Informations générales

Distance de commutation

La distance de commutation entre un capteur et un aimant ou toute autre cible à détecter dépend des paramètres suivants :

  • Caractéristiques de détection du capteur
  • Matériau de l’aimant
  • Dimensions de l’aimant
  • Mouvement relatif de l’aimant par rapport au capteur
  • Présence de matériaux ferromagnétiques à proximité

Sensibilité aux DES

  • Les capteurs Reed ne sont pas des dispositifs à semi-conducteurs, d’où leur résistance aux DES.
  • Plusieurs de nos capteurs Hall disposent de circuits supplémentaires destinés à renforcer leur résistance aux DES. Leur résistance aux DES a été testée en accord avec la publication 1000-4-2 de la CEI en utilisant la norme de tests EN50082-2.

Les capteurs qui ne disposent pas de ces circuits supplémentaires doivent être utilisés de la même façon que les autres dispositifs sensibles aux DES.

Interface à collecteur ouvert

Interface à 3 conducteurs

Les sorties à collecteur ouvert sont souvent utilisées dans les applications à logique négative, où un signal bas est requis pour obtenir un état actif. Ici, les sorties à collecteur ouvert laissent normalement passer le courant dans le câble de sortie de l’appareil lorsque ce dernier est actif. Les sorties à collecteur ouvert sont compatibles avec n’importe quelle famille de circuits logiques, étant donné qu’elles peuvent être utilisées pour un large éventail de tensions d’alimentation et de sortie. En outre, la tension d’alimentation utilisée pour alimenter l’assemblage Hall peut être différente de la tension de rappel à laquelle elle est connectée.

La résistance externe de rappel à la source, qui relie l’alimentation et la sortie, est nécessaire au bon fonctionnement. Avec la résistance connectée comme indiqué, la sortie sera « rappelée » à la tension d’alimentation (Vcc) quand l’appareil est éteint, et (approximativement) à la masse quand il est allumé.

Connexion / interfaces

Selon leur type et leur version, les capteurs disposent soit d’un connecteur standardisé, soit de câbles pour une connexion individuelle.

Boîtier

Les capteurs ZF sont fournis dans des boîtiers prêts à monter et correspondant à la classe de protection indiquée.

Durée de vie

Les capteurs à effet Hall ZF étant des dispositifs à semi-conducteurs dépourvus de pièces mobiles, on peut considérer qu’ils ont une durée de vie illimitée.

Capteurs de proximité magnétique

Capteurs de proximité magnétique

Les capteurs de proximité magnétiques sont destinés à la détection sans contact (et donc sans usure) de position et de mouvement. ZF propose des solutions standard avec ses produits basés sur les technologies Hall et Reed.

À Effet Hall

Reed

Hall ou Reed ?

Bien que les deux capteurs détectent la proximité d’aimants, les capteurs à effet Hall et les capteurs Reed fonctionnent de manière très différente. Les capteurs Hall sont des dispositifs à semi-conducteurs dont la sortie change en présence d’un champ magnétique. En revanche, les capteurs Reed sont commutés électriquement avec deux minuscules contacts dans un tube à vide qui s’ouvrent ou se ferment en l’absence ou la présence d’un champ magnétique. Pour beaucoup d’applications, les deux technologies peuvent être utilisées, mais il arrive que l’une des deux soit mieux adaptée à certaines situations.

Dans les cas suivants, il sera préférable d’utiliser un capteur à effet Hall plutôt qu’un capteur Reed :

  • Durée de vie illimitée. Par exemple, si vous souhaitez détecter un aimant en rotation qui déclenchera le capteur plusieurs milliards de fois, choisissez plutôt un capteur à effet Hall. Les capteurs Reed ont en général une très grande durabilité comparé à d’autres dispositifs électromécaniques, mais leur durée de vie ne pourra jamais égaler celle d’un capteur à effet Hall, qui est quasiment illimitée.
  • Votre application ne peut tolérer aucun rebond de contact.
  • Vous cherchez à mesurer la vitesse d’une roue dentée ou à détecter le sens de rotation. Un capteur Reed ne peut détecter que des positions binaires, et il ne fonctionne pas comme un capteur pour roue dentée.

