Capteur/Capteur de position

Les capteurs de position et de déplacement sont employés partout : leur emploi est très général. En effet, d'une part, le contrôle des positions et déplacement est indispensable pour le fonctionnement correct d'un grand nombre de machines, telles que les machines outils,...

**Capteur de position**
Leçon : Capteur

Chapitre n^o 4
Chap. préc. :	Détection et mesure d'éléments ou de molécules
Chap. suiv. :	Capteur d'accélération - Accéléromètres

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Capteur/Capteur de position », n'a pu être restituée correctement ci-dessus.

D'une autre part, un grand nombre de grandeurs physiques (telles que les forces, pressions, accélérations, températures,...) sont mesurables par le déplacement qu’elles imposent à des corps d'épreuves.

Il existe trois grandes méthodes de repérage des positions et mesure des déplacements :

Une partie du capteur est directement liée à l’objet : le capteur fournit un signal fonction de la position. Les variations de ce signal traduisent le déplacement. (ex : potentiomètres, inductance à noyau mobile, condensateur à armature mobile, transformateur à couplage variable, codeurs digitaux absolus,...)
Le capteur délivre une impulsion à chaque déplacement élémentaire. La position et le déplacement sont déterminés par comptage des impulsions émises. (ex : capteurs incrémentaux,...)
Les capteurs de proximité, caractérisés par l'absence totale de liaison mécanique entre le capteur et l'objet.

Les capteurs délivrant un signal fonction de la position

Potentiomètres résistifs

Principe

Un potentiomètre est toujours constitué d'une résistance fixe et d'un curseur mobile.

La résistance fixe ( 1 kΩ < R < 100 kΩ ) peut être :

une piste conductrice, c'est-à-dire de la matière plastique chargée par de la poudre de métal ou de carbone. Les grains de cette piste conductrice ne doivent pas excéder 10 ^-2 µm. À l'échelle microscopique, la piste est en réalité électriquement discontinue. La résolution en est donc limitée.
Un fil émaillé bobiné sur un mandrin isolant. Le fil doit présenter les caractéristiques suivantes : coefficient de température de la résistivité et fem thermoélectrique faibles ; bonne stabilité cristallographique et résistance à la corrosion.

Le curseur mobile, solidaire mécaniquement de l’objet dont on veut connaître le déplacement, se déplace sur la résistance fixe $R_{n}$ .

La valeur de la résistance va dépendre de la position du curseur (et donc du mesurande) et de la réalisation de la résistance fixe : si celle-ci est uniforme, le potentiomètre est linéaire.

Il existe deux géométries différentes pour les potentiomètres :

Potentiomètre de déplacement linéaire

Dans ce cas, $R(l)={\frac {l}{L}}R_{n}$

Potentiomètre de déplacement angulaire

Dans ce cas, $R(\alpha )={\frac {\alpha }{\alpha _{M}}}R_{n}$

Caractéristiques

Le signal de sortie est perturbé aux deux extrémités de la résistance par les butées de fin de course et les connexions au circuit d'alimentation.
Le potentiomètre a une durée de vie limitée ( = 10⁶ à 10⁸ cycle de manœuvre)
Le curseur a une vitesse de déplacement limitée à quelques m/s
La résolution du potentiomètre dépend de la granulométrie de la poudre conductrice ou du pas du bobinage
Le coût des potentiomètres est modéré.

Applications

On retrouve des potentiomètres dans le domaine médical, par exemple, dans les pousse-seringues, qui permettent de distribuer aux patients des quantités de médicaments nécessitant un débit constant. On peut également retrouver des potentiomètres lors du contrôle de niveau de liquide (mesure par flotteur). Il existe bien évidemment un nombre infini d'applications.