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Chapitre 4 : Les capteurs 1
1 – Généralités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
2 – Capteurs passifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
3 – Capteurs actifs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
4 – Effet thermoélectrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
5 – Effet d’induction électromagnétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
6 – Effets photoélectriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
7 – Effet piézoélectrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
8 – Effet Hall . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
9 – Caractéristiques métrologiques des capteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
10 – Les transmetteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
11 – Capteurs de position et de déplacement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
12 – LVDT - Linear Variable Differential Transformer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
13 – capteurs optiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
14 – capteurs optiques : codeurs absolus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
15 – capteurs optiques - codeurs incrémentaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
16 – Le résolveur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
17 – Résolveur - capteur de position . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
18 – Mesure de vitesse - Tachymètre optique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
19 – Mesure de vitesse - Tachymètre électrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
École Polytechnique de Montréal : MEC 4540 - Génie Mécanique Automne 2003
Prof. E.K. Boukas

1 – Généralités
Soit une chaine de mesure moderne avec une mesure à l’aide de capteurs analogiques dont les sorties
électriques sont aiguillées via un multiplexeur analogique vers une chaine d’amplification et de
conversion analogique/numérique unique pour tous les n capteurs. Le signal numérique est envoyé à une
interface d’entrée/sortie permettant la lecture des données binaires par un microprocesseur. Une unité de
contrôle, pilotée par le microprocesseur, s’occupe d’envoyer les bons signaux aux bons moments vers
les différents sous-ensembles. Le capteur tient la place du premier élément de la chaı̂ne.
Disques Affichage Calculateur Clavier
Mémoires Microprocesseur
Interfaces
entrées-sorties
Contrôle
capteur 1
capteur n
multiplexeur
n
voies
échantillonneur
bloqueur C.A.N.
AmpliOp
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Le capteur sert à mesurer des grandeurs physiques : déplacements, vitesses,
accélérations, pressions, températures, lumière, etc... C’est l’organe qui, soumis à
l’action d’une grandeur à mesurer non-électrique fournit en sortie un signal
électrique : tension, courant, impédance.
grandeur à
mesurer
capteur sortie s
s
m
s=f(m)
La grandeur à mesurer m est la grandeur physique objet de la mesure. Pour
connaı̂tre la relation entre s et m, on trace la courbe d’étalonnage : c’est à dire que
pour des valeurs connues avec précision de m, on mesure les valeurs
correspondantes de s, on obtient une courbe qui permet de connaı̂tre la valeur de m
pour toute valeur de s qui la détermine. Pour des raisons de facilités d’exploitation,
on s’efforce de réaliser le capteur, ou du moins de l’utiliser en sorte qu’il établisse
une relation linéaire entre les variations de la grandeur de sortie et celles de la
grandeur d’entrée, telle que : s = S × m où S est la sensibilité
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Un des problèmes importants dans la conception ou l’utilisation d’un capteur est la
constance de sa sensibilité S qui doit dépendre aussi peu que possible :
• de la valeur de m (linéarité) et de sa fréquence de variation (bande passante).
• du temps (vieillissement).
• de l’action de grandeurs physiques de son environnement, qui ne sont pas
l’objet de la mesure et que l’on appelle perturbations : radio-activité, champs
magnétiques, température, humidité, vibrations, chocs, tensions
d’alimentations, etc...
Erreur de linéarité C’est l’erreur de mesure du capteur
dûe à la non-linéarité de sa courbe d’étalonnage. Ce défaut
a la particularité d’introduire une erreur qui dépend de la
valeur mesurée. On donne, en général l’erreur maximale
exprimée en % de la valeur maximale de la sortie pour la
plage considérée.
s
m
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bande passante C’est la bande de fréquences dans laquelle le capteur répond
correctement. Si la grandeur mesurée varie à une certaine vitesse, le capteur transmettra
cette variation vers la sortie avec un léger retard dû à sa constante de temps. Si la constante
de temps se rapproche de la période de variation de m, alors le signal de sortie sera dégradé :
son amplitude diminue. La fréquence de coupure fc du capteur est la fréquence à partir de
laquelle l’amplitude de la sortie diminue au-delà de 1
√
2
fois l’amplitude normale.
