Derrière une porte d’ascenseur qui refuse de se fermer, un portail qui s’arrête net ou un lave-linge qui bloque son cycle, on trouve presque toujours le même composant discret. Un capteur TOR ne mesure rien : il constate. Sa sortie ne connaît que deux positions, présence ou absence, et cette pauvreté délibérée fait toute sa fiabilité. L’abréviation signifie tout ou rien, formulation française d’une idée simple et durable.
Ce que recouvre exactement le tout ou rien
Un capteur transforme une grandeur physique en signal exploitable. Selon la nature de ce signal, trois familles se distinguent nettement, et les confondre conduit à des choix de matériel absurdes.
Le tout ou rien délivre un unique bit d’information. Le seuil est franchi ou il ne l’est pas, la pièce est là ou elle n’y est pas, le vérin est en fin de course ou non. Aucune nuance, aucune valeur intermédiaire, aucune unité de mesure. La sortie se raccorde directement sur une entrée logique d’automate, qui la lira comme un 0 ou un 1.
Le capteur analogique produit au contraire une grandeur continue, proportionnelle à ce qu’il observe. Les deux standards industriels historiques restent la tension de 0 à 10 volts et le courant de 4 à 20 milliampères, ce dernier ayant l’avantage de distinguer une valeur nulle d’un câble coupé, puisque zéro milliampère signale une rupture. Un convertisseur transforme ensuite cette grandeur en nombre, avec une résolution exprimée en bits, notion détaillée dans le codage en base 2.
Le capteur numérique, enfin, embarque son propre traitement et transmet une valeur déjà codée sur une liaison de communication. Il coûte davantage mais dialogue, s’auto-diagnostique et supporte des distances plus longues sans dégradation.
| Type de capteur | Information fournie | Câblage typique | Exemple d’usage |
|---|---|---|---|
| Tout ou rien | un bit, présent ou absent | deux ou trois fils | fin de course d’un vérin |
| Analogique | valeur continue | boucle de courant ou tension | niveau d’une cuve |
| Numérique | valeur codée | bus de communication | température d’un four |
Les grandes familles de détecteurs tout ou rien
L’interrupteur de position, souvent appelé fin de course, reste le plus ancien et le plus lisible. Un galet, un levier ou une tige subit un contact mécanique et bascule un jeu de lames métalliques. Robuste, lisible à l’œil nu, il souffre de l’usure inévitable des pièces mobiles et supporte mal les cadences très élevées.
Le détecteur inductif supprime le contact. Il crée un champ magnétique alternatif à l’extrémité de son nez ; l’approche d’une pièce métallique y induit des courants qui amortissent l’oscillation, ce que l’électronique interne interprète comme une détection. Sa portée se compte en millimètres, rarement au-delà de quelques centimètres, et il ne réagit qu’aux métaux, avec une sensibilité maximale pour l’acier.
Le détecteur capacitif repose sur une variation de capacité électrique entre son nez et l’environnement. Il repère aussi bien du bois, du verre, du plastique, un liquide ou une poudre, ce qui permet de contrôler le remplissage d’un réservoir à travers sa paroi. Cette polyvalence a une contrepartie : il se laisse perturber par l’humidité, la poussière et les dépôts, et demande un réglage de sensibilité soigneux.
Le détecteur photoélectrique utilise un faisceau lumineux, généralement infrarouge. Trois montages coexistent. Le système barrage sépare émetteur et récepteur de part et d’autre du passage et offre la plus grande portée ainsi que la meilleure immunité. Le système reflex renvoie le faisceau sur un catadioptre, ce qui simplifie le câblage. Le système à détection directe capte la lumière réfléchie par l’objet lui-même, solution compacte mais sensible à la couleur et à la matière de la cible.
Restent deux familles liées au magnétisme. Le capteur à effet Hall délivre un signal en présence d’un champ magnétique, sans aucune pièce mobile, ce qui lui donne une durée de vie considérable et une grande tolérance aux vibrations. L’interrupteur à lame souple, désigné par le sigle ILS, fonctionne sur un principe voisin mais purement mécanique : deux lames ferromagnétiques enfermées dans une ampoule de verre se collent l’une à l’autre sous l’effet d’un aimant. Simple et peu coûteux, il équipe la plupart des contacts d’ouverture de fenêtre.
| Famille | Ce qu’elle détecte | Portée usuelle | Pièce en mouvement |
|---|---|---|---|
| Interrupteur de position | contact mécanique | contact direct | oui |
| Inductif | métaux uniquement | quelques millimètres | non |
| Capacitif | presque toute matière | quelques millimètres | non |
| Photoélectrique | objet coupant un faisceau | jusqu’à plusieurs mètres | non |
| Effet Hall | champ magnétique | quelques millimètres | non |
| Lame souple | champ magnétique | quelques millimètres | oui, très légère |
Contact ouvert au repos, contact fermé au repos
Un détecteur se caractérise aussi par l’état de sa sortie en l’absence de cible. Le contact normalement ouvert, noté NO, laisse le circuit coupé au repos et le ferme à la détection. Le contact normalement fermé, noté NF, fait exactement l’inverse.
