Module de pression différentielle adapté à vos besoins

Module de pression
différentielle adapté à
vos besoins
Régulateur de débit résistant aux surpressions, d’emploi souple grâce à la
numérisation
par ingénieur électricien diplômé ETS
Dès la phase de la conception du produit, une coopération
étroite par ex. entre un fabricant de composants et un fabricant d’appareils de mesure permet d’aboutir à des solutions
nettement optimisées. La souplesse offerte par les deux
concepteurs, ajoutