TD n°3 : Les capteurs numériques

Objectifs:

  • Découvrir les différents types de capteurs numériques
  • Comprendre le fonctionnement des capteurs numériques
  • Identifier ses applications dans la vie courante et l’industrie.
  • Découvrir le cours ci-dessous :

Partie 1 – Découvrir ce qu’est un capteur numérique

Objectifs :

  • Comprendre ce qu’est un capteur numérique.

  • Identifier ses applications dans la vie courante et l’industrie.

Questions :

  1. Qu’est-ce qu’un capteur numérique ?

  2. Donne deux exemples d’applications industrielles où l’on utilise des capteurs numériques.

  3. Quelle est la différence entre un capteur analogique et un capteur numérique ?

Partie 2 – Le fonctionnement des codeurs optiques rotatifs

Objectifs :

  1. Comprendre le principe de fonctionnement d’un codeur optique rotatif.

  2. Identifier ses composants et son rôle dans un système.

Questions :

  1. À quoi sert un codeur optique rotatif ?
  2. Quel est le rôle du disque comportant des zones opaques et transparentes ?
  3. Quelle est la fonction des photodiodes dans un codeur optique ?
  4. Quelle est la différence entre un codeur incrémental et un codeur absolu ?

Partie 3 – Approfondir les codeurs incrémentaux

Objectifs :

  • Identifier la structure d’un codeur incrémental.

  • Comprendre les signaux générés et leur exploitation.

Questions :

  1. Combien de pistes comporte le disque d’un codeur incrémental et lesquelles ?
  2. Quel est le rôle du déphasage entre les pistes A et B ?
  3. Qu’appelle-t-on le signal Z ou « top zéro » ?
  4. Comment est définie la résolution d’un codeur incrémental ?
  5. Dans quel type de dispositif est généralement traité le signal d’un codeur incrémental ?

Partie 4 – Les codeurs absolus et le codage numérique

Objectifs :

  • Comprendre la différence entre binaire pur et code Gray.

  • Identifier les avantages et limites de chaque type de codage.

Questions :

  1. Comment est définie la résolution d’un codeur absolu ?
  2. Quels sont les deux types de codes utilisés dans les codeurs absolus ?
  3. Quels sont les avantages et inconvénients du code binaire pur ?
  4. Pourquoi le code Gray est-il plus fiable pour les capteurs ?
  5. Quel est l’inconvénient principal du code Gray ?

Partie 5 – Les lecteurs de codes-barres

Objectifs :

  • Comprendre le principe de lecture d’un code-barres.

  • Identifier les différents types de lecteurs et leurs domaines d’utilisation.

Questions :

  1. Quel est le principe de la lecture optique d’un code-barres ?
  2. Que représentent les barres noires et les espaces blancs dans un code-barres ?
  3. Quelles sont les deux grandes familles de lecteurs de codes-barres ? Donne un exemple pour chacune.
  4. Dans quel domaine les lecteurs de codes-barres sont-ils très utilisés ?

Partie 6 – Panorama d’autres capteurs numériques

Objectifs :

  • Découvrir la diversité des capteurs numériques.

  • Relier chaque capteur à une application concrète.

Questions :

  1. Cite au moins trois autres types de capteurs numériques mentionnés dans le cours.
  2. Donne un exemple d’utilisation pour un capteur infrarouge.
  3. Pourquoi dit-on que les capteurs numériques sont présents dans de nombreux aspects de la vie quotidienne et industrielle ?

Exercice d’application :

Q1.1

On souhaite mesurer la vitesse de rotation d’un moteur asynchrone et connaître son sens de rotation. Quel type de capteur doit-on choisir ?

Q1.2

Quel type d’information délivre-t-il (analogique, logique, numérique) ?

Q1.3

On souhaite connaître la position exacte du bras d’un robot lors de son déplacement. Quel type de capteur doit-on choisir ?

Q1.4

Quel type d’information délivre-t-il (analogique, logique, numérique) ?

Q1.5

Un codeur absolu possède 4 bits. Combien il y a-t-il de combinaisons possibles ?

Q1.6

Quels sont les deux types de code binaire ?

Q1.7

Quel est l’intérêt de ce type de code binaire absolu ?

Q1.8

Compléter le tableau ci-dessous correspondant aux combinaisons codeur binaire pur.

Q1.9

Une machine spéciale permet de découper des profilés en aluminium de longueurs variables pour fabriquer des cadres de dormants de fenêtre. La barre est amenée vers la scie qui permet le découpage du profilé grâce à deux rouleaux qui entraîne cette barre.

  • Un codeur incrémental est fixé sur le même axe d’un des rouleaux. Il permet ainsi de comptabiliser le nombre de tours effectués par le rouleau pour en déduire la longueur du déplacement linéaire de la barre.
    • Diamètre des rouleaux 75 mm.
    • Précision de la longueur de coupe : 0,5 mm

Q1.10

Quelle est la longueur, en mm, du déplacement de la barre à chaque tour de rouleau ?

Q1.11

On souhaite découper des barres de 450 mm. Quel sera alors le nombre de tours effectués par le rouleau d’entraînement donc par le codeur ?

Q1.12

Le nombre de points par tour d’un codeur incrémental se nomme la RESOLUTION du codeur. Quel doit-être la résolution du codeur si l’on souhaite respecter la précision de coupe imposée dans le cahier des charges.