Ce choix paraît anodin, il ne l’est pas. Sur un circuit d’arrêt d’urgence ou de protection, la règle impose systématiquement un contact NF. Un câble arraché, une borne desserrée ou une alimentation perdue produisent alors le même effet qu’un appui sur le bouton, c’est-à-dire l’arrêt. Le principe porte le nom de sécurité positive : la panne du dispositif doit conduire à l’état sûr, jamais à l’état dangereux. Un contact NO placé au même endroit resterait muet en cas de rupture, et la machine continuerait de tourner.
Certains modèles proposent un contact inverseur unique qui fournit les deux informations, ou une sortie configurable par bouton, par fil de programmation ou par une simple rotation du corps du détecteur.
Logique NPN et logique PNP
Les détecteurs électroniques se raccordent le plus souvent avec trois fils : deux pour l’alimentation, un pour le signal. Reste à savoir vers quoi ce troisième fil commute lorsqu’il devient actif.
Une sortie NPN relie le fil de signal au pôle négatif de l’alimentation. La charge se retrouve donc branchée entre le plus et le capteur, et le courant part de l’entrée vers le détecteur. Une sortie PNP relie au contraire le fil de signal au pôle positif, la charge étant branchée entre le capteur et le zéro volt, le courant allant du détecteur vers l’entrée.
Le résultat logique est identique, seul le sens du courant diffère. La logique PNP domine largement les installations européennes, tandis que la logique NPN reste très présente sur les équipements conçus en Asie. Mélanger les deux sur une même carte d’entrées produit un comportement erratique, quand cela ne détruit pas purement et simplement l’entrée concernée. Vérifier ce point avant toute commande de remplacement évite une immobilisation inutile.
Une variante à deux fils existe, plus économique en câblage : le détecteur s’insère en série avec la charge, comme un interrupteur classique. Elle impose toutefois un courant résiduel permanent, faible mais non nul, qui peut suffire à maintenir une entrée sensible dans un état indéterminé.
Choisir un capteur TOR sans se tromper
Cinq questions suffisent à cerner le composant adapté, et les poser dans cet ordre évite les mauvaises surprises.
La première porte sur la matière de la cible. Un objet métallique autorise l’inductif, plus tolérant et moins cher. Un objet en plastique, en verre ou un liquide impose le capacitif ou l’optique. Un aimant déjà présent sur la pièce mobile rend l’effet Hall imbattable.
La deuxième concerne la distance. Un détecteur de proximité travaille à quelques millimètres et exige un montage mécanique précis, avec parfois une contrainte d’encastrement dans le support. Une détection à plusieurs mètres oriente d’office vers l’optique.
La troisième interroge l’environnement. Poussière, projections d’huile, copeaux, brouillard de lubrifiant ou lavage haute pression disqualifient certaines technologies et imposent un indice de protection élevé. Un optique encrassé cesse de voir bien avant qu’un inductif ne cesse de détecter.
La quatrième porte sur la cadence. Un contact mécanique s’use et plafonne à quelques cycles par seconde, alors qu’un détecteur statique encaisse plusieurs milliers de commutations par seconde sans faiblir.
La cinquième, enfin, touche à la fonction de sécurité. Dès que la détection protège une personne, le composant ordinaire ne suffit plus : il faut un dispositif conçu pour cet usage, câblé en logique de sécurité positive et contrôlé périodiquement. Un détecteur de production détourné en protection constitue une faute d’ingénierie, quelle que soit sa qualité intrinsèque.
Du portail de garage à la ligne d’assemblage
L’habitat en est truffé sans qu’on y prête attention. Le contact d’ouverture de porte du réfrigérateur, la détection de fermeture du hublot d’un lave-linge, la sécurité anti-pincement d’un portail motorisé, le compteur de tours d’un vélo relèvent tous du même principe. Un vantail qui refuse obstinément de se verrouiller signale plus souvent un détecteur encrassé ou désaligné qu’une panne de moteur.
L’industrie les emploie par centaines sur une seule machine : comptage de pièces sur convoyeur, contrôle de présence avant serrage, vérification de fin de course des vérins, détection de bourrage, position des portes de sécurité d’une cellule robotisée. Leur signal remonte vers un automate qui applique une logique combinatoire, puis parfois vers un réseau de supervision dont les mécanismes d’adressage rejoignent ceux décrits dans le fonctionnement d’un réseau informatique.
Un dernier détail technique mérite l’attention. Tout contact mécanique produit des rebonds au moment de la commutation, une série d’ouvertures et de fermetures parasites durant quelques millisecondes. Sans traitement, l’automate compterait plusieurs impulsions pour un seul passage. Un filtre antirebond, matériel ou logiciel, élimine ces artefacts en ignorant tout changement d’état survenant trop tôt après le précédent. Les détecteurs sans pièce mobile en sont naturellement exempts, argument sérieux dès que la cadence dépasse quelques dizaines de passages par seconde.
Le bit délivré par ces composants finit inévitablement dans un registre, où il rejoint sept de ses semblables pour former un octet lisible par le programme. Le rapport entre ces états logiques et les valeurs numériques manipulées ensuite se lit dans la conversion décimal binaire. Rien de plus élémentaire qu’un contact qui se ferme, rien de plus fondamental pour tout ce qui vient après.