Principe de fonctionnement des palpeurs numériques Magnescale

Sur cet article, vous découvrirez les fonctionnalités des palpeurs numériques selon le principe des règles magnétiques. Ces capteurs sont utilisés dans des applications industrielles avec les plus hautes exigences de précision et doivent à la fois être insensibles aux fluctuations de température tout en restant résistants aux vibrations, à l'humidité et aux interférences électromagnétiques externes.

Principe de fonctionnement des palpeurs numériques Magnescale

Les palpeurs numériques basées sur le principe des règles magnétiques possèdent plusieurs éléments Magnéto-Résistifs qui fonctionnent selon le principe de la Magnéto-Résistance Géante (GMR). La magnétorésistance géante (en anglais, Giant Magnetoresistance Effect ou GMR) est un effet quantique observé dans les structures de films minces composées d'une alternance de couches ferromagnétiques et de couches non magnétiques communément appelées multicouches.
Les éléments MR changent leur résistance électrique en fonction de l'intensité et de la direction du champ magnétique externe.

Le champ magnétique externe est formé par une écaille composée de néodyme-fer-bore à aimantation permanente, avec une alternation de pôle nord-sud, guidé au dela des éléments MR par le mouvement externe de la sonde.

Le changement de résistance dans l'élément MR est basé sur la déviation du trajet du courant continu par l'intensité du champ magnétique (densité de flux) due à la force de Lorentz. En raison de l'intensité du champ magnétique, le courant ne circule pas en ligne droite à travers l'élément; il circule plutôt en zigzags, qui ont un chemin plus long et donc une résistance plus élevée. Plus l'intensité du champ magnétique est élevée, plus le trajet du courant en zigzag est prononcé et donc plus la résistance augmente. Afin de produire un changement de résistance élevé et donc des sensibilités élevées, les éléments MR individuels des capteurs Magnescale sont fabriqués en bismuth. Il s'agit d'un métal très diamagnétique qui présente la plus grande variation de résistance (jusqu'à plus de 100 %) due aux champs magnétiques externes par rapport aux autres éléments. Cela permet une mesure très précise des densités de flux dans la plage de 0,0001 à 5 mT. Les éléments MR en bismuth sont donc particulièrement bien adaptés à la technologie des capteurs.

Les éléments MR sont pilotés par des ponts de Wheatstone. Ils sont disposés de telle manière que le mouvement guidé de la règle sur les éléments MR produise trois signaux sinusoïdaux décalés de 120°. L'évaluation simultanée des signaux sinusoïdaux permet de détecter la direction du mouvement et d'effectuer une correction d'erreur particulièrement efficace (erreurs d'amplitude, de phase et de décalage). Cela garantit les plus hautes précisions dans le domaine du micromètre et offre des avantages significatifs par rapport aux systèmes conventionnels qui ne disposent que de deux signaux sinusoïdaux décalés de 90°.

Une électronique convertit les signaux sinusoïdaux en un signal de sortie TTL incrémental avec une haute résolution spécifiée.

DK800S - Palpeurs numériques haute précision

Les palpeurs numériques présentent de très bonnes linéarités. L'erreur de mesure maximale admissible est définie sur toute la plage de mesure. Chaque appareil est livré avec un certificat d'étalonnage dans lequel sont visibles les écarts de mesure réels, qui sont la plupart du temps nettement inférieurs aux valeurs maximales autorisées.

La gamme DK800S offre une précision particulière grâce au nouveau palier à rainure de l'arbre. Les billes du roulement à billes linéaire se déplacent dans des rainures rondes qui sont usinées avec précision dans le piston. Il en résulte une capacité de charge 5 fois supérieure à celle des roulements à billes conventionnels. De plus, cette technologie de roulement permet un jeu plus petit entre le piston et le coussinet. Cela rend le DK800S encore plus précis et plus résistant, sans frottements, il atteint ainsi une durée de vie de plus de 130 millions de cycles.

