Prise en compte
de capteurs TOR
(Tout Ou Rien)

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Schémas de principe

Signaux TOR (Tout Ou Rien)
Il s'agit de signaux n'indiquant que deux états : "actif" ou "inactif" d'un dispositif.
On ne considère pas d'état intermédiaire ! C'est Tout ou Rien !

Exemples

  • des interrupteurs de feuillure pour signaler l'état "ouvert" ou "fermé" d'un portillon, d'un tiroir,etc.
  • des interrupteurs de fin de course pour pièces en mouvement d'amplitude limitée,
  • des interrupteurs liés à l'état "ouvert" ou "fermé" d'une vanne coupant ou bloquant l'écoulement d'un fluide.
  • des boutons poussoirs manuels, pour indiquer telle manoeuvre à exécuter.
  • des claviers de saisie alphanumérique où toute touche actionne un interrupteur différent.
  • des détecteurs de proximité basés sur des principes physiques divers (dont le RADAR),fournissant un signal différent suivant que la distance de proximité est atteinte ou non.
  • des barrières lumineuses détectant le passage d'un objet, (détecteurs Infra-Rouge p.ex.)
  • des détecteurs de trop plein ou d'insuffisance de liquides dans des cuves, réservoirs, etc.
  • des détecteurs de dépassement de seuil : température, pression, alarmes à seuil sonore, interrupteurs crépusculaires,
  • contacts secs Il s'agit de paires de bornes qu'en dispositif met intérieurement en contact, ou ouvre, pour signaler un événement ou un état exploitable extérieurement.
    Exemple : les compteurs d'électricité présentent deux bornes qui sont intérieurement court-circuitées pendant les heures dites "creuses" permettant au client d'actionner automatiquement des appareils de forte puissance par mesure d'économie.
    (Attention ! Sous peine d'accident grave, ces bornes doivent actionner l'appareil par l'intermédiaire d'un dispositif à relais conforme et protégé par des disjoncteurs magnétodynamiques de préférence)
  • etc

Le schéma de principe, en sortie, de tous ces capteurs est équivalent à un générateur délivrant deux niveaux de tension, l'un pour l'état ouvert, l'un pour l'état fermé. Voir schéma de gauche ci-dessous.

Au niveau de la carte pilotant l'automatisme par une Unité Centrale (Micro-processeur ou Micro-contrôleur)
on a intérêt à grouper les entrées TOR par 8 ou 16 suivant le nombre de conducteurs du bus des données.

Schéma type de montage d'un capteur TOR,
puis de plusieurs capteurs mettant à profit un bus de données à 8 bits.

Animation

Le rouge correspond au niveau logique "haut" ou "1" ou "vrai" (tension proche de 5V dans la plupart des cartes UC)
Le noir correspond au niveau logique "bas" ou "0" ou "faux" (tension proche de 05V das la plupart des cartes UC)

Les tensions fournies par les différents types de capteurs TOR rencontrés dans l'industrie sont très diverses.

Une interface de conversion des caractéristiques des signaux est donc généralement nécessaire entre capteurs et dispositif de commande informatisé.

Ces interfaces, que nous allons examiner, assurent souvent par surcroît les fonctions de transmission de signal et de protection contre les perturbateurs dans le cas où les capteurs sont éloignés de l'ordinateur de commande.


Interfaces d'entrées TOR

Les tensions issues des capteurs, suivant les technologies des parties opératives de l'automatisme,
peuvent différer de celles sous lesquelles fonctionnent les cartes de pilotage.

Pour les cartes de logique câblée ou pilotées par une Unité Centrale (Micro-processeur ou Micro-contrôleur)
les niveaux haut" et "bas" (1 et 0) (vrai et faux) correspondent à des tensions standardisées.

La tension généralement convenue pour représenter un signal actif
est toute tension inférieure à un seuil convenu, peu supérieur mais proche de 0V.
Pour un signal inactif, elle correspond à une tension supérieure à un seuil convenu, peu inférieur à 5V.


Pour les cartes à micro-processeurs ou à microcontrôleurs habituelles Max = +5V

C'est la raison pour laquelle il conviendra d'interposer entre chaque contact du capteur
et chaque entrée de la carte de commande
un dispositif faisant en sorte que les tensions transmises à la carte soient compatibles.

Niveau Actif - Niveau Inactif

Il semblerait logique que le niveau haut corresponde à l'état "actif" du signal qui le représente.
Par exemple, que l'état "telle lampe allumée" corresponde à l'état "haut" (1 ou "vrai") en entrée de la carte.

C'est tout le contraire !

Il se trouve que les entrées des circuits d'une carte à circuits intégrés classiques
se positionnent spontanément à l'état "haut" de tension lorsqu'on ne les relie à rien.C'est pourquoi on attribue conventionnellement cet état à l'inactivité du capteur.

Correspondance habituelle mais facultative
Tension
Niveau logique
Capteur
< Seuil bas
0
Actif
> Seuil haut
1
Inactif

 

Évitement des surtensions dites de "mode commun"

Il peut arriver que la référence de tension de la partie opérative de l'automatisme
ait une tension très élevée par rapport à la référence de la carte de commande.
Des surtensions peuvent détériorer la carte.

Il faut donc isoler galvaniquement les capteurs des entrées d'acquisition de la carte de commande.

Remède : On interpose un optocoupleur ou photocoupleur
entre le circuit de sortie des capteurs et la carte de commande.


Boîtiers DIP ( Dual Inline Package)
Entre broches d'un même côté : 2,54 mm
Entre lignes de broches : 7,62 mm

On applique entre les bornes d'entrée 1 et 2 le signal provenant d'un capteur de la partie opérative.
Lorsque le capteur est actif, il applique une tension (continue ou alternative) aux broches 1 et 2.
Ce qui rend l'une des diodes d'entrée lumineuse (suivant le sens du courant appliqué).
Son flux lumineux éclaire alors le phototransistor qui devient conducteur entre les bornes C et E.
Sans tension d'entrée entre 1 et 2 le transistor n'est pas éclairé, le dipôle CE est bloqué.
En définiive, le signal provenant du capteur se transmet à la carte portant l'UC,
sans qu'il y ait de contact électrique entre la partie capteur et la carte UC .

Le circuit d'entrée formé par les diodes est en effet isolé de la partie phototransistor.
La tension au-dessus de laquelle l'isolement n'est plus assuré est ici de 5300 V.

Caractéristiques techniques du composant SFH620A-1

Fabricant Vishay
Type d'optocoupleur Phototransistor
Tension d'isolation 5300 V RMS
Ligne de fuite 7 mm
Tension d'entrée UF 1,25 V (1,65 v max)
Intensité d'entré IF 60 mA
Tension de sortie VCE max. (transistor de sortie bloqué) 70 V
Vce Saturation (transistor des sortie saturé)
400 mV
Intensité de sortie ICE conseillée
50 mA
Intensité de sortie (transistor de sortie saturé)
100 mA
Puissance (max.) (transistor de sortie passant)
150 mW
Rapport du transfert de courant 40 % min à 125 % max
Référence de transfert de courant 10 mA
Température de fonctionnement -55°C < t < 100° C
Temps de montée 2 µs
Temps de descente
2 µs

 

 

 


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