Utilisations possibles des capteurs à ultrasons

Reconnaissance d'objets classique, mesure de niveau précise ou mesure de distance pratique : les utilisations possibles des capteurs à ultrasons sont variées.

Nous vous donnons ici un aperçu des différentes applications réalisables à l'aide de ce type de capteurs. Laissez-vous inspirer par ces suggestions et découvrez leurs éventuelles limites.

1. Où sont utilisés les capteurs à ultrasons ?

1.2 Trois utilisations possibles pour les capteurs à ultrasons

2. Capteurs à ultrasons pour détection d'objets

2.1 Avantages et limites de la détection d'objets par capteurs à ultrasons

2.2 Détection d'objets – Exemple d'application

3. Les capteurs à ultrasons pour la mesure de niveau

3.1 Possibilités et limites de la mesure de niveau par capteurs à ultrasons

3.2 Mesure de niveau – Exemple d'application

4. Utilisation de capteurs à ultrasons pour la mesure de distance

4.1 Avantages et limites des capteurs à ultrasons pour la détection de distance

4.2 Mesure de distance – Exemple d'application

5. Perspectives : autres utilisations potentielles des capteurs à ultrasons

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Capteurs à ultrasons

1. Où sont employés les capteurs à ultrasons ?

Dans certains milieux spécialisés, les capteurs à ultrasons sont qualifiés de "couteaux suisses" parmi les capteurs de position. Ils doivent ce surnom à leur grande polyvalence et à la multiplicité de leurs utilisations possibles.

Contrairement aux capteurs optiques, les modèles à ultrasons ont la capacité de détecter une grande variété de fluides, dont les liquides, les matières en vrac, les matières solides, les objets colorés et même transparents, comme le verre.

De plus, ils se distinguent par leur aptitude à identifier avec précision les objets qui s'approchent et s'éloignent. Par rapport à leurs homologues optiques, les capteurs à ultrasons sont également moins sensibles à la poussière, la saleté ou la brume, et peuvent donc intervenir dans des environnements plus exigeants.

1.2 Trois utilisations possibles pour les capteurs à ultrasons

Les capteurs à ultrasons tirent leur nom du principe à ultrasons sur lequel repose leur fonctionnement. Ils émettent des ondes sonores et mesurent ensuite les ondes réfléchies en enregistrant le temps écoulé entre l'envoi du signal à ultrasons et la réception du signal réfléchi. La mesure du temps de parcours des ondes permet de tirer des conclusions sur la position des objets, la distance où ils se trouvent et les caractéristiques du milieu ambiant.

On distingue essentiellement trois domaines d'utilisation pour les capteurs à ultrasons.

Détection d'objets
Mesure de niveau
Mesure de distance

2. Capteurs à ultrasons pour détection d'objets

L'une des utilisations courantes des capteurs à ultrasons est la détection d'objets en temps réel.

Les objets durs et lisses offrent les meilleures conditions pour ce type d'application, car ils réfléchissent bien les ondes sonores. Parmi les matières idéales, on peut notamment citer le métal, la céramique ou le verre. La couleur et la transparence de la cible à mesurer n'ont aucun impact sur la capacité de détection du capteur, ce qui permet de travailler sur des objets très variés.

Les matières souples, comme le feutre ou les mousses, absorbent les sons et sont donc incompatibles avec ce mode de détection. Il faut également faire preuve de prudence en cas de conditions ambiantes insonorisantes, car celles-ci ont tendance à altérer les résultats de mesure.

En dehors de ces quelques bémols, peu de capteurs sont aussi flexibles, polyvalents et économiques d'utilisation que les modèles à ultrasons pour la détection des objets. Un autre de leurs atouts réside dans la simplicité de leur installation, de leur prise en main et de leur maintenance. Le seul impératif étant de respecter un positionnement perpendiculaire par rapport à l'objet mesuré.

2.1 Avantages et limitations de la détection d'objets par capteurs à ultrasons

Avantages :	Limitations :	Exemples de solutions alternatives :
Utilisation possible dans de nombreux milieux et fluides Détection d'objets sans contact ni frottement, et indépendamment de leur couleur ou transparence mesures en temps réel Couverture de diverses longueurs de portée Faible propension aux défaillances Prise en main aisée Installation et maintenance faciles Solution économique	Ne convient pas à la détection des objets en matière insonorisante (p. ex. feutre, mousse, sable) Détection limitée des objets à arêtes vives ou de très petite taille Capacité limitée à repérer les objets qui se déplacent à grande vitesse Baisse de la précision des mesures en conditions acoustiques défavorables (p. ex. bruit, vent et pluie forts, humidité ambiante élevée) Nécessite une position et une orientation perpendiculaires spécifiques par rapport à l'objet à détecter	Capteurs laser Dispositifs de mesure de niveau radar Systèmes de caméras

