OsiSense XT

La gamme de détecteurs OsiSense XT capacitifs de Schneider Electric (Telemecanique) permet de détecter des objets de toutes natures, conducteurs ou non conducteurs, tels que des métaux, minerais, bois, plastique, verre, carton, cuir, céramique, fluides, etc… avec les avantages suivants :
– Pas de contact physique avec l’objet à détecter.
– Cadences de fonctionnement élevées.
– Produit statique, pas de pièces en mouvement (durée de vie indépendante du nombre de manœuvres).

Principe de fonctionnement

Le principe est la création d’un champ électrique en face avant du détecteur entre deux électrodes. Ces électrodes constituent un condensateur dont la capacité est :
C = ε0 x εr x A / d avec :
ε0 = 8,854 187 pF/m permittivité du vide.
εr : permittivité relative du matériau présent entre les deux électrodes.
A : dimensions des électrodes.
d : distances entre les électrodes.

Tout matériau dont εr > 2 sera détecté.

Lorsqu’un objet de nature quelconque (εr > 2) se trouve en regard de la face sensible du détecteur, ceci se traduit par une variation du couplage capacitif (C1).
Cette variation de capacité (C1 > C0) provoque le démarrage de l’oscillateur qui, après mise en forme, délivre un signal de sortie.

Types de détecteurs

Détecteurs noyables dans leur support
La particularité de ces versions est la forme du champ électrique qui est rectiligne et confinée dans l’encombrement du produit.
Modèles de forme cylindrique ou rectangulaire utilisés pour la détection de matériaux isolants (bois, plastique, carton, verre…), de matériaux conducteurs (métaux, …) ou liquides à travers des parois isolantes (verre, plastique…) d’épaisseur maximale de 4 mm :

Ces produits sont recommandés pour :
– Les distances de détection relativement faibles.
– Les conditions de montage nécessitant la noyabilité du détecteur.
– La détection à travers des parois (exemple, détecteur de verre à travers du carton.
– Le montage côte à côte.

Détecteurs non noyables dans leur support
Modèles de forme cylindrique (corps en plastique).
Le champ électrique de forme sphérique permet la détection de tout type de matériau sous forme solide, liquide, granuleuse … (métal, eau, huile, granulé de plastique, poudre, farine…).
La détection peut se faire au travers d’une paroi ou en contact direct (immersion) de la surface active avec l’objet à détecter.
Des distances sont à respecter autour de la face active.

Précautions de montage
Les modèles noyables peuvent être montés affleurant dans leur support.
Les modèles non noyables nécessitent une zone de dégagement autour de la tête active.

Terminologie

Définitions
Afin d’assurer une comparaison et un choix fiable des produits par le client, la norme IEC 60947-5-2 définit différentes portées telles que :

Portée nominale (Sn)
Portée conventionnelle servant à désigner l’appareil. Elle ne tient pas compte des dispersions (fabrication, température, tension).

Portée réelle (Sr)
La portée réelle est mesurée sous la tension d’alimentation assignée (Un) et la température ambiante (23 °C ±5 °C).
Elle doit être comprise entre 90 % et 110 % à de Sn.

Portée utile (Su)
La portée utile est mesurée dans les limites admissibles de la température ambiante et sous une tension d’alimentation égale à 85 % et 110 % de la tension assignée.
Elle doit être comprise entre 80 % et 120 % de Sr.

Portée de travail (Sa)
C’est le domaine de fonctionnement de l’appareil. La portée de travail est comprise entre 0 et 72 % de Sn.

Plaquette de mesure
La norme IEC 60947-5-2 définit la cible ou plaquette de mesure “normalisée” comme une plaquette carrée, d’épaisseur 1 mm en acier doux , nuance Fe 360.
Le côté de ce carrée est égal au diamètre du cercle inscrit sur la face sensible du détecteur ou à 3 fois la portée nominale (Sn).

