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Capteurs Et Transmetteurs
Capteurs Et Transmetteurs
Capteurs Et Transmetteurs
Un signal est dit analogique si l'amplitude de la grandeur physique le représentant peut prendre
une infinité de valeurs dans un intervalle donné.
Signal continu : C'est un signal qui varie 'lentement' dans le temps : température,
débit, niveau.
Forme : C'est la forme de ce signal qui est important : pression cardiaque,
chromatographie, impact.
Fréquentiel : C'est le spectre fréquentiel qui transporte l'information désirée : analyse
vocale, sonar, spectographie.
Tout ou rien (TOR) : Il informe sur un l'état bivalent d'un système. Exemple : une
vanne ouverte ou fermée.
Train d'impulsion : Chaque impulsion est l'image d'un changement d'état. Exemple :
un codeur incrémental donne un nombre fini et connu d'impulsion par tour.
Echantillonnage : C'est l'image numérique d'un signal analogique. Exemple :
température, débit, niveau.
2. Le capteur
2.1. Définition
Un capteur est un organe de prélèvement d'information qui élabore à partir d'une grandeur
physique, une autre grandeur physique de nature différente (très souvent électrique). Cette
grandeur représentative de la grandeur prélevée est utilisable à des fins de mesure ou de
commande.
Fonctionnant en générateur, un capteur actif est généralement fondé dans son principe sur un
effet physique qui assure la conversion en énergie électrique de la forme d'énergie propre à la
grandeur physique à prélever, énergie thermique, mécanique ou de rayonnement.
Il s'agit généralement d'impédance dont l'un des paramètres déterminants est sensible à la
grandeur mesurée. La variation d'impédance résulte :
Caractéristique
Grandeur mesurée Type de matériaux utilisé
électrique sensible
Température Résistivité Métaux : platine, nickel, cuivre ...
Très basse
Constante diélectrique Verre
température
Flux de
rayonnement Résistivité Semi-conducteur
optique
Résistivité Alliage de Nickel, silicium dopé
Déformation Perméabilité
Alliage ferromagnétique
magnétique
Matériaux magnéto résistants :
Position (aimant) Résistivité
bismuth, antimoine d'indium
Humidité Résistivité Chlorure de lithium
L'impédance d'un capteur passif et ses variations ne sont mesurables qu'en intégrant le capteur
dans un circuit électrique, par ailleurs alimenté et qui est son conditionneur.
Pour des raisons de coût ou de facilité d'exploitation on peut être amené à utiliser un capteur,
non pas sensible à la grandeur physique à mesurer, mais à l'un de ses effets. Le corps
d'épreuve est le dispositif qui, soumis à la grandeur physique à mesurer produit une grandeur
directement mesurable par le capteur.
2.5. Capteur intégré
C'est un composant réalisé par les techniques de la microélectronique et qui regroupe sur un
même substrat de silicium commun, le capteur à proprement dit, le corps d'épreuve et
l'électronique de conditionnement.
3. Le Transmetteur
C'est un dispositif qui converti le signal de sortie du capteur en un signal de mesure standard.
Il fait le lien entre le capteur et le système de contrôle commande.
Le couple capteur+transmetteur réalise la relation linéaire suivante entre la grandeur mesurée
et le signal de sortie :
3.2. Paramètrage
Le décalage de zéro, c'est la valeur de la grandeur mesurée quand la sortie du signal est à 0%.
3.4.1. Le transmetteur
Les transmetteurs 4 fils (actifs) qui disposent d'une alimentation et qui fournissent le
courant I. Leur schéma de câblage est identique à celui des régulateurs :
Les transmetteurs 3 fils (actifs) sont des transmetteur 4 fils, avec les entrées moins
reliées :
Les transmetteurs 2 fils (passif) qui ne disposent pas d'une alimentation et qui
contrôle le courant I fournie par une alimentation externe. Leur schéma de câblage est
généralement le suivant :
Transmetteur 2 Organe de
Récepteur Entrée mesure du régulateur Enregistreur
fils réglage
Transmetteur 4 Sortie commande du Alimentation 24
Générateur
fils régulateur V
1. Chercher le nombre de boucle de courant. (Il y a deux fois plus de boucle de courant
que de boucle de régulation)
2. Pour chaque boucle, faire la liste de l'instrumentation mise en oeuvre.
3. Dans chaque liste, déterminer l'élément générateur.
4. Relier les éléments de chaque liste suivant le schéma de principe d'une boucle de
courant.