Temps de montée (ici confondu avec le temps de réponse),
le temps de montée d’un capteur est donné comme étant le
temps mis par un capteur pour amener le signal de sortie de
10% à 90% de la valeur finale. On différencie les temps de
montée tr (rise time) et de descente tf (fall time) du signal
car ils peuvent parfois être différents. Le temps de montée
et la bande passante sont étroitement liés. On peut montrer
que pour un système du 1er ordre (c.a.d. réponse de forme
apériodique), on a la relation : fc = 0.37tr
tr
tf
90 %
90 %
10 %
10 % m
m
sortie
sortie
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2 – Capteurs passifs
Ce sont des impédances (résistances) dont l’un des paramètres déterminants est
sensible à la grandeur à mesurer.
Grandeur à mesurer Caractéristique électrique sensible Types de matériaux utilisés
Température Résistivité Métaux : platine, nickel, cuivre.
Très basse température Constante diélectrique Semi-conducteurs, verres.
Flux lumineux Résistivité Semi-conducteurs
Déformation Résistivité Alliages de nickel, silicium dopé.
Perméabilité magnétique Alliage ferromagnétique
Position (aimant) Résistivité Matériaux magnétorésistants :
bismuth, antimoniure d’indium.
Humidité Résistivité Chlorure de lithium.
Constante diélectrique Alumine. polymères.
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3 – Capteurs actifs
Ils fonctionnent en générateurs en convertissant la forme d’énergie propre à la
grandeur à mesurer en énergie électrique.
Grandeur à mesurer Effet utilisé Grandeur de sortie
Température Thermoélectricité Tension
Flux lumineux Pyroélectricité Charge
Photoémission Courant
Effet photovoltaı̈que Tension
Effet photoélectromagnétique Tension
Force
Pression Piézoélectricité Charge
Accélération
Vitesse Induction électromagnétique Tension
Position (aimant) Effet Hall Tension
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4 – Effet thermoélectrique
Un circuit formé de deux conducteurs de nature chimique différente dont les jonctions sont à
des températures T1 et T2 est le siège d’une force électromotrice e(T1, T2).
Application le thermocouple
Il consiste en deux conducteurs connectés bout à bout. L’un des bouts sert à mesurer la
température d’un corps quelconque et l’autre bout est mis à une température de base connue,
souvent égale à 0o
C. La différence de température aux 2 bouts génère une f.e.m. e qu’on
utilise pour la détermination de la température inconnue T1.
jonction
chaude
jonction
froide
f.e.m. e
matériau 1
matériau 2
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5 – Effet d’induction électromagnétique
Lorsqu’un conducteur se déplace dans un champ magnétique d’induction fixe, il est le siège
d’une f.e.m. proportionnelle à sa vitesse de déplacement. Le phénomène d’induction
électromagnétique se trouve dans le principe du transformateur, dans celui du moteur
électrique ou dans celui de l’alternateur qui sert à fabriquer le courant électrique domestique
ou industriel. L’induction électromagnétique met en relation les trois grandeurs : courant
électrique, mouvement, champ magnétique.
Exemple La dynamo tachymétrique est destinée à
mesurer la vitesse de rotation d’un moteur. On dispose
une spire de fil conducteur sur l’axe de rotation. On place
en face de cette spire un aimant permanent développant
un champ magnétique ~
B. La rotation de l’axe déplacera
la spire dans le champ de manière alternative (Nord-Sud)
et créera une tension dont la période sera la durée d’un
tour de l’axe de rotation. La mesure de la fréquence sera
donc une mesure de la vitesse de rotation du moteur.
Ω
−
→
B
e
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6 – Effets photoélectriques
On en distingue plusieurs, qui diffèrent par leurs manifestations mais qui ont pour
origine commune la libération de charges électriques dans la matière sous
l’influence d’un rayonnement lumineux. Les électrons libérés sont émis hors du
matériau soumis à la lumière et forment un courant électrique. Le rayonnement a un
caractère électromagnétique dont la longueur d’onde est inférieure à une valeur
maximale caractéristique du matériau.
matériau
photoélectrique
V
i
φ
R
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Effet photoémissif Les électrons libérés sont émis hors de la cible éclairée et
forment un courant collecté par application d’un champ électrique.
Effet photovoltaı̈que Des électrons et des trous sont libérés au voisinage d’une
jonction de semi-conducteurs P et N illuminée; leur déplacement dans le champ
électrique de la jonction modifie la tension à ses bornes.
Effet photoélectromagnétique L’application d’un champ magnétique
perpendiculaire au rayonnement provoque dans le matériau éclairé l’apparition
d’une tension électrique dans la direction normale au champ et au rayonnement.