Reproductibilité
La reproductibilité (R) est la précision de reproduction entre deux mesures de la portée pour des intervalles de temps, de température et de tension spécifiés : 8 heures, 10 à 30 °C, Un ± 5 %.
Elle s’exprime en pourcentage de la portée réelle Sr.

Course différentielle
La course différentielle (H) ou hystérésis est la distance entre le point d’enclenchement, quand la palette de mesure s’approche du détecteur, et le point de relâchement , quand la palette s’éloigne du détecteur.
Cette hystérésis est indispensable pour assurer un fonctionnement stable du produit.

Sensibilité du détecteur
Tous les détecteurs sont équipés d’un potentiomètre de réglage permettant d’ajuster la sensibilité de l’appareil au type d’objet à détecter.
Selon les versions, le potentiomètre de réglage se situe soit sur le côté soit à l’arrière du détecteur.
Un réglage nominal de la sensibilité est effectué en usine.
En fonction de l’application, une adaptation du réglage pourra être nécessaire, à savoir :
> Augmentation de la sensibilité pour des objets de faible influence (εr faible) : papier, carton, verre, plastique.
> Maintien ou diminution de la sensibilité pour des objets de forte influence (εr fort) : métaux, liquides.

Cependant, dans le cas de variations importantes du milieu ambiant, il faut veiller, lors de l’augmentation de la sensibilité, à ne pas placer le produit dans une plage de fonctionnement critique.
L’augmentation de la sensibilité se traduit également par l’accroissement de l’hystérésis de commutation.

Distances de fonctionnement
Elles sont fonction de la constante diélectrique (εr) du matériau à détecter.
Plus εr est élevé, plus le matériau sera détecté facilement.
La portée de travail dépend de la nature de l’objet à détecter : St = Sn x Fc avec :
> St = portée de travail.
> Sn = portée nominale du détecteur.
> Fc = facteur de correction lié au matériau de l’objet à détecter.

Exemple : détecteur XT130B1PAL2 avec une cible en caoutchouc : Sn = 10 mm, Fc = 0,3 et portée de travail St = 10 x 0,3 mm.

Le tableau ci-dessous indique les valeurs de la constante diélectrique des principaux matériaux et donne les facteurs de corrections Fc de la portée nominale en fonction de la nature de l’objet à détecter.

Environnement

Perturbations électromagnétiques
Les détecteurs sont testés vis-à-vis des perturbations électromagnétiques selon les préconisations de la norme IEC 60947-5-2 (décharges électrostatiques, champ électromagnétique rayonné, transitoires rapides, tension de chocs).

Perturbations thermiques
Le non respect des valeurs indiquées sur les données techniques conduit à une dérive de la portée pouvant compromettre le bon fonctionnement des détecteurs.
Perturbations chimiques
Pour assurer un fonctionnement durable, il est impératif que les composés chimiques qui viennent en contact avec le détecteur ne puissent pas altérer son enveloppe.

Influence de la mise à la terre
La mise à la terre d’un objet à détecter en matériau de haute conductivité se traduit par un accroissement de la distance de détection.

Exemples d’applications

Une bande transporteuse amène les récipients pour leur remplissage.
Les détecteurs 1 et 2 ne sont pas activés
Réglage :
– le détecteur 1 est réglé pour détecter la bouteille,
– le détecteur 2 est réglé pour détecter l’eau à travers la paroi.

Dès que le récipient entre dans la zone de détection du détecteur 1, l’opération de remplissage commence.
Le détecteur 2 n’est toujours pas activé.

Le détecteur 2 détecte le niveau atteint et arrête le remplissage.

Nota : la paroi du récipient doit être non métallique et son épaisseur ≤ 4 mm.

Exemple : Remplissage de trémie pour la distribution d’aliments pour animaux
La technologie capacitive est adaptée pour la détection de niveau d’aliments pour animaux circulant dans les distributeurs automatiques.
Il est possible de détecter des aliments de toute composition (granulés, farines, soupes, graines, pâtes, etc ).
Le choix des matériaux ainsi que l’étanchéité du détecteur ont été particulièrement choisis pour supporter les environnements acides et poussiéreux de cette application.