Retrouvez ici les capteurs à ultrasons pour la détection d'objets :

Capteurs à ultrasons pour détection d'objets

Figure 1 - Capteur à ultrasons pour la détection des conducteurs de motos dans un parking

2.2 Détection d'objets – Exemple d'application :
Détection efficace des motos à la barrière d'accès d'un parking

Votre situation :

Dans un parking, en plus des voitures, les motos doivent être détectées efficacement au niveau des barrières d'accès. Jusqu'à présent, on a pu voir des barrières se fermer de façon inappropriée ou des erreurs de fonctionnement survenir, qui entraînaient des retards et des désagréments pour les visiteurs. De tels incidents doivent désormais appartenir au passé.

Notre solution :

Les capteurs optiques, tels que les barrières photoélectriques et les capteurs laser, montrent leurs limites lorsqu'ils doivent détecter des motos. En effet, la surface réduite et la garde au sol importante des deux-roues peuvent altérer la précision de la détection.

Les capteurs à ultrasons remédient à ce problème en repérant efficacement les motos dans de telles situations. En les associant à un relais temporisé, il est également possible de fixer un délai précis pour rabaisser la barrière, une fois que le véhicule n'est pas détecté par le capteur à ultrasons.

Les produits suivants vous permettent de mettre en place cette solution !

Capteur à ultrasons microsonic lcs+340/F/A

Voir le capteur

Relais temporisé multifonctions Selec 600XU-A-1-CU

Voir le relais

3. Les capteurs à ultrasons pour la mesure de niveau

Les capteurs à ultrasons sont aussi largement utilisés pour la mesure de niveau, car ils sont adaptés à la détection précise en temps réel de la plupart des fluides.

Les contenants à surface lisse, qui réfléchissent bien le son, comme ceux en métal ou en verre, offrent des conditions de mesure exceptionnelles. Seules les matières moussantes ou contenus poreux et les fluides à forte réflexion ou absorption sonore peuvent entraver les mesures.

Il est par ailleurs possible que des conditions acoustiques défavorables, comme de grandes variations de température, des vibrations ou du bruit, aient un impact sur les performances des capteurs à ultrasons. En dépit de ces limitations potentielles et maîtrisables, ces capteurs sont perçus comme une solution efficace pour des mesures de niveau précises dans divers secteurs industriels.

Peu d'autres capteurs sont capables de rivaliser avec le haut degré de souplesse et de variabilité des modèles à ultrasons pour ce type de mesures.

Grâce à leur fonctionnement sans contact, les capteurs à ultrasons ne touchent jamais la cible mesurée, prévenant ainsi toute contamination du fluide. Cette caractéristique les destine particulièrement aux applications des industries agroalimentaire et pharmaceutique, qui sont tenues de respecter des normes d'hygiène et de qualité très strictes.

L'absence de contact avec le fluide contribue également à éliminer toute usure et toute maintenance.

Ces capteurs brillent aussi par leur simplicité d'installation, dans la mesure où l'on respecte un positionnement perpendiculaire à l'objet ciblé, ainsi que par leur utilisation intuitive.

3.1 Possibilités et limites de la mesure de niveau par capteurs à ultrasons

Avantages :	Limitations :	Exemples de solutions alternatives :
Adapté à la majorité des fluides Précision élevée grâce à une mesure en temps réel Couverture de grands champs de mesure Fonctionnement sans contact ni usure Installation et maintenance faciles Économique	Mesure altérée par les liquides et matières en vrac insonorisants (p. ex. lubrifiants épais et fiouls lourds et visqueux, boue, gravier, sable fin, terre) ainsi que par les objets très réfléchissants Précision de mesure limitée par certaines conditions ambiantes externes (p. ex. contenants insonorisants, fortes variations de température) En règle générale, nécessite une orientation et un positionnement perpendiculaires au fluide	Capteurs de niveau Capteurs capacitifs Dispositifs de mesure de niveau radar Transmetteurs de pression

Vous trouverez ici des capteurs à ultrasons pour la mesure de niveau :

Capteurs à ultrasons pour la mesure de niveau

Capteurs de niveau par radar Staal Instruments et StaalCloud : une association performante pour la surveillance à distance

Figure 2 - Un capteur à ultrasons mesure le niveau sans nécessiter de connaissance en programmation

3.2 Mesure de niveau – Exemple d'application :
Pilotage de pompe automatisé sur base du niveau de remplissage

Votre situation :

Vous souhaitez déterminer et surveiller facilement le niveau de votre cuve, puits ou piscine ? Par ailleurs, la pompe de remplissage et de vidage doit se lancer automatique, quand c'est nécessaire ? Vos connaissances limitées ou inexistantes en programmation vous ont cependant empêché jusqu'à présent de concrétiser ce projet.