Applications Les effets photoélectriques sont à la base de méthodes de mesure
des grandeurs photométriques d’une part, et ils assurent d’autre part, la
transposition en signal électrique des informations dont la lumière peut être le
véhicule.
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7 – Effet piézoélectrique
Le phénomène de piézoélectricité consiste en l’apparition d’une polarisation électrique, ou la variation
d’une polarisation déjà existante, dans certains diélectriques anisotropes naturels (quartz, tourmaline...)
ou artificiels (quartz de synthèse, céramiques traitées...) lorsqu’ils sont déformés sous l’action d’une
force. Si l’on munit un cristal piézoélectrique de deux armatures fixées sur ses faces opposées, il
apparaitra sur les armatures une différence de potentiel proportionnelle à la force appliquée. On a alors
un capteur de force ou de toute grandeur susceptible de s’y ramener: pression, accélération, vibration,
onde acoustique. On pourra réaliser des microphones piézoélectriques, des jauges de contraintes
mécaniques pour les structures d’avions, des manomètres électroniques, etc.
Effet pyroélectrique Lorsqu’on soumet un cristal piézoélectrique à une source de chaleur, on provoque
des contraintes mécaniques internes au cristal qui sont mesurables par le même moyen. On réalise des
appareils permettant de mesurer des températures à distance. En focalisant un rayonnement infra-rouge
provenant d’une source de chaleur vers le cristal pyroélectrique, on peut avoir une mesure électrique de
la température. Force
V =⇒ F
Lumière
V =⇒ φ
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8 – Effet Hall
Un matériau, généralement semi-conducteur et sous forme de plaquette, est parcouru par un
courant i et soumis à une induction B faisant un angle θ avec le courant. Il apparaı̂t, dans
une direction perpendiculaire à l’induction et au courant une tension V qui a pour expression
: V = K.i.B. sin θ où K est une constante qui dépend du matériau et des dimensions de la
plaquette.
Application un aimant lié à l’objet dont on veut connaı̂tre la position détermine les valeurs
de B et θ au niveau de la plaquette : la tension V qui par ce biais est fonction de la position
de l’objet en assure donc une traduction électrique.
−
→
B
i
θ
V
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9 – Caractéristiques métrologiques des capteurs
Erreurs Le capteur et toute la chaı̂ne de traitement de la mesure introduisent des erreurs : bruit,
décalage ... L’erreur globale de mesure ne peut être qu’estimée. Une conception rigoureuse de la
chaı̂ne de mesure permet de réduire les erreurs. On parle de : fidélité, justesse, précision,
incertitude, linéarité.
Étalonnage L’étalonnage permet d’ajuster et de déterminer, sous forme graphique ou algébrique,
la relation entre la grandeur mesurée et la grandeur électrique de sortie.
Limites d’utilisation Les contraintes mécaniques, thermiques ou électriques auxquelles un
capteur est soumis entraı̂nent, lorsque leurs niveaux dépassent des seuils définis, une modification
des caractéristiques du capteur. Au dessus d’un certain seuil l’étalonnage n’est plus valable, au
dessus d’un autre plus grand, le capteur risque d’être détruit.
Sensibilité Plus un capteur est sensible, plus la mesure pourra être précise.
Rapidité - Temps de réponse La rapidité est la spécification d’un capteur qui permet d’apprécier
de quelle façon la grandeur de sortie suit dans le temps les variations de la grandeur mesurée.
Finesse C’est une spécification qui permet d’estimer l’influence de la présence du capteur et de
ses liaisons sur la valeur de la grandeur mesurée. La finesse doit être la plus grande possible.
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10 – Les transmetteurs
C’est un dispositif qui convertit le signal de sortie d’un capteur en un signal de mesure standard. Il fait le
lien entre le capteur et le système de commande.
capteur
processus
correction
C.A.N.
microcontrôleur
module de
communication
+
communication
et mesure
Le module de communication permet :
• de régler le transmetteur à distance;
• de brancher plusieurs transmetteurs sur la même ligne.
Le microcontrôleur permet :
• de convertir la mesure en une autre grandeur secondaire (i.e. pression en niveau);
• corriger l’effet des grandeurs d’influence sur la mesure.
Avantages : Précision - traitement du signal (filtrage) - accès à distance - etc
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11 – Capteurs de position et de déplacement
Potentiomètre linéaire Un potentiomètre linéaire
consiste en une résistance avec un contact glissant
pouvant se déplacer d’un bout de la résistance à
l’autre. Il est utilisé pour mesurer des déplacements
linéaires.