Dans les cas suivants, il sera préférable d’utiliser un capteur Reed plutôt qu’un capteur à effet Hall :

  • Il vous faut un dispositif à deux conducteurs qui ne nécessite pas d’alimentation (pour ménager la batterie, par exemple).
  • Votre capteur doit résister aux décharges électrostatiques (DES) et il doit coûter le moins cher possible (Cherry fabrique aussi des capteurs à effet Hall résistants aux DES, mais leur coût est un peu plus élevé).
  • Vous voulez avoir une tension d’alimentation en dehors de la plage standard des capteurs à effet Hall, qui va de 5 V CC à 24 V CC. Par exemple, les capteurs Reed peuvent commuter des tensions de 100 V CA avec un faible courant.

Capteurs Reed

Les capteurs Reed sont disponibles dans plusieurs configurations de contacts :

Normalement ouvert (Forme A)
Ce capteur se ferme en présence d’un champ magnétique.
Normalement fermé (Forme B)
Ce capteur s’ouvre en présence d’un champ magnétique.
Inverseur (Forme C)
En position de repos, le circuit entre le COM et le contact NF est fermé. En présence d’un champ magnétique, le circuit entre le COM et le contact NF s’ouvre, et le circuit entre le COM et le contact NO se ferme.

Pôles magnétiques

La plupart des capteurs à semi-conducteurs de notre gamme standard ne sont sensibles qu’au pôle sud d’un aimant. Les modèles suivants font exception :

  • MP100105 et MP100106, qui utilisent des éléments de détection GMR (magnétorésistance géante) et qui sont omnipolaires. Ils peuvent donc aussi bien être activés par un pôle nord que par un pôle sud.
  • MP101303 et MP101304, qui sont des capteurs bipolaires avec verrouillage. Ils sont verrouillés par un pôle sud et déverrouillés par un pôle nord.
  • La série MP1021, qui inclut des dispositifs sensibles au pôle nord mais aussi des dispositifs avec verrouillage.
  • Tous les capteurs Reed (de MP2007 à MP2019), qui sont omnipolaires.

Entrefer (distance entre le capteur et l’aimant)

L’intensité du champ à différents points autour d’un aimant permanent dépend de plusieurs facteurs, dont la forme, la taille et le matériau de l’aimant. La plupart des capteurs standard de ZF présentent une sensibilité similaire, à quelques exceptions près. Les capteurs bipolaires à verrouillage, tels que MP101303 et MP102104, ont un seuil de déclenchement relativement bas permettant des distances un peu plus élevées. Les capteurs les plus sensibles sont les modèles MP100105 et MP100106, qui utilisent un élément GMR ultrasensible. Ces deux dispositifs sont également omnipolaires, ce qui signifie qu’ils ne sont pas sensibles à la polarité de votre aimant.

Hystérésis de commutation

L’hystérésis de commutation est déterminée par la différence entre le point d’activation lorsque l’aimant se rapproche du capteur, et le point de désactivation lorsque l’aimant s’éloigne du capteur.

Capteurs pour roue dentée

Capteurs pour roue dentée

La catégorie « capteur pour roue dentée » comprend aussi bien des capteurs de vitesse seule que des capteurs de vitesse et de direction.

Mesure de vitesse et de direction

Les capteurs de la série SD fournissent à la fois des informations de vitesse et de direction. Les capteurs de la série SD comportent deux CI à effet Hall légèrement espacés. Un circuit logique interne détermine le sens de rotation de la cible en analysant le déphasage minimal résultant entre les deux signaux. L’information est envoyée à deux sorties numériques. Celles-ci utilisent une sortie à collecteur ouvert. Le signal « vitesse » commute du niveau haut (Vcc) au niveau bas (proche de zéro) à chaque transition correspondant à l’apparition d’une dent.

Le signal « direction », envoyé à une broche séparée, est au niveau haut lorsque la rotation se fait dans le sens horaire, et au niveau bas dans le sens inverse.