4. Le transmetteur "intelligent"
Le microcontrôleur permet :
4.3. Paramétrage
Si le transmetteur intelligent apporte plus de fonctions, il est aussi plus difficile à paramètrer.
On trouve en général les paramètres suivants (en bleu) :
5.2. Températures
5.3. Environnement
Le transmetteur doit être en mesure de fonctionner dans des environnements où règne un taux
d'humidité relative de 0 à 100%.
Le fluide du procédé et le milieu ambiant doivent être pris en compte au titre de leur éventuel
caractère corrosif. Par exemple, les transmetteurs utilisés sur les plates-formes d'exploitation
pétrolière offshore sont soumis à l'action corrosive de l'eau de mer. Autre exemple : un
transmetteur monté sur un circuit de vapeur ou d'eau de refroidissement au voisinage d'acides
ou de bases qui tendent à s'évaporer dans l'atmosphère. Les applications ci-dessus ont un
fluide de procédé non corrosif, mais opèrent dans un milieu ambiant hautement corrosif.
Les normes nationales des Etats membres de la Communauté Economique Européenne (CEE )
sont depuis 1978 les normes unifiées éditées par le CENELEC (Comité Européen de
Normalisation Electrotechnique).
Les règles de construction et d'épreuves des matériels électriques sont contenus dans les
normes Européennes (CENELEC) suivantes :
La zone 0 :
Zone dans laquelle un mélange explosif de gaz, de vapeur ou de poussière est présent en
permanence.
La zone 1 :
Zone dans laquelle un mélange explosif de gaz, de vapeur ou de poussière est susceptible de se
former en service normal de l'installation.
La zone 2 :
Zone dans laquelle un mélange explosif de gaz, de vapeur ou de poussière ne peut apparaître
qu'en cas de fonctionnement anormal de l'installation (fuites ou négligences d'utilisation).
L'expression boîtier antidéflagrant désigne un boîtier pour appareillage électrique qui est
capable de résister sans dommage à une explosion d'un gaz ou d'une vapeur susceptible de se
produire à l'intérieur du boîtier.
Suite à l'explosion du gaz ou de la vapeur à l'intérieur du boîtier, celui-ci ne doit pas générer à
l'extérieur du boîtier des étincelles ou des flammes susceptibles d'enflammer le gaz ou la
vapeur présente autour du boîtier.
Pour rendre un système antidéflagrant, le boîtier doit être capable de résister à une explosion et
le système doit être installé conformément au code national de l'électricité pour les zones
dangereuses.
Les équipements et câblages en sécurité intrinsèque sont incapables de libérer une énergie
électrique suffisante, dans des conditions normales ou anormales, pour susciter l'inflammation
d'un mélange atmosphérique dangereux spécifique.
Par conditions anormales, on entend notamment les dommages accidentels à toute partie de
l'équipement ou du câblage, de l'isolant, ou toute panne de composants électriques, application
d'une surtension, opérations de réglage et d'entretien et autres conditions similaires.
La symbolisation indique, par une lettre dans un cercle, chaque fonction du capteur.
Exemples :
Dans certain cas, la mesure du capteur sera corrigé pour compenser les effets des grandeurs
d'influence. On sera amener alors à représenter sur le schéma TI ces différentes opérations. Le
schéma suivant représente une mesure de débit avec compensation de température et de
pression.
7. Bus de terrain
Comme dans le reste de l'industrie, les capteurs analogiques laissent la place de plus en plus
aux capteurs numériques. Dans un premier temps ceci c'est matérialisé par l'apparition des
transmetteurs intelligents. Aujourd'hui, on se rapproche de plus en plus d'une architecture en
réseaux des capteurs ; le bus de terrain.