, permettent de mesurer des longueurs de 50 mètres avec une résolution
allant jusqu’à 0,025 mm. La précision, en
revanche, est nettement inférieure à celle des
autres techniques. « Un capteur à câble offre en
général une linéarité de l’ordre de 0,05 % de l’étendue de mesure, indique M. Degoursy (TWK).
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Offre des fournisseurs*
Type de capteur
Fabricant
(Représentant)
Optique
Magnétique
Capteurs
Magnétostrictif/ Règles/ Inductif LVDT
Règles
laser(1)
magnétorésistif rubans
AK industries
Courants de
Capacitif Ultrasons
Foucault

ASM

Axom

Axom (Comp’Aut)

Potentiométrique






Balluff

Baumer Electric






BEI Ideacod


Blet



Capacitec


Contrinex

Datasensor

DSE (Axom)

DSE (Comp’Aut)




Ege (Woodhead Connectivity)

Eltra (Comp’Aut)


Etamic
Euchner
Capteur
à câble






(3)
Fagor Automation

FGP Sensors



Fogale Nanotech

Gefran

Gemco (PM Instrumentation)

Givi (Axom)


HBM

Heidenhain


Hontko (Axom)

IBS Precision Engineering
IFM Electronic



IVO industries



Jenix (Comp’Aut)


Kaman (PM Instrumentation)



Kübler

Leuze electronic

LMI Selcom (PM Instrum.)


Macrosensors (PM Instrum.)

Magtrol

Mahr
Marposs


IMO Jeambrun Automation
Keyence














* Liste non exhaustive .
(1) Par temps de vol, télémétrie, triangulation, etc. - (3) non communiqué.
50
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Offre des fournisseurs*
Type de capteur
Fabricant
(Représentant)
Optique
Magnétique
Capteurs
Magnétostrictif/ Règles/ Inductif LVDT
Règles
laser(1)
magnétorésistif rubans
Courants de
Capacitif Ultrasons
Foucault
Capteur
à câble
MCB Industrie

Megatron

MEL Mikroelektronik (Bullier)

Micro-Epsilon








Micronor (Comp’Aut)




Monitran (Axom)
Monitran (Comp’Aut)

MTS Sensor (MTS Systems)







Newall (BEI Ideacod)
Omron electronics


Microsonic (Woodhead)
Mitutoyo
Potentiométrique



Penny & Giles (IC Mesures)

Pepperl Fuchs








Philtec (Eotech(2))
Positek (PM Instrum.)

Renishaw

Rockwell Automation







Sakae (Feteris)

Santest (Sensorex)

Scaime

Scaime (IC Mesures)

Schaevitz (Entran)

Schaevitz (Feteris)

Schneider Electric
Sensopart



Sensorex

Sensotec (AllianTech)

Sick





Sie (Woodhead Connectivity)









Siko (Domange)

Solartron Metrology






SpaceAge Control (AllianTech)

Sunx (Woodhead)

TR Electronic

Turck-Banner


TWK













Unimeasure (PM Instrum.)



Welotec (Axom)