Fonctionnement d’un capteur de vitesse

Bien que communément appelés « capteurs pour roue dentée », les capteurs de vitesse à semi-conducteurs ne servent pas à détecter la vitesse des roues dentées uniquement ; ils permettent aussi de détecter le mouvement et les rotations de diverses cibles à surfaces discontinues, à partir du moment où celles-ci ont une conductivité magnétique. Exemples de cibles appropriées :

  • Pignons
  • Têtes de boulon
  • Chaînes à galets
  • Cavités sur des surfaces lisses

Les matériaux ferromagnétiques sont les cibles qui se prêtent le mieux à la mesure. Nous recommandons le fer ou l’acier. D’autres facteurs peuvent influencer la performance du capteur, comme la forme de la cible, la hauteur des dents ou la distance entre celles-ci.

Orientation

Les capteurs de la série GS ne sont pas sensibles au sens de rotation. Les capteurs de vitesse et de direction de la série SD doivent être correctement orientés, et l’orientation appropriée est notée sur le boîtier. Pour trouver l’alignement adapté à une roue spécifique, contactez-nous.

Fréquence

La plage de mesure dépend du type de capteur et de la cible, mais la fréquence maximale est généralement supérieure à 10 kHz. Certains capteurs SD peuvent mesurer des fréquences jusqu’à 20 kHz. La géométrie de la cible doit être prise en compte dans le calcul de la fréquence. Avec des cibles asymétriques, par exemple avec des dents étroites par rapport à la distance entre les dents, la durée séparant le front montant du front descendant de la dent constitue le facteur déterminant. Le temps de réponse maximal des capteurs ZF varie entre environ 10 μS (série MP) et 50 μS (série GS), du fait du temps de réponse des cellules Hall. Si le temps de réponse requis est très proche de ces limites, les résultats peuvent être erronés (ex. : sous-estimation lors du comptage). Contrairement aux capteurs de vitesse passifs (capteurs VR, à réluctance variable), un capteur GS possède une amplitude de sortie indépendante de la fréquence d’entrée (vitesse). Cela signifie qu’il n’y a pas de vitesse minimale pour le capteur. Un mouvement initial de la cible est cependant nécessaire pour localiser le bord de la dent. C’est pourquoi nous préférons l’appeler capteur « de vitesse quasi nulle ».

Durée de vie

Les capteurs de vitesse ZF étant des dispositifs à semi-conducteurs donc dépourvus de pièces mobiles, ils peuvent être considérés comme ayant une durée de vie illimitée.

Capteurs à fourche

Capteurs à fourche

Ces capteurs sont actionnés par une fourche qui passe à travers la branche. La fourche ferromagnétique modifie le champ magnétique entre le capteur et l’aimant dans les deux bras de la branche.

Capteurs à fourche

Les avantages d’un capteur à fourche métallique par rapport à un interrupteur optique classique

Selon votre application, les capteurs à fourche métallique peuvent avoir plusieurs avantages :

  • La technologie des interrupteurs optiques étant basée sur la détection de la lumière, un corps étranger peut empêcher la détection de lumière et altérer la performance du capteur. Les capteurs à fourche métallique résistent à la poussière, à la saleté et à la graisse.
  • Nous recommandons également les capteurs à fourche métallique pour leur stabilité à des températures élevées. ZF propose des capteurs à fourche standard pouvant fonctionner à des températures jusqu’à 125 °C.
  • Un capteur à fourche métallique sera également plus adapté si votre capteur risque d’être exposé à des interférences de lumière infrarouge.

Matériau de la fourche

De manière générale, tous les matériaux ferromagnétiques conviennent aux fourches. Nous recommandons le fer ou l’acier.

Dimensions de la fourche

Pour la fourche, nous recommandons un matériau d’au moins 1 millimètre d’épaisseur, et une largeur individuelle de fourche d’au moins 6,35 millimètres. Les fourches doivent être insérées à une profondeur inférieure à 3 mm du fond de l’emplacement du capteur.