Vsortie =

Rx
RL

E
+
contact
glissant
RL
Rx
+
−
−
Vsortie
résistance
E
Potentiomètre rotatif Un potentiomètre rotatif con-
siste en une résistance circulaire avec un contact glis-
sant pouvant tourner d’un bout de la résistance à
l’autre selon un angle θ 180o. Il est utilisé pour
mesurer des déplacements angulaires.
Vsortie =

θx
θL

E
+
+
+ −
−
E
Vsortie
θL
θx
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12 – LVDT - Linear Variable Differential Transformer
C’est un capteur électromagnétique pour mesurer un déplacement linéaire. Une tension alternative
alimente la bobine primaire, et par couplage magnétique, une tension secondaire est induite dans chaque
bobine secondaire. Lorsque le noyau est en position du milieu, les tensions secondaires s’annulent
mutuellement et la sortie du LVDT est nulle. Lorsque le noyau est déplacé dans un sens ou dans l’autre,
la tension dans une bobine devient plus grande que dans l’autre et cette différence est détectée à la
sortie du LVDT.
• Course linéaire de ± 1 mm à ± 25 cm
• Linéarit typique de ± 0.25 %
• Transfert statique en mV/mm
• La caractéristique dynamique est
généralement linéaire mais peut aussi
changer en fonction de l’électronique
d’interface
∼
noyau
R
R
C Sortie cc
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13 – capteurs optiques
Les capteurs optiques sont omniprésents dans les systèmes de positionnement et les réglages de
vitesse. Ils ont souvent supplanté les dynamos tachymétriques et les capteurs résistifs.
Principe général
Les capteurs optiques fonctionnent sur la modulation d’un rayon lumineux par un obstacle mobile. Le
plus souvent, le faisceau incident est créé par une diode émettrice (LED).
Le faisceau modulé est capté par un dispositif photo-sensible (photo-diode ou photo-transistor).
L’obstacle mobile est une plaque de verre ou autre matériau transparent portant des gravures opaques.
Celles-ci sont obtenus par un procédé photographique et peuvent être très serrées.
Le signal de sortie est à deux niveaux : il s’agit d’un capteur à sortie logique 0 ou 1.
Deux dispositions principales sont disponibles
• les codeurs absolus
• les codeurs incrémentaux
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14 – capteurs optiques : codeurs absolus
Les codeurs absolus comportent plusieurs pistes; chacune, correspondant à un bit, est munie d’un
photo-capteur. Le code binaire utilisé est souvent le code binaire réfléchi (code de Gray) et le code
décimal codé binaire (BCD).
Binaire Gray Binaire codé décimal
Nbre. Num. Code
Num. Code Num. Code diz. unit. diz. unité
8421 23 22 21 20 G3 G2 G1 G0 8421 8421 20 23 22 21 20
0 0000 0 0 0 0 0000 0 0 0 0 0000 0000 0 0 0 0 0
1 0001 0 0 0 1 0001 0 0 0 1 0000 0001 0 0 0 0 1
2 0010 0 1 0 0 0011 0 0 1 1 0000 0010 0 0 0 1 0
3 0011 0 0 1 1 0010 0 0 1 0 0000 0011 0 0 0 1 1
4 0100 0 1 0 0 0110 0 1 1 0 0000 0100 0 0 1 0 0
5 0101 0 1 0 1 0111 0 1 1 1 0000 0101 0 0 1 0 1
6 0110 0 1 1 0 0101 0 1 0 1 0000 0110 0 0 1 1 0
7 0111 0 1 1 1 0100 0 1 0 0 0000 0111 0 0 1 1 1
8 1000 1 0 0 0 1100 1 1 0 0 0000 1000 0 1 0 0 0
9 1001 1 0 0 1 1101 1 1 0 1 0000 1001 0 1 0 0 1
10 1010 1 0 1 0 1111 1 1 1 1 0001 0000 1 0 0 0 0
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L’intérêt des capteurs absolus est de fournir directement la position. Leur inconvénient est
qu’ils nécessitent autant de conducteurs que de bits. Les codeurs absolus sont assez chers.