Notre solution :

Rassurez-vous ! La réalisation de vos ambitions ne demande aucune connaissance en programmation.

Il vous suffit de combiner un capteur à ultrasons avec un afficheur multifonctions équipé d'une sortie de commutation. Le capteur permet de détecter le niveau du fluide et de l'envoyer à l'afficheur sous forme de signal. Celui-ci interprète alors le signal de mesure et affiche pour vous la valeur de niveau en temps réel.

La sortie de commutation est nécessaire pour vous permettre de raccorder la commande de pompe souhaitée. Cette sortie vous offre également la possibilité, le cas échéant, de mettre en place de nombreuses autres applications automatisées, comme le pilotage d'électrovannes ou l'allumage et l'extinction d'éclairages.

Les domaines d'utilisation sont très variés.

Les produits suivants vous permettent de mettre en place cette solution !

Capteur à ultrasons
ifm electronic
UGT584

Capteur à ultrasons microsonic mic+340/D/TC

Voir le capteur

Afficheur avec entrée multifonctions WIKA 14110042 - DI32-1

Voir l'afficheur

4. Utilisation de capteurs à ultrasons pour la mesure de distance

Comparés aux solutions classiques, tels que les capteurs laser, les dispositifs à ultrasons constituent une alternative plus économique pour la mesure de distance. Ils permettent de réaliser des mesures précises en temps réel sur des plages de distance variées et sont parfaits pour la détection des objets dotés d'une surface en matière lisse et acoustiquement réfléchissante, comme le métal ou le verre, ainsi que pour les liquides réfléchissants, tels que l'eau et l'huile.

La mesure de distance s'effectue sans contact, ce qui réduit l'usure au minimum. L'absence de contact mécanique avec l'objet détecté permet de maîtriser les coûts et efforts d'entretien et de maintenance. Ceux-ci se limitent à des contrôles fonctionnels de routine et au nettoyage régulier du capteur, afin d'éviter que saleté et dépôts ne viennent impacter la détection.

Les capteurs à ultrasons n'atteignent leurs limites que lorsque des facteurs acoustiques externes défavorables, comme la pluie forte, le vent, les variations de température ou une humidité ambiante élevée, entrent en ligne de compte. Dans ces cas, des écarts de mesure peuvent apparaître.

Les objets et fluides à forte absorption sonore, tels que la mousse ou les surfaces poreuses, peuvent constituer des défis pour ces capteurs et nécessiter des solutions alternatives.

Un autre avantage des capteurs à ultrasons est leur facilité d'installation, qui requiert uniquement une orientation perpendiculaire et un chemin sans obstacle jusqu'à la cible à détecter.

4.1 Avantages et limites des capteurs à ultrasons pour la détection de distance

Avantages :	Limitations :	Exemples de solutions alternatives :
Compatibilité avec de nombreux objets et fluides Détection efficace en temps réel Couverture de larges champs de distances Fonctionnement sans contact et donc sans usure Installation et maintenance faciles Solution économique	Imprécisions de mesure en cas d'objets très réfléchissants ou de cibles à forte absorption sonore (p. ex. mousses, feutre, blocs de béton poreux) Possibles écarts de mesure en cas de conditions acoustiques défavorables (p. ex. vent/pluie/bruit forts, grandes variations de température, humidité ambiante élevée, présence de blocs de béton) Détection limitée pour les objets à vitesse de déplacement élevée Nécessite un placement exactement perpendiculaire et sans obstacle par rapport à l'objet à détecter	Capteurs laser Barrières/cellules photoélectriques Capteurs capacitifs Dispositifs de mesure de niveau radar Systèmes de caméras

Vous trouverez ici des capteurs à ultrasons pour la mesure de distance :

Capteurs à ultrasons pour la mesure de distance

Figure 3 - Alternative au capteur de distance : le capteur à ultrasons

4.2 Mesure de distance – Exemple d'application :
Assistant de marche arrière pour le chargement des camions

Votre situation :

Pour les chauffeurs de camions, avoir une bonne visibilité vers l'arrière est souvent un défi, ce qui peut s'avérer particulièrement difficile pour la conduite en marche arrière. Ce problème a justement provoqué des accidents ou des dégâts au moment du chargement.

Ce ne doit pas rester le cas. Toutefois, vous n'avez pas besoin d'attendre qu'un grand nombre de camions soient équipés de coûteux assistants de recul pour mettre en œuvre une solution plus économique.