Wenglor



* Liste non exhaustive .
(1) Par temps de vol, télémétrie, triangulation, etc. - (2) Capteurs à fibres optiques.- (3) non communiqué.
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La valeur, en soi, est tout à fait correcte, mais elle
peut devenir limitative lorsqu’on doit mesurer de
grandes longueurs ».
De nombreuses méthodes
“sans contact”
Dans les techniques sans contact, l’offre est
encore plus large. Parmi les technologies les
plus répandues, on trouve notamment des
capteurs magnétiques. Le principe est le
plus souvent décliné en deux variantes : des
capteurs magnétostrictifs, ou des têtes de
lecture magnétiques (le plus souvent magnétorésistives) associées à un ruban flexible ou
à une règle rigide.
Dans les capteurs magnétostrictifs, on mesure le temps de propagation d’une impulsion de courant entre un point de référence
et la position d’un aimant mobile (solidaire
de la pièce dont on veut mesurer la position
ou le déplacement). Les capteurs sont généralement disponibles en version profilée avec
un boîtier robuste en aluminium, ou en tige
(pour faciliter leur montage dans les vérins).
En termes d’étendue de mesure et de précision, la technologie magnétostrictive offre
un bon compromis. « Ces capteurs offrent une
52
TWK
Pour bien choisir un capteur de déplacement linéaire, il faut se
laisser guider par un certain nombre de critères incontournables.
Parmi eux, l’étendue de mesure, bien sûr, mais aussi la linéarité
ou l’environnement dans lequel se fait la mesure…
linéarité de l’ordre de 0,02 % de l’étendue de mesure, avec des courses allant jusqu’à près de 5 mètres », résume M. Blanchard (Axom).
D’autres applications utilisent des capteurs
à courants de Foucault. Comme toutes les
méthodes basées sur une mesure d’induction magnétique, les courants de Foucault
sont limités à la mesure de position des pièces ferromagnétiques, et en particulier des
matériaux ferreux (même si rien n’empêche
d’inclure une cible métallique dans la pièce
dont on souhaite mesurer la position). Leur
principal intérêt, c’est leur robustesse. Les
capteurs peuvent fonctionner dans des milieux humides ou poussiéreux, ils résistent à
de fortes pressions et sont utilisables dans
une large gamme de température (typiquement jusqu’à 180 °C). « Certains modèles de la
société Kaman offrent même une température d’utilisation de 600 °C », précise Jean-Luc Barette,
support technique chez PM Instrumentation
(qui représente notamment Kaman en France).
Les capteurs, peu encombrants, se logent
aussi très facilement dans les machinesoutils.
Attention toutefois à l’interprétation du signal. « Les capteurs à courants de Foucault “voient”
l’intérieur de la pièce sur une épaisseur de quelques dixièmes de millimètres,indique Gilles Gaubert, directeur commercial France d’IBS Precision
Engineering. Ils sont donc sensibles à la nature du matériau et à son homogénéité. Cette contrainte nécessite
d’étalonner correctement le capteur pour chaque type de
matériau avant d’effectuer les mesures ».
En termes d’étendue de mesure, les capteurs
à courants de Foucault sont relativement limités (typiquement moins de 12 millimètres). « Il existe toujours des courses supérieures,
mais à un prix plus élevé », nuance M. Blanchard
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(Axom). Même constatation pour les risques
de perturbations électromagnétiques. « Il y a
“courants de Foucault” et “courants de Foucault”, confirme M. Gaubert (IBS Precision Engineering).
On trouve aussi bien des chaînes de mesure à quelques dizaines d’euros qu’à 1 500 euros. Entre les
deux, les performances sont bien sûr radicalement
différentes ! ».
Autre solution incontournable, les capteurs
optiques. Dans le domaine de la mesure linéaire, ils se divisent en deux grandes familles : les télémètres et les capteurs laser
fonctionnant par triangulation ou par temps
de vol. « Les méthodes optiques connaissent un
succès croissant, indique M. Blanchard (Axom).
Ce ne sont plus des méthodes que l’on emploie “parce
qu’on ne peut pas faire autrement”. Il faut dire que
la technologie a beaucoup évolué ces dernières années.
Par le passé, il n’y avait pas de capteur optique bon
marché de qualité correcte ». Même si l’on
trouve, là aussi, un large éventail de prix
(rien que chez Axom, par exemple, les prix
s’échelonnent de 900 à 5 600 euros), les
capteurs optiques actuels rivalisent de performances en termes de précision, et surtout
d’étendue de mesure. Les télémètres laser, en