Soit un codeur absolu sur 8 bits (8 pistes) :
Toutes les pistes sont lues simultanément par
des détecteurs photo-sensibles :
1. suivant un rayon pour le capteur de rotation;
2. perpendiculairement aux pistes pour le
capteur linéaire. Dans chaque position, les
détecteurs se trouvent devant un ”blanc” ou un
”noir” qui correspond, suivant le cas, à un état
haut ou bas.
L’ensemble du dispositif, fournit à chaque in-
stant, le code binaire (GRAY) correspondant à
une position précise de l’objet en mouvement. Le
repérage peut se faire sans référence à un pas-
sage à zéro.
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Exemple
Un codeur absolu est utilisé pour une mesure qui nécessite une résolution d’au moins 1
minute d’arc. Déterminez le nombre de bits requis pour saitisfaire aux exigences.
Solution
Premièrement, on détermine le nombre de minutes qu’il y a dans un cercle complet :
N = (60)(360) = 21600
Ensuite, on trouve la plus petite puissance de 2 qui est plus grande que 21600 :
214
= 16384
215
= 32768
Ainsi, le codeur absolu doit avoir 15 bits pour obtenir une résolution d’au moins 1 minute
d’arc.
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15 – capteurs optiques - codeurs incrémentaux
Ils comportent une ou plusieurs pistes. Le principe consiste à rendre solidaire de l’objet en
déplacement, une gravure en noir et blanc, éclairée par un faisceau visible ou invisible
(infra-rouge) et dont la réflexion est lue par un photo-transistor. Les transitions noir-blanc et
blanc-noir créent des signaux permettant le repérage. Ces capteurs doivent être interfacés
sur un automate par un module de comptage rapide.
Le petit trait au dessous du cercle sectorisé permet de
déterminer le passage à l’origine (en rouge). C’est une
voie séparée, donnant un top par tour : le top zéro. Il
permet d’initialiser la mesure pour une position précise
définie par calage du codeur lors du montage. À par-
tir de ce moment, l’incrémentation peut commencer. Si
le disque comporte 90 transitions par 1/4 de cercle la
résolution est de 1o
.
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Le système de lecture posséde trois capteurs optiques (photo-diodes et photo-transistors)
qui permettent d’obtenir :
• Un (1) top Zéro qui est un repère unique sur un tour complet.
• Deux (2) signaux décalés de 90o
, voies A et B et éventuellement leurs compléments.
Ceci permet de savoir le sens de rotation en détectant l’apparition d’une voie avant
l’autre. On peut également doubler la résolution en utilisant une fonction OU exclusif.
Piste A
Piste B
Piste C
t
0
Piste extérieure A
Piste du milieu B
Piste intérieure C
centre du disque
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L’avantage des codeurs incrémentaux est la simplicité d’installation (peu de câblage) et la
grande précision obtenue pour un coût moindre qu’avec un capteur absolu.
Le nombre de points par tour peut être quelconque, et n’est pas limité aux puissances de
deux. Les résolutions courantes sont 10, 50, 100, 180, 200, 360, 400, 1000 ...
Comme les codeurs absolus, les codeurs incrémentaux ont un fonctionnement limité en
température : les circuits électroniques fonctionnent seulement jusqu’à 125o
C.
Exemple On désire mesurer la position d’un écrou entrainé par une vis dont le pas est de 4
mm. La vis est elle-même entrainée par un moteur muni d’un réducteur 1:15.
Un codeur incrémental 100 points par tour est installé sur l’arbre du moteur.
La précision du positionnement peut atteindre : (1/100) × (1/15) = 1/1500 tour.
En terme de translation, la précision est : (1/1500) × 4 ≈ (2.7)10−3
mm.
Si Vtranslation = 1600 mm/min, alors Varbre−moteur = (1600/4) × (15) = 6000
tr/min. À cette vitesse, la fréquence des signaux du codeur est : 6000 × 100/60 = 10
kHz. Une interface de comptage rapide est nécessaire.
Si on suppose maintenant une course maximale de l’écrou de 12 m, alors le nombre maximal
de points à compter est : (12000/4) × 15 × 100 = (4.5)106
: un compteur binaire à
23 bits est nécessaire.
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16 – Le résolveur
Le résolveur est un transformateur rotatif qui produit un signal de sortie qui est une fonction
de la position d’un rotor.
Les 2 bobines du rotor (E3 et E4) ainsi que
celles du stator (E1 et E2) sont décalées de 90o
l’une par rapport à l’autre.
Le stator et le rotor peuvent s’échanger le rôle
d’enroulement primaire ou secondaire.
