Capteurs magnétiques : fonctionnement et spécificités

Les capteurs magnétiques jouent un rôle essentiel dans de nombreuses applications, allant de la mesure d'angles à l'alignement et au positionnement précis. Grâce à leur capacité à détecter et à mesurer les champs magnétiques créés par des objets magnétiques ou des courants électriques, ces capteurs offrent des solutions fiables et polyvalentes. Dans cet article, nous explorerons le fonctionnement de ces capteurs, les différentes catégories existantes, les critères à prendre en compte lors du choix d'un capteur, ainsi que l'utilisation spécifique de cette technologie pour les vérins.

Qu’est-ce qu’un capteur magnétique ?

Définition

Un capteur magnétique est un dispositif électronique conçu pour détecter et mesurer les champs magnétiques. Ces champs peuvent être générés par des aimants permanents, des électroaimants ou des courants électriques. Ces capteurs permettent de convertir ces champs magnétiques en signaux électriques mesurables, fournissant ainsi des informations précieuses sur la position, l'alignement ou le mouvement d'objets magnétiques. Utilisés dans de nombreux domaines, tels que l'automobile, l'aérospatiale, et l’industrie, ces capteurs sont prisés pour leur fiabilité et précision. Leurs principales applications incluent la mesure d'angles dans les volants de voiture, la détection de positionnement dans les systèmes de navigation, la surveillance de la vitesse des moteurs électriques, la détection de courant dans les transformateurs, et même la réalité virtuelle.

Fonctionnement du capteur magnétique

Le fonctionnement d'un capteur magnétique repose sur différentes technologies, mais le principe de base reste le même : détecter et mesurer les champs magnétiques. Un capteur magnétique typique comprend un élément sensible aux champs magnétiques, tel qu'un transistor à effet Hall ou une résistance magnétique, ainsi qu'un circuit électronique qui convertit le signal magnétique en une sortie électrique utilisable. Le schéma ci-dessous illustre le fonctionnement général d'un capteur magnétique :

Domaines d’application

Cette technologie trouve son utilité dans de nombreux domaines, notamment :

• L'automobile : pour la détection de position du vilebrequin, la détection d'ouverture/fermeture des portes, la mesure de vitesse des roues, etc.
• L'industrie : pour la détection de positionnement des robots, la surveillance de l'alignement des pièces, le contrôle de niveau des liquides, etc.
• L'électronique grand public : pour la détection de fermeture des couvercles, les capteurs de proximité dans les téléphones et les tablettes, les systèmes de sécurité, etc.
• La médecine : pour les dispositifs d'imagerie médicale, les stimulateurs cardiaques, les implants biomédicaux, etc.
• L'aérospatiale : pour le contrôle de la position des gouvernes, la navigation des satellites, le contrôle des moteurs de fusée, etc.

Quels sont les différentes catégories de capteurs magnétiques ?

Capteurs magnétiques REED

Les déteteurs à interrupteur REED sont basés sur la technologie MEMS (Micro-Electronic-Mechanical System) et sont constitués d'une série d'électrodes placées dans une puce hermétique. Lorsqu'un champ magnétique est détecté, les contacts à l'intérieur de l’interrupteur REED se ferment ou s'ouvrent, permettant ainsi de générer un signal électrique. Ces capteurs sont souvent utilisés pour des applications nécessitant une commutation rapide et fiable, telles que la détection de proximité dans les systèmes de sécurité.

Capteurs à effet HALL

Le rotor est équipé d’un aimant permanent, et le stator contient des capteurs à effet Hall qui détectent les variations de champ magnétique produites par la rotation de l'aimant et les transforment en signaux électriques pour les mesures de vitesse ou de position. Les capteurs à effet Hall offrent une excellente sensibilité et peuvent mesurer des champs magnétiques très faibles. Ils sont largement utilisés dans les applications nécessitant une détection de position et une mesure de courant précises.

Capteurs à magnétorésistance

Les capteurs à magnéto résistance utilisent la variation de la résistance électrique d'un matériau en présence d'un champ magnétique. Lorsque le champ magnétique change, la résistance du matériau varie proportionnellement. Cette variation de résistance est mesurée et convertie en un signal électrique pour déterminer l'intensité du champ magnétique. Les capteurs à magnéto résistance sont couramment utilisés dans les applications nécessitant une mesure de courant, une détection de position et une détection de champ magnétique.

Sur quels critères baser son choix de capteur magnétique ?

Lors du choix d'un capteur magnétique, plusieurs critères doivent être pris en compte en fonction des besoins spécifiques de l'application. Voici quelques-uns des critères importants :

• Fréquence : la capacité du capteur à détecter les variations de fréquence des champs magnétiques.
• Amplitude du champ magnétique : la plage d'intensité du champ magnétique que le capteur peut détecter.
• Sensibilité : la capacité du capteur à détecter les faibles variations de champ magnétique.
• Type de matériaux : certains capteurs sont plus adaptés à la détection de champs magnétiques générés par des aimants permanents, tandis que d'autres conviennent mieux aux courants électriques.
• Détectivité : la capacité du capteur à détecter avec précision la position ou le mouvement d'un objet magnétique.
• Coût : le budget disponible pour l'achat du capteur.