particulier, mesurent couramment des dis-
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IVO Industries
tances de plusieurs dizaines de mètres (dans
ce cas, on n’attend pas une précision au millimètre près…). Autre avantage, « les capteurs
laser permettent de contrôler les mouvements les plus
rapides,précise M. Barette (PM Instrumentation).
Ils offrent en effet une fréquence de mesure allant
jusqu’à 500 kHz (soit 500 000 mesures par seconde), contre près de 50 kHz pour un capteur à
Parmi les solutions
magnétiques, certaines sont
basées sur un capteur
(généralement magnétorésistif) associé à une règle ou à un
ruban. La solution est
relativement robuste et simple
à mettre en œuvre.
courants de Foucault, 1,2 kHz pour un capteur magnétostrictif, 400 Hz pour un LVDT ou près de
10 Hz pour un capteur à câble ».
Le revers de la médaille, c’est la sensibilité de
la méthode à l’environnement. Comme toutes les techniques optiques, les capteurs laser
et les télémètres doivent être utilisés dans un
environnement relativement propre (pas de
53
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poussières, de brouillard, de projections
d’huile, etc.).
Toujours dans les méthodes optiques, on
trouve également de nombreuses règles incrémentales ou absolues destinées essentiellement à la mesure du déplacement à
l’intérieur des machines (notamment dans
les machines à mesurer tridimensionnelles).
La solution est relativement coûteuse (en
moyenne 30 % plus chère que les règles à
lecture magnétique), mais extrêmement précise (de l’ordre de 3 µm/m, voire 1 µm/m
chez l’Allemand Heidenhain, pour ne citer
que lui).
Très précis également, les capteurs capacitifs
sont eux aussi destinés à des applications très
spécifiques. « On les réserve généralement aux
applications nécessitant une mesure de petites distances avec une grande précision », résume
M. Blanchard (Axom). Ces capteurs offrent
une résolution élevée (de l’ordre du nanomètre, voire mieux), et une importante robustesse. Chez Capacitec, par exemple, on
trouve des capteurs capacitifs utilisables en
milieu cryogénique (jusqu’à – 270 °C) ou
à très haute température (jusqu’à 1 000 °C).
« Les dimensions des capteurs capacitifs sont aussi
inférieures à celles des autres technologies, ajoute
Evelyne Fauvereaux, responsable Ventes
Europe chez Capacitec. Notre plus petit capteur,
Les principales technologies
Type de capteur
Principaux avantages
Principales limitations
Applications typiques
• Nécessite un milieu propre (pas de brouillard, de
poussières, de projections diverses…)
Capteurs laser
et télémètres
• Pas de contact avec la pièce :
- pas d’usure
- mesure de déplacement de pièces difficiles d’accès,
chaudes, etc.
• Mesures à grandes distances (télémètres)
• Précision comparable à celle du capteur
capacitif sur de faibles courses
Mesure de déplacement à des distances
relativement importantes avec des
précisions élevées, dans un environnement
propre
Capteurs
magnétostrictifs
• Etendues de mesure relativement
importantes (jusqu’à 1,5 m en standard)
• Linéarité élevée (jusqu’à 0,02 %)
• Robustesse (utilisation en environnement
difficile, poussiéreux, etc.)
• Coût supérieur à celui d’un potentiomètre (et d’un
capteur LVDT pour de faibles courses de mesure)
• Applications en environnement difficile
ou nécessitant une précision élevée à des
distances relativement importantes
• Capteurs facilement intégrables (position
de vérins, rotation de turbines, etc.)
LVDT
• Robustesse : capteurs immergeables, supportant de hautes
pressions, etc.
• Linéarité allant jusqu’à 0,1 %
• Courses variant de 1 à 500 mm (en standard)
• Répétabilité élevée
• Contact mécanique entre la pièce et le capteur
• Encombrement mécanique
• Sensibilité à l’environnement magnétique
Technologie “tout terrain” utilisable dans
une très large variété d’applications (hormis
dans les endroits exigus)
Capteurs à courants
de Foucault
• Robustesse (utilisation à des températures allant jusqu’à 180 °C,
à de fortes pressions, dans l’eau, dans l’huile, etc.)
• Sans contact (sans usure)
• Résolution élevée (jusqu’à 20 nm)
• Petite taille (facilité d’intégration)
• Limité aux courtes distances (< 12 mm en standard)
• Limité aux matériaux ferreux (à moins d’inclure une
cible métallique dans la pièce)
• Mesure sensible à la nature du matériau et
à son homogénéité
Capteurs facilement intégrables (mesure de
position dans les systèmes asservis)
Capteurs capacitifs
• Sans contact (sans usure)