Les équations suivantes donnent les tensions
secondaires lorsque les bobines du rotor sont
considérées comme enroulement primaire (en-
roulement d’excitation) :
E1 = K(E3 cos θ − E4 sin θ)
E2 = K(E4 cos θ − E3 sin θ)
E1
E2
E3
E4
θ
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17 – Résolveur - capteur de position
Pour utiliser le résolveur comme capteur
de position, il faut court-circuiter une des
bobines du rotor. Si E4 est la bobine court-
circuitée, les équations qui définissent la sor-
tie du résolveur sont : E1 = KE3 cos θ et
E2 = KE3 sin θ
Les sorties E1 et E2 sont linéaires pour
des valeurs de θ hors de l’intervalle ±35o.
La position du résolveur nécessite un cir-
cuit de conditionnement du signal qui con-
vertisse les tensions E1 et E2 en un signal
représentant l’angle θ. Si un signal numérique
est nécessaire, alors on utilise un convertis-
seur A/N.
E1
E2
E3
θ
vers circuit de
conditionnement du signal
Prof. E.K. Boukas

18 – Mesure de vitesse - Tachymètre optique
Il est possible de mesurer la vitesse de rotation avec un codeur incrémental.
Ce codeur, connecté à un arbre en rotation, produit une série d’impulsions à partir desquelles un signal
numérique de la vitesse est facilement obtenu. Le seul élément requis est un compteur.
Exemple Supposons qu’un codeur incrémental a 1000 trous dans la piste extérieure et que le
compteur produit un comptage total d’impulsions toutes les 10ms. Un arbre qui tourne à une vitesse de
600 tr/min (10 tours par seconde) produira 10 × 1000 = 10000 impulsions par seconde. Le
compteur comptera 0.01 × 10000 = 100 impulsions durant l’intervalle de 10ms. Ainsi, un comptage
de 100 correspondera à une vitesse angulaire de 600tr/min.
L’équation suivante donne la relation entre la vitesse de rotation d’un arbre et le comptage :
S =
60C
NTc
=⇒ C =
SNTc
60
S = vitesse de l’arbre tr/min; N = nombre d’impulsions par tour; C = comptage total durant l’intervalle Tc;
Tc = intervalle de comptage, seconde.
Lorsque la mesure de vitesse est obtenue par un codeur absolu, la piste avec le plus grand nombre de
trous (bit le moins significatif) est utilisée de la même manière que dans un codeur incrémental. Les
codeurs optiques sont très précis.
Prof. E.K. Boukas

19 – Mesure de vitesse - Tachymètre électrique
Tachymètre à courant continu C’est un générateur
èlectrique utilisé pour mesurer la vitesse angulaire.
Une bobine placé sur un rotor est libre de tourner dans
un champ magnétique produit par deux aimants per-
manents. Les deux bouts de la bobine sont connectés
à un collecteur. Les balais et le collecteur agissent
comme un redresseur. Le tachymètre produit une ten-
sion directement proportionnelle à la vitesse angulaire
:
V = KVn =
30KVω
π
avec KV =
2πRBNL
60
a
x
e
d
e
r
o
t
a
t
i
o
n
champ magnétique
bobine en rotation
collecteur et balais
sortie
a
i
m
a
n
t
Tachymètre à courant alternatif C’est un générateur triphasé couplé à un redresseur. Ces tachymètres
fonctionnent bien pour de grandes vitesses, mais la sortie devient fortement non-linéaire à de petites
vitesses. Ils sont limités à des vitesses dans le rappport 100:1 (1000:1 pour le tachymètre CC).
Des tachymètres CC et CA sans balais existent pour des utilisations dans des endroits à atmosphère
explosive.
Prof. E.K. Boukas

Exemple Un tachymètre CC a les spécifications suivantes :
• R = 0.03m = rayon moyen de l’enroulement.
• B = 0.2 Wb/m2 = induction magnétique
• N = 220 = nombre conducteurs
• L = 0.15m = longueur de chaque conducteur
Trouvez KV ainsi que la tension de sortie pour chacune des vitesses suivantes : 1000, 2500 et 3250
tr/min.
Solution
KV =
2πRBNL
60
=
2π(0.03)(0.2)(220)(0.15)
60
= 0.0207 V/(tr/min)
1. Pour 1000 tr/min, on a V = KVn = (0.0207)(1000) = 20.7 Volts
Prof. E.K. Boukas

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