Les avantages du palier à rainure d'arbre en un coup d'œil :
- Précision et répétabilité maximales
- Capacité de charge 5 fois plus élevée
- réduction de la force de frottement
- verrouillage du piston sans jeu par torsion
- une durée de vie nettement plus longue, avec plus de 130 millions de cycles de mesure

Le signal TTL

Comme pour les codeurs incrémentaux, les impulsions du système de mesure sont émises sous la forme d'un signal TTL. Le signal TTL se compose de niveaux haut et bas, qui diffèrent par leur niveau de tension. Alors qu'un niveau élevé représente une valeur de tension proche de la tension de fonctionnement de 5 V, le niveau bas a une valeur de tension de presque 0 V. Comme les tensions analogiques sont quelque peu dégradées sur leur chemin de transmission (câble) en termes de gain et d'offset, la sortie de signal TTL est particulièrement bien adaptée car le niveau des niveaux de signal est indépendant de la précision du système de mesure. Il suffit de déterminer si un niveau élevé ou faible est présent, la valeur exacte de la tension n'a pas d'importance. Seuls les états discrets haut ou bas sont transmis. La résolution du système de mesure incrémental peut ainsi être transmise sans interférence. Si le poussoir d'une sonde incrémentale avec une résolution de 0,1 µm se déplace de 1 µm, alors 10 impulsions sont émises (1 impulsion par 0,1 µm). Le signal de sortie est formé par deux canaux A et B, qui sont déphasés de 90°. Une impulsion correspond toujours à un front montant ou descendant du signal A ou B (évaluation quadruple du front).

Les séries DK et DK800S de Magnescale ont également un point de référence (signal Z). Celui-ci peut être utilisé pour référencer le système. Par exemple, la valeur du compteur dans la commande de la machine ou l'affichage d'un compteur peut être utilisée pour la mise à zéro du système.

Résistance aux vibrations et aux chocs

Les palpeurss Magnescale ont une excellente résistance aux vibrations et aux chocs car ils ne sont composés d'aucuns éléments sensibles (généralement verre). Le néodyme-fer-bore constitue le matériau de base de la règle. Celui-ci est recouvert d'une couche protectrice, puis durci. Il est impossible de casser la règle en raison de fortes charges de choc. Il s'agit d'un avantage extraordinaire par rapport aux règles en verre.

Les boîtiers sont fabriqués en acier inoxydable et en zinc moulé sous pression. Le palier de choc de la série DT est un palier lisse, les séries de haute précision DK et DF sont équipées de roulements à billes linéaires. Les tiges des palpeurs sont trempées et ont un revêtement en chrome dur. Cela augmente considérablement la résistance à l'usure et la durée de vie est de plus de 100 millions de cycles. Les tiges de la série DT reçoivent une couche de glissement DLC supplémentaire qui réduit la friction.

Résistance et indice de protection

Les sondes Magnescale sont disponibles en différents degrés de protection jusqu'à IP67 et permettent donc également l'utilisation dans des environnements humides. Généralement, la tige du palpeur est protégé par un soufflet et/ou avec un système de bagues d'étanchéité d'arbre. Cela rend les capteurs de déplacement très résistants à l'eau, l'huile et la poussière et leur garantit une longue durée de vie, même dans des environnements industriels difficiles.

Les appareils de mesure sont conçus avec les exigences les plus élevées en matière de précision et de répétabilité absolues. Cela présente l'avantage que le mouvement de la tige peut être exécuté presque sans frottement. Les plus petits mouvements (micrométriques) sont détectés avec une grande précision et sans hystérésis.

Actionnement pneumatique et à vide

Les sondes Magnescale sont disponibles au choix en version pneumatique ou à vide. Les sondes de la série DT qui peuvent être actionnées par air comprimé sont équipées d'un dispositif de levage pneumatique en option qui rétracte la pointe de la sonde à l'état dépressurisé. Lorsque de l'air comprimé est appliqué dans la plage de 2,5 ... 7 bars, le piston est sorti pour la mesure. De même, la pression appliquée peut être utilisée pour régler la force de mesure de la pointe de la sonde sur l'objet.

La vitesse d'extension peut être réglée par la vanne d'étranglement afin d'éviter que la pointe de la sonde ne rebondisse sur l'objet à mesurer ou pour obtenir un contact en douceur dans le cas d'objets de mesure particulièrement sensibles. Les appareils de la série DK800 (version L) ont une connexion directe à l'air qui aspire le piston par le vide. À l'état dépressurisé, celui-ci est déplacé vers l'extérieur par le ressort de pression interne pour la mesure.