• Mesure de très petits déplacements (jusqu’à 50 µm)
avec une résolution élevée (de l’ordre du nanomètre)
• Capteurs de petite taille (jusqu’à 100 µm d’épaisseur)
• Utilisation dans une large gamme de
température (de -270 à 1000 °C)
• Résistance au vide ou à de fortes pressions
• Portée limitée à quelques millimètres
(2 mm sur un capteur standard)
• Sensibilité à l’humidité
• Limité aux matériaux conducteurs
Applications nécessitant de mesurer de très
courtes distances avec une grande précision
et une résolution élevée
• Sans contact (sans usure)
• Etendues de mesure relativement importantes
• Utilisation sur tous types de matériaux
•Pas de pièces en mouvement
• Précision limitée
• Sensibilité aux variations de température,
aux courants d’air, etc.
Applications diverses ne nécessitant pas de
très hautes précisions, sur des cibles de
nature quelconque (mesure de niveau de
liquides ou de matériaux solides dans
l’agroalimentaire par ex.)
• Grande simplicité de montage
• Grandes étendues de mesure (de 100 mm à plusieurs dizaines
de mètres)
• Contact entre la pièce et le câble
• Technologie relativement peu précise
(linéarité de l’ordre de 0,1 %)
Applications nécessitant de mesurer de très
longues distances (génie civil, ponts
roulants, etc.) de manière assez simple,
sans qu’il soit nécessaire d’atteindre
de très hautes précisions
Capteurs
potentiométriques
• Technologie la moins coûteuse
• Simplicité de mise en œuvre
• Précision à courtes distances supérieure
à celle d’un LVDT (linéarité de l’ordre de 0,1 %)
• Large plage d’utilisation en température (jusqu’à 120 °C)
• Contact entre le capteur et la pièce (risque d’usure
au-delà d’un certain nombre de cycles)
• Nécessite une alimentation bien stabilisée et filtrée
• Nécessite un environnement relativement
propre (pas de poussières)
Installations nécessitant un grand nombre
de capteurs, peu coûteuses, bancs de tests
avec un faible nombre de cycles, etc.
Règles à lecture
optique ou
magnétique
• Règles optiques :
- Technologie la plus précise (jusqu’à 1 µm/m)
- Grandes résolutions (de l’ordre de 5 µm)
• Règles magnétiques :
- Moins coûteuses et plus robustes que les règles optiques
- Précisions de l’ordre de 10 µm/m
Capteurs à ultrasons
Capteurs à câble
54
Intégration dans les machines-outils,
les machines à mesurer
tridimensionnelles, etc.
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Guide d’achat
IVO
strie
s
e
aim
Vus de loin, tous les capteurs à câble se ressemblent. Il existe pourtant d’importantes différences d’un modèle à l’autre, notamment en
termes de course, de résolution et de fréquence de mesure. Certains modèles intègrent aussi un potentiomètre angulaire, alors que
d’autres se composent d’un codeur (incrémental ou absolu). Le choix, comme toujours, est guidé par les contraintes de l’application…
les plus adaptés. « Certains capteurs capacitifs
sont par exemple utilisés pour réaliser des mesures
de déplacement en X,Y et Z sur des broches de machines-outils à une fréquence allant jusqu’à
15 kHz », indique M. Gaubert (IBS Precision
Engineering). Si au contraire la dynamique
n’est pas un facteur discriminant, un capteur
à câble ou un capteur potentiométrique peuvent suffire. On peut notamment utiliser des
capteurs potentiométriques pour des mesures en laboratoire sur bancs d’essais, avec un
nombre de cycles relativement faible.
Pas de méthodes concurrentes
Autre critère incontournable, l’environneOn le voit, chaque méthode offre des carac- ment dans lequel se fait la mesure. S’il est
téristiques qui la destinent à des applications relativement difficile, il faut privilégier les
bien spécifiques. Suivant le critère de choix techniques les plus robustes, telles que les
que l’on privilégie, on utilisera plutôt l’une capteurs LVDT, les capteurs capacitifs (à conou l’autre d’entre elles, quitte à réaliser quel- dition que l’environnement ne soit pas huques compromis…
mide) ou les capteurs à courants de Foucault.
Le coût. Si l’on cherche avant tout à réaliser « Ces derniers ont l’avantage de pouvoir fonctionner
une installation peu coûteuse, par exemple, dans des milieux soumis à des projections d’eau ou
le potentiomètre reste le plus indiqué. De d’huile, ajoute M. Gaubert (IBS Precision
même, « une installation comportant un grand Engineering). On peut alors les intégrer dans des
nombre de capteurs LVDT ne sera jamais remplacée machines-outils pour contrôler un procédé de fabripar le même nombre de capteurs capacitifs », indi- cation. Une opération de polissage, par exemple, peut
