Mesure de vitesse analogique

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  • Publié le : 14 décembre 2010
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MESURE DE VITESSE ANALOGIQUE
Il est souvent nécessaire de mesure une vitesse de rotation ou de translation. La mesure peut être obtenue sous forme analogique, sous forme numérique, ou encore sous la forme d’une fréquence.

Capteurs à sortie analogique
Les capteurs de vitesse à sortie analogique sont en général des capteurs électromécaniques. Ils sont dérivés des convertisseurs. Cesconvertisseurs peuvent être utilisés aussi bien en moteur qu’en générateur. L’utilisation en capteur est similaire à l’utilisation en générateur, mais sans mettre l’accent sur l’aspect « conversion d’énergie ».

Capteurs de vitesse angulaire
Les capteurs de vitesse angulaire sont des dispositifs très répandus dans les asservissements industriels sous forme de capteurs de vitesse de rotation. — Lagénératrice tachymétrique, aussi appelée dynamo tachymétrique ou, dans le jargon de l’électrotechnique, « tacho », est une machine DC. Rappelons que, dans ces machines, l’induit se trouve au rotor et est relié au circuit extérieur par un collecteur (comportant de nombreuses lames) et des balais.

Figure 11.1 : schéma d’une machine DC et circuit équivalent La tension aux bornes d’une machine DC vautU=E+(Ra*ia) avec E k (if , ia ) m où E est la force électromotrice, if le courant d’inducteur (statorique) et ia le courant d’induit. On utilise pour la mesure de vitesse des machines de petite taille. L’inducteur est en général constitué d’aimants permanents, de sorte que l’on n’a pas à se soucier de if . Si la machine est à rotor bobiné, il faut une source de courant stable pour fournir if car lavaleur du flux dépend essentiellement de ce courant. Par contre, on dispose dans ce cas d’une possibilité de changer la sensibilité du capteur en réglant if. L’erreur de linéarité des génératrices tachymétriques peut être inférieure à 1%, mais il faut pour cela que le courant ia soit maintenu à une valeur faible pour éviter la chute de tension (Raia) et la réaction d’induit (influence de ia sur leflux). Notons que la résistance Ra est non linéaire, raison pour laquelle nous avons mis entre parenthèses le produit (Ra ia). Les génératrices tachymétriques ne comportent en général qu’une seule paire de pôles. Cela permet d’avoir un induit mieux défini (ne comportant que deux branchements). Cela permet aussi d’avoir plus de sections en série, donc une tension plus grande (quelques dizaines devolts), ce qui diminue l’influence du terme (Ra ia). Enfin, cela facilite la réalisation d’un induit comportant de nombreuses sections, donc de nombreuses lames de collecteur. Ce type de capteur présente essentiellement deux inconvénients :

Le défaut le plus gênant est dû à l’apparition dans la tension de sortie du capteur d’une composante alternative due aux dissymétries mécanique et magnétiquedu rotor, lesquelles se manifeste à cause du fait que les génératrices tachymétriques n’ont qu’une seule paire de pôles. Cette composante ne peut être éliminée par filtrage car, sa fréquence étant basse, les performances dynamiques du capteur en seraient trop affectées. Elle est particulièrement gênante lorsque le capteur fait partie d’un dispositif de régulation de vitesse car elle donne alorslieu à des oscillations de la vitesse autour de sa valeur de consigne. On doit donc réduire cette composante alternative par une construction soignée. Le collecteur n’étant rien d’autre qu’un redresseur électromécanique, la tension de sortie est affectée d’une ondulation résiduelle. La fréquence de celle-ci est proportionnelle à la vitesse de rotation et au nombre d’encoches du rotor (ou de lames decollecteur). C’est pour pouvoir filtrer cette ondulation par un filtre passe-bas que l’on augmente sa fréquence en réalisant la génératrice tachymétrique avec un grand nombre d’encoches et de lames de collecteur. Malheureusement, la fréquence de coupure du filtre ne peut pas être choisie trop basse sous peine de diminuer les performances dynamiques du capteur. Lors d’un fonctionnement à...
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