Qu’est-ce qu’un capteur magnétique pour vérin ?

Définition

Un capteur magnétique pour vérin est un dispositif utilisé pour surveiller la position des pistons sur les vérins et les préhenseurs. Il permet de détecter précisément la position de l’actionneur fournissant ainsi des informations essentielles pour le contrôle et la sécurité des processus industriels.

Types de capteurs

Il existe deux formes de montage principale pour les capteurs de vérin ; Rainure en T et rainure en C. Le choix de la version se fait donc en fonction du type de vérin utilisé par le client. Dans les deux cas, le vérin prend position sur le profilé (corps) du vérin et c’est l’aimant qui est sur la partie mobile de l’actionneur qui se déplace. Nous avons également une large gamme d’accessoires permettant le montage de ces capteurs sur d’autres types de vérins.

Capteurs magnétiques SICK

SICK propose une large gamme de détecteurs de proximité magnétiques avec forme métrique (MM) ou parallélépipédique (MQ). Les capteurs peuvent fonctionner sans difficulté à de grandes distances de commutation ainsi qu’une détection précise et fiable d’objets magnétiques à travers des matériaux. De toutes nouvelles possibilités d’applications peuvent être réalisées grâce à des aimants plus petits. Le modèle NAMUR des capteurs MM pour l’utilisation dans les zones explosibles vient compléter cette série. Les détecteurs MQ offrent tous les avantages d’un détecteur de proximité magnétique dans un boîtier plastique compact. Les détecteurs de proximité magnétiques sont spécialisés dans les environnements rudes : ils sont insensibles à la poussière, à la chaleur et aux vibrations. Les domaines d’application typiques se trouvent également là-où d’autres détecteurs atteignent leur limite au niveau technologique. Voici les différentes capteurs proposés par SICK :

MME

Les détecteurs de proximité magnétiques MME peuvent fonctionner sans difficulté à de grandes distances de commutation ainsi qu’une détection précise et fiable d’objets magnétiques à travers des matériaux. Ils sont spécialisés dans les environnements rudes et sont insensibles à la poussière, à la chaleur et aux vibrations. Ils sont disponibles dans des formats métriques MM08, MM12 et MM18.

MLS

Le MLS est un capteur de guidage magnétique pour la navigation des véhicules sans conducteur et des chariots. La navigation se fait via l’alignement du capteur sur le centre de la voie magnétique posée au sol. Le capteur distingue jusqu’à trois voies de manière fiable. Ainsi, le véhicule ou le chariot exécute des manœuvres sans problèmes même avec des bifurcations et des jonctions de voies. Lors du choix de la bande magnétique et de la hauteur de montage, le MLS offre une grande liberté et il est disponible en différentes variantes avec différentes zones de détection.

MIS

Le MIS est un capteur d’identification et sert à identifier les étiquettes à codage magnétique. Le MIS s’utilise avec des étiquettes à codage magnétique et en option avec un support de fixation de SICK. L’édition du numéro d’étiquette se fait au choix via une sortie de tension ou de courant analogique ou par IO-Link. La sortie analogique est réglée d’usine sur une répartition en 16 étapes, de manière à pouvoir différencier les 15 étiquettes à codage magnétique.

MMN

Les détecteurs de proximité magnétiques peuvent fonctionner sans difficulté sur de grandes distances de commutation ainsi qu’une détection précise et fiable d’objets magnétiques à travers des matériaux. Ils sont spécialisés dans les environnements rudes et insensibles à la poussière, à la chaleur et aux vibrations. Les domaines d’application typiques se trouvent également là-où d’autres détecteurs atteignent leur limite au niveau technologique.

MAS

Le capteur d’angle magnétique MAS est une solution particulièrement économique pour la mesure d’angle et la détection de position. Sa conception compacte en deux parties, composée d’un aimant et d’un capteur, garantit une grande flexibilité d’utilisation. Le principe de mesure du MAS est basé sur l’effet Hall et permet une détection d’angle sans contact et donc sans usure. Cela permet d’éviter les pannes et de réduire les coûts de service après-vente. Grâce à IO-Link, le capteur peut être facilement configuré et également surveillé de manière proactive à l’aide de données de diagnostic.

MQB

Les détecteurs de proximité magnétiques MQB détectent de manière fiable les aimants permanents à travers des matériaux non magnétiques comme l’acier inoxydable, l’aluminium, le plastique ou le bois. Les détecteurs MQB convainquent par un design compact permettant un montage facile et rapide. Les capteurs sont très résistants à la poussière, à la chaleur et aux vibrations, c’est pourquoi ils peuvent être également utilisés dans de rudes environnements.

Conclusion

En somme, les capteurs magnétiques offrent une large gamme de fonctionnalités et de spécificités, permettant de répondre à des besoins variés dans de nombreux domaines d'application. Comprendre leur fonctionnement, les différentes catégories disponibles et les critères de choix appropriés est essentiel pour sélectionner le capteur magnétique optimal pour chaque situation. Que ce soit pour la mesure d'angles, le positionnement précis ou la surveillance de la position des pistons sur les vérins, les capteurs magnétiques jouent un rôle crucial dans l'optimisation des processus industriels et technologiques.

Ces articles pourraient vous intéresser

En lire plus

En lire plus