que M. Gaubert (IBS Precision Engineering). Du être surveillée en mesurant l’épaisseur de la pièce à
côté du magnétique, en revanche, la diffé- l’aide de capteurs à courants de Foucault ». Quant
rence est moins nette. « Tout dépend notamment aux capteurs LVDT, « on peut aussi bien s’en servir
de l’étendue de mesure, souligne M. Degoursy sur un banc de contrôle pour réaliser des mesures
(TWK). Avec une course de l’ordre de 100 milli- multicotes que sur un véhicule lors d’un essai sur
mètres, un capteur magnétostrictif est plus cher route, pour voir comment se comportent la caisse et
qu’un LVDT. Avec une course de 400 millimètres, les roues par rapport au sol », indique
il est au même prix, voire moins cher ».
M. Blanchard (Axom). Dans un environneLa vitesse de la pièce. Elle influence forte- ment sale ou poussiéreux, en revanche,
ment le choix de la méthode. Si l’on doit mieux vaut éviter d’utiliser un potentiomèsuivre un élément se déplaçant ou tournant tre linéaire ou des capteurs optiques...
très vite, les capteurs laser et capacitifs sont Pour savoir quelle méthode utiliser, il faut
MESURES 785 - MAI 2006 - www.mesures.com
Indu
Sc
par exemple, mesure à peine 100 micromètres
d’épaisseur ». Enfin, contrairement aux courants de Foucault, « un capteur capacitif ne “voit”
que la surface apparente de la pièce à contrôler. Il
n’est donc pas influencé par l’hétérogénéité du matériau », indique M. Gaubert (IBS Precision
Engineering).
L’étendue de mesure, en revanche, est limitée à près de 2 mm sur un capteur standard
(même si l’on trouve des capteurs allant jusqu’à 10 ou 20 mm chez IBS Precision
Engineering ou Capacitec). De plus, le capteur
capacitif reste relativement cher (dix fois
plus cher qu’un capteur LVDT standard) et
son emploi est limité aux matériaux conducteurs. Enfin, « la mesure par capteur capacitif est
sensible à l’hygrométrie. Elle nécessite donc un environnement très contrôlé », souligne M. Barette
(PM Instrumentation).
Dernière solution, les capteurs à ultrasons.
Habituellement destinés à la détection, ils
peuvent également permettent de mesurer
un déplacement. Mais non sans contraintes.
« Par rapport aux capteurs capacitifs ou à courants
de Foucault, les ultrasons offrent des étendues de
mesure relativement importantes, mais la précision
est nettement inférieure », indique M. Gaubert
(IBS Precision Engineering). « Les ultrasons, c’est
de la “grosse cavalerie”, confirme M. Blanchard
(Axom). Outre la faible précision, la méthode souffre d’une grande sensibilité à de nombreux facteurs
(tels que les variations de température ou les courants d’air). Le plus souvent, on ne l’utilise que pour
contrôler le niveau de remplissage des réservoirs ».
donc se laisser guider par un certain nombre
de critères afin d’éliminer les solutions qui
ne conviennent pas. « Considérons par exemple
l’étendue de mesure et la vitesse du déplacement,
précise M. Barette (PM Instrumentation). Si l’on
doit mesurer des courses relativement faibles à
grande vitesse (comme une pièce mécanique qui
vibre avec une faible amplitude), il faut s’orienter
vers du sans contact. Pour de grandes étendues de
mesure et des mouvements peu rapides, en revanche,
on utilisera des capteurs à câbles. La précision de la
méthode, quant à elle, est rarement un facteur discriminant. Quelle que soit la solution utilisée, elle
est toujours sensiblement la même (de l’ordre de
0,1, 0,25 ou 0,5 % de la gamme de mesure) ».
Même constat pour M. Degoursy (TWK).
« Imaginons que l’on mesure le déplacement d’une
pièce sur une course de 1 mètre. Dans ce cas, nous
pouvons utiliser un potentiomètre, si le nombre de
cycles est relativement faible, un capteur magnétostrictif, si l’environnement est poussiéreux, ou un
capteur à câble, si l’on souhaite privilégier la facilité
de mise en œuvre ».
Pour des courses plus faibles, c’est la même
logique. Si l’environnement est relativement
propre, on peut utiliser un capteur potentiométrique. Sinon, on utilisera par exemple un
capteur magnétostrictif, un capteur LVDT ou
un capteur à câble. Ensuite, s’il faut intégrer
le capteur dans un vérin, le capteur magnétostrictif sera le plus adapté. Mais si l’on recherche davantage une mesure de grande
résolution et relativement simple à mettre en
œuvre, on choisira plutôt le capteur à
câble… A la fin du jeu, chaque méthode aura
trouvé sa place.
Marie-Line Zani
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