La gamme

Détecteurs Cylindrique, noyable boîtier métallique (alimentation AC/DC)

Ø 12, fileté M12 x 1, inox
– 4 fils DC 24 V :
> Portée (Sn) : 2mm.
> Fonction : NO/NC.
> Sortie : PNP.
> Connectique : Par câble 2 m ou connecteur M12.

– 3 fils DC 24 V :
> Portée (Sn) : 2mm.
> Fonction : NO.
> Sortie : PNP/NPN.
> Connectique : Par câble 2 m.

Ø 18, fileté M18 x 1, laiton nickelé
– 4 fils DC 24 V :
> Portée (Sn) : 5mm.
> Fonction : NO/NC.
> Sortie : PNP.
> Connectique : Par câble 2 m ou connecteur M12.

– 3 fils DC 24 V :
> Portée (Sn) : 5mm.
> Fonction : NO.
> Sortie : PNP/NPN.
> Connectique : Par câble 2 m.

– 2 fils AC 24-240 V :
> Portée (Sn) : 5mm.
> Fonction : NO ou NC.
> Connectique : Par câble 2 m.

Ø 30, fileté M30 x 1,5, laiton nickelé
– 4 fils DC 24 V :
> Portée (Sn) : 10mm.
> Fonction : NO/NC.
> Sortie : PNP.
> Connectique : Par câble 2 m ou connecteur M12.

– 3 fils DC 24 V :
> Portée (Sn) : 10mm.
> Fonction : NO.
> Sortie : PNP/NPN.
> Connectique : Par câble 2 m.

– 2 fils AC 24-240 V :
> Portée (Sn) : 10mm.
> Fonction : NO ou NC.
> Connectique : Par câble 2 m.

Ø 32, lisse, laiton nickelé
– 2 fils AC 24-240 V :
> Portée (Sn) : 15mm.
> Fonction : NO ou NC.
> Connectique : Par câble 2 m.

Raccordement

Cylindrique, non noyable Boîtier plastique (alimentation AC/DC)

Ø 18, fileté M18 x 1
– 4 fils DC 12-24 V :
> Portée (Sn) : 8mm.
> Fonction : NO/NC.
> Sortie : PNP.
> Connectique : Connecteur M12.

– 3 fils DC 12-24 V :
> Portée (Sn) : 8mm.
> Fonction : NO.
> Sortie : PNP ou NPN.
> Connectique : Par câble 2 m.

– 2 fils AC 24-240 V :
> Portée (Sn) : 8mm.
> Fonction : NO.
> Connectique : Par câble 2 m.

Ø 30, fileté M30 x 1,5
– 4 fils DC 12-24 V :
> Portée (Sn) : 15mm.
> Fonction : NO/NC.
> Sortie : PNP.
> Connectique : Connecteur M12.

– 3 fils DC 12-24 V :
> Portée (Sn) : 15mm.
> Fonction : NO.
> Sortie : PNP ou NPN.
> Connectique : Par câble 2 m.

– 2 fils AC 24-240 V :
> Portée (Sn) : 15mm.
> Fonction : NO ou NC.
> Connectique : Par câble 2 m.

Ø 30, fileté M30 x 1,5
– 2 fils AC 24-240 V/ DC 24 V :
> Portée (Sn) : de 0 à 15mm.
> Fonction : NO ou NC (sélectionnable).
> Connectique : sur bornier à vis.

Ø 32, lisse
– 2 fils AC 24-240 V :
> Portée (Sn) : 20mm.
> Fonction : NO ou NC.
> Connectique : Par câble 2 m.

Raccordement

Format 40 x 40 x117, boîtier en plastique, débrochable, tête orientable (alimentation AC/DC)

– 3 fils DC 12-48 V :
> Portée (Sn) : 15mm.
> Fonction : NO/NC.
> Sortie : PNP ou NPN.

– 2 fils AC 24-240 V :
> Portée (Sn) : 15mm.
> Fonction : NO ou NC (par paramétrage).

Raccordement