Fonctionnement avec un élévateur à air :

• Il est possible d'utiliser des tuyaux à air d'un diamètre extérieur de 4 mm.
• L'air fourni doit être nettoyé à l'aide d'un filtre.
• En l'absence d'un élévateur à air, un ressort dans le capteur pousse la tige du palpeur vers l'extérieur.
• Avec un extracteur d'air, la tige est tiré vers l'intérieur par un ressort plus fort dans l'extracteur d'air.
• Lorsque de l'air comprimé est appliqué, le piston est sorti pour la mesure.
• La vitesse du processus d'extension lorsque l'air comprimé est appliqué peut être réglée au moyen d'une vanne d'étranglement.

Domaines d'application des palpeurs numériques Magnescale

La température maximale de fonctionnement de 50 °C qualifie les capteurs de déplacement à la fois pour les conditions pures de laboratoire et les environnements industriels. Des mesures de haute précision sont souvent nécessaires pour l'assurance qualité, comme par exemple pour le contrôle des composants à l'entrée des marchandises et pour la surveillance continue des processus de fabrication et des opérations d'assemblage. Les capteurs numériques sont très compacts et peuvent être configurés de différentes manières, afin de pouvoir être utilisés presque universellement dans des machines, des installations, des bancs d'essai et des systèmes d'automatisation industrielle.

Solution de récupération et de traitement des signaux en sortie des palpeurs numériques

Les sondes Magnescale numériques peuvent être utilisées aussi bien en mode "autonome" qu'en connexion avec des écrans multifonctions ou des modules d'interface. Cela offre de nombreuses possibilités d'installation à la fois faciles et rapides. De même, les sondes Magnescale avec interfaces TTL peuvent être connectées à différents contrôleurs ou écrans d'un fabricant tiers.

Les interfaces multicanaux permettent de faire fonctionner simultanément jusqu'à 100 palpeurs de manière économique et peu encombrante. L'interface CC-Link et EtherNet de la série MG50 garantit une transmission très rapide et fiable de toutes les valeurs mesurées et est compatible avec les contrôleurs Beckhoff. À l'aide du nouveau MG70 avec Profibus et ProfiNET, les sondes de mesure peuvent être intégrées rapidement et facilement dans des systèmes avec des contrôleurs Siemens.

En outre, nous proposons également des interfaces multiples flexibles pour les sondes numériques. Jusqu'à 64 sondes peuvent être connectées via une interface RS-232C, qui est également disponible en option avec une interface BCD.

Les données peuvent être enregistrées directement sur le PC via des écrans multifonctions ou un module d'interface.

Avantages des palpeurs magnétiques à sorties TTL incrémentales

• Haute précision sur toute la gamme de mesure.
• Parfaites pour les environnements difficiles : Pétrole, eau, poussière, vibrations et chocs.
• Résultats de mesure très stables sur une longue période, pratiquement aucune expansion thermique.
• Excellentes protection contre les rayonnements électromagnétiques.
• Une très grande vitesse de réaction.

Types de palpeurs numériques

Série DT

Les palpeurs numériques Magnescale de la série DT constituent la solution la plus économique dans le monde des sondes numériques pour les plages de mesure de 12 à 32 mm. Le boîtier rectangulaire a une courte longueur totale et un diamètre de tige de 8 mm. La sonde peut être montée directement via les deux trous du boîtier ou via la tige de serrage. Cette série est conçue comme une sonde à ressort et peut également être actionnée pneumatiquement. La série DT offre une résolution de 1 µm et une précision de ±6 µm.

Série DK

Les palpeurs numériques Magnescale de la série DK sont de construction particulièrement robuste. Les boîtiers ont un diamètre renforcé de 20, 25 et 32 mm et des tiges d'un diamètre de 6 à 8 mm selon la plage de mesure. Les capteurs d'étendue de mesure de 155 et 205 mm n'ont pas de ressort interne. Le piston est maintenu sur l'objet par la force magnétique de l'aimant en néodyme qui y est fixé. Cela élimine la force du ressort sur l'objet et ne laisse qu'une résistance minimale à la friction du joint du piston agissant sur l'objet.

Série DK800S - version haute précision ø8 mm

Les palpeurs numériques Magnescale de haute précision de la série DK800S offrent une résolution de 0,1 µm. Grâce à leur conception miniature avec un diamètre de tige de 8 mm, ils peuvent être utilisés de manière universelle, même dans des situations d'installation confinées ou des applications dynamiques. La série DK800S est disponible dans de nombreuses versions. Il est possible de choisir entre une sortie de câble radiale ou axiale. Des versions à brides avec des options de montage pratiques ainsi que des versions à entraînement pneumatique avec fonction air comprimé ou vide sont également disponibles.