Notre solution :

Pour améliorer les manœuvres en marche arrière, vous pouvez utiliser des capteurs à ultrasons comme assistants de recul. Ils s'installent le long du quai de chargement et mesurent avec précision l'écartement entre le véhicule et le quai. Les données sont ensuite transmises en temps réel, par exemple à une colonne de signalisation.

Cette colonne de signalisation peut alors donner une indication visuelle de la distance au conducteur. Une lampe verte pourra p. ex. signaler que l'écartement est bon, tandis qu'une lumière rouge indiquera que le camion est trop près du quai. Si la colonne est équipée d'un indicateurs acoustique, les différentes zones peuvent également être marquées par un signal sonore.

Les produits suivants vous permettent de mettre en place cette solution !

Capteur à ultrason microsonic mic+600/IU/TC

Voir le capteur

Colonne de signalisation Eaton 171424 - SL7-100-L-RG-24LED

Voir la colonne de signalisation

Complétez votre équipement :

Équerre de montage Eaton 171446 - SL7/4-FW

Relais de couplage PHOENIX 2903370 - RIF-0-RPT-24DC/21

Module de signalisation acoustique Eaton 171281 - SL7-AP24

5. Perspectives : autres utilisations potentielles des capteurs à ultrasons

Figure 4 - Exemples de domaines d'utilisation des capteurs à ultrasons

Nous vous avons décrit quelques exemples qui vous ont familiarisé avec l'utilisation des capteurs à ultrasons. Ceux-ci ne vous donnent cependant qu'un petit aperçu du potentiel que renferment ces appareils. L'étendue des utilisations possibles est quasi illimitée. Voici un avant-goût des tâches que vous pouvez réaliser à l'aide de capteurs à ultrasons :

Mesure de diamètres, notamment, de tuyaux, câbles ou objets cylindriques
Mesurage d'objets, en hauteur et en largeur
Détection de bords, sur les objets plats, pour des positionnements exacts dans les process de fabrication
Contrôles de rupture de câbles dans les industries lourdes, le transport maritime ou pour renforcer la sécurité des ascenseurs
Positionnement de robots dans les technologies médicales ou l'automatisation de la fabrication
Utilisation sur les extrudeuses de films plastiques pour assurer une épaisseur et une qualité parfaites
Surveillance de supports de chargement et conteneurs de transport pour assurer la sécurité de la cargaison

Les exemples cités mettent en lumière l'énorme polyvalence et la large palette d'utilisations des capteurs à ultrasons.

Des tests de présence dans une multitude de scénarios jusqu'au contrôle de la qualité de divers matériaux : la variabilité de ces capteurs s'exprime à travers une large palette d'applications. La souplesse d'utilisation des capteurs à ultrasons ne connaît pratiquement pas de limite.

Détection d'objets, mesure de niveau ou de distance : les capteurs à ultrasons sont de véritables touche-à-tout, adaptés à des applications aussi nombreuses que variées. La meilleure solution n'est pas toujours la plus chère. Jugez de la grande souplesse que peuvent vous offrir les capteurs à ultrasons économiques. Vous connaissez désormais leurs limites, mais aussi leur vaste potentiel, qui vous permettra de répondre à vos besoins par des solutions originales, sans devoir recourir à des produits classiques et souvent coûteux. Découvrez les utilisations possibles des capteurs à ultrasons pour vos projets et révolutionnez dès aujourd'hui vos procédés de mesure !

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Utilisations possibles des capteurs à ultrasons

1. Où sont employés les capteurs à ultrasons ?

1.2 Trois utilisations possibles pour les capteurs à ultrasons

2. Capteurs à ultrasons pour détection d'objets

2.1 Avantages et limitations de la détection d'objets par capteurs à ultrasons

2.2 Détection d'objets – Exemple d'application : Détection efficace des motos à la barrière d'accès d'un parking

Votre situation :

Notre solution :

3. Les capteurs à ultrasons pour la mesure de niveau

3.1 Possibilités et limites de la mesure de niveau par capteurs à ultrasons

3.2 Mesure de niveau – Exemple d'application : Pilotage de pompe automatisé sur base du niveau de remplissage

Votre situation :

Notre solution :

4. Utilisation de capteurs à ultrasons pour la mesure de distance

4.1 Avantages et limites des capteurs à ultrasons pour la détection de distance

4.2 Mesure de distance – Exemple d'application : Assistant de marche arrière pour le chargement des camions

Votre situation :

Notre solution :

5. Perspectives : autres utilisations potentielles des capteurs à ultrasons

2.2 Détection d'objets – Exemple d'application :
Détection efficace des motos à la barrière d'accès d'un parking

3.2 Mesure de niveau – Exemple d'application :
Pilotage de pompe automatisé sur base du niveau de remplissage

4.2 Mesure de distance – Exemple d'application :
Assistant de marche arrière pour le chargement des camions