Capteurs de vérin: reed ou solid state?

Dans les applications pneumatiques, les capteurs de vérin sont généralement utilisés pour surveiller la position du piston. Dans le cas d’axes électriques, ils agissent comme capteur de référence ou limitation matérielle du mouvement pour éviter les collisions. Une version solide-state est en général le meilleur choix. Cependant, le capteur reed représente la solution dans 10% des applications. Le présent blog fait le point sur le fonctionnement des capteurs de vérin et les conditions pour l’application d’un capteur de vérin reed ou solid-state.

Fonctionnement du capteur de vérin

Un capteur de vérin est monté sur le boîtier d’un vérin électrique ou pneumatique, précisément à l’endroit où le retour de position du piston est souhaité. Le piston est équipé d’un aimant (bande) qui est détecté par le capteur lorsque les deux composants arrivent dans la même position.

L’aimant déclenche le capteur de vérin qui génère à son tour un signal binaire. Ce signal est envoyé à la commande supérieure ou au PLC. Selon le programme, soit l’étape suivante est activée soit des mesures de sécurité sont initiées.

Types de capteurs de vérin

Les capteurs de vérin ou capteurs de position – ‘cylinder switch’ en anglais – sont disponibles dans plusieurs variantes. Les deux variantes les plus courantes dans la technologie d’entraînement pneumatique et électrique sont les capteurs reed et les capteurs solid state.

Capteur reed

Le fonctionnement d’un capteur reed ou contact reed est fondé sur le magnétisme. A l’intérieur du boîtier se trouve deux fines bandes métalliques qui se chevauchent mais qui sont séparées l’une de l’autre par un gaz inerte ou un vide. De part et d’autre du capteur, l’une des bandes métalliques est raccordée - à ce moment-là – au circuit ouvert. Lorsque l’aimant de la tige du piston arrive à hauteur du chevauchement, il attire une bande métallique contre l’autre. Il se crée alors un circuit fermé et le capteur reed émet un signal.

Caractéristiques du capteur reed

Cette méthode est efficace pour détecter une position mais les composants mobiles sont sujets à l’usure. Les capteurs reed ont donc une durée de vie limitée de 20 – 50 millions de cycles et le fonctionnement se dégrade au fil du temps suite au ‘collage’ des bandes métalliques. De plus, ce capteur n’est pas protégé contre la surcharge, la polarité inversée et le court-circuit. Le courant maximum est de 500 mA, la longueur de câble maximale est de 10 m.

Capteur solid state

Le fonctionnement d’un capteur solid state est fondé sur le changement de résistance dans le capteur suite à la modification du champ magnétique. Un capteur solid-state est typiquement équipé de quatre capteurs magnéto-résistifs qui sont raccordés à un pont de Wheatstone. Lorsque l’aimant de l’axe mobile ou de la tige de piston approche du capteur solid state, la résistance des capteurs individuels change et modifie la tension du pont. Ce changement de tension conduit – après amplification et traitement – à un signal sortant du capteur solid-state.

Caractéristiques du capteur solid-state

Un avantage important du capteur solid state est l’absence de composants mécaniques mobiles. L’ensemble de la commutation est conçue à partir d’éléments semi-conducteurs solid-state qui sont protégés contre la surcharge, la polarité inversée et le court-circuit. Aucune usure ne peut se produire. Les capteurs solid-state ont donc, par définition, une longue durée de vie et un MTBF de 4077 ans (!). Le courant maximum est de 100 mA et la longueur de câble maximale est de 30 m.

Quand utiliser un capteur de vérin reed ou solid-state?

Suite aux caractéristiques intéressantes du capteur de vérin solid-state et de la durée de vie beaucoup plus longue, le choix se porte sur cette version dans 90% des applications. Ces caractéristiques sont:

  • Une résistance élevée aux courts-circuits
  • Une protection contre la surchargeUne protection contre la polarité inversée
  • Une durée de vie théoriquement illimitée
  • Une insensibilité aux charges inductives et capacitives
  • Des longueurs de câble jusqu’à 30 m

Les capteurs reed n’offrent des avantages que dans des applications spécifiques. Ils sont par exemple typiquement mis en oeuvre lorsqu’on travaille avec une tension alternative (110/230 V) ou si la température ambiante dépasse 85°C. Le capteur reed est adapté à la commutation de charges plus importantes étant donné qu’il peut supporter des courants jusqu’à 500 mA. Enfin, le capteur reed est le meilleur choix lorsqu’une application nécessite un contact libre de potentiel.

Les capteurs de vérin solid-state de Festo

L’assortiment de Festo comprend les capteurs de vérin solid-state suivants qui couvrent 90% des applications industrielles:

  • Capteur SDBT-MSX solid-state avec rainure en T, point de commutation autoapprenant et fenêtre de commutation réglable
  • Capteur SMT-8M solid-state standard avec rainure en T
  • Capteur SMT-10M solid-state standard avec rainure en C

octobre 2021

Vue d'ensemble