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Pour fonctionner dans des conditions environnementales difficiles ou dures, il est essentiel que ces dispositifs de contrôle soient de haute qualité et fiables pour garantir une longue durée de vie du déploiement.

Les équipements de manutention utilisent généralement divers appareils à technologie de contact, des potentiomètres de sortie redondants et même des codeurs optiques pour la conception à commande variable. Chacune de ces options, cependant, présente des défis liés à la fiabilité et à la performance globale.

Cet article examine les différents choix de conception disponibles pour les dispositifs de commande et aborde les défis inhérents à chaque option.

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La technologie magnétique sans contact (également appelée «effet Hall») sera également présentée comme une solution optimale montrant que cette technologie offre une fiabilité accrue et une durée de vie en rotation améliorée dans les applications d’appareils de manutention.

Des capteurs de position rotatifs spécifiques sans contact utilisant la technologie à effet Hall seront également abordés pour améliorer les performances globales dans les environnements difficiles où les chocs, les vibrations, l'humidité, la température et la poussière sont souvent rencontrés.

Évaluation de la conception du dispositif de contrôle

Les dispositifs basés sur la technologie de contact étaient traditionnellement utilisés pour la conception de dispositifs de contrôle. Les composants de la technologie de contact sont généralement conçus pour une rotation de 10 millions de tours et fonctionnent dans une plage de températures allant de -40 ° C à +125 ° C.

Alors que les conceptions évoluaient vers de nouvelles plates-formes nécessitant plus de révolutions et une durée de vie plus longue, telles que des applications sur le marché industriel, les ingénieurs ont commencé à rechercher une solution plus fiable. Les ingénieurs se sont concentrés sur la recherche de solutions qui réduisent ou éliminent le contact avec les pièces soumises à une usure mécanique pouvant éventuellement entraîner un dysfonctionnement ou un arrêt brusque.

Les concepteurs dotés de plates-formes de contrôle de la vitesse ont également envisagé et évalué des solutions de capteurs sans contact utilisant la technologie de codeur optique. Les codeurs optiques comportent une IRED (diode électroluminescente infrarouge), un récepteur ou Asic, ainsi qu'un disque de code avec des ouvertures pour produire le signal numérique.

Semblables à la technologie à effet Hall magnétique, les codeurs optiques ne comportent aucune pièce de contact interne susceptible de défaillance mécanique, ce qui permet une durée de vie plus longue et une fiabilité supérieure à celle des solutions de contact. Cependant, les performances des codeurs optiques peuvent être affectées négativement par la plage de température de fonctionnement et l'environnement global en raison de la sensibilité des sources lumineuses qui doivent émettre dans le proche infrarouge pour produire un signal numérique.

Une solution viable: des capteurs magnétiques sans contact

Les capteurs magnétiques sans contact offrent une fiabilité améliorée et une durée de vie en rotation augmentée de 10 millions à 50 millions en raison de l'absence de pièces de contact internes soumises à des contraintes mécaniques ou à des défaillances. Nommé d'après Edwin Hall qui l'a découvert en 1879, «effet Hall» fait référence à la différence de potentiel sur les côtés opposés d'un matériau conducteur ou semi-conducteur en forme de barre (élément de Hall).

Cette différence de potentiel (tension) est produite par un champ magnétique appliqué perpendiculairement à l'élément de Hall à travers lequel un courant électrique circule.

La figure 1 illustre le concept de l'effet Hall. La technologie à effet Hall produit une sortie analogique similaire aux potentiomètres de contact, mais sans l'aide d'un contact d'essuie-glace physique. En l'absence de pièces internes en contact exposées à une défaillance mécanique, la technologie de capteur magnétique sans contact est idéale pour une utilisation dans des environnements difficiles où des niveaux extrêmes de choc, de température, d'humidité et de particules peuvent être présents. La figure 2 présente une configuration typique à effet Hall illustrant un capteur dans lequel un aimant est entraîné en rotation sur un produit standard spécifique à une application préprogrammé (ASSP), produisant ainsi une sortie de signal analogique.

Bourns_figure1 Figure 1: La technologie à effet Hall produit une sortie analogique similaire aux potentiomètres et codeurs de contact, mais sans l'aide d'un contacteur d'essuie-glace physique pour une solution plus fiable.

Les capteurs de position rotatifs sans contact à effet Hall de nouvelle génération, dotés d'une tension d'alimentation de 5, 0 VCC et offrant des options de traitement à faible et à grande vitesse, apportent une valeur ajoutée aux conceptions des équipements de manutention. Les nouveaux modèles de capteurs offrent également de meilleures performances en charge latérale et une durée de vie en rotation pouvant atteindre 50 millions de tours d’arbre avec une capacité de charge latérale de 250 grammes.

Selon les besoins de l'application, des capteurs de position rotatifs sans contact supplémentaires sont disponibles. Ils sont équipés de roulements à billes offrant une durée de vie en rotation augmentée allant jusqu'à 100 millions de tours d'arbre et un angle de rotation programmable pour les applications nécessitant un petit angle de déplacement. La construction d'un capteur magnétique monotour sans contact est illustrée à la figure 2.

Figure 2: Le capteur magnétique à un tour sans contact du modèle AMS22B de Bourns est conçu pour aider à augmenter la durée de vie du produit et la fiabilité des applications fonctionnant dans des environnements difficiles.

Le modèle de Bourns AMS22B est un exemple de capteur rotatif sans contact basé sur la technologie à effet Hall magnétique qui convient aux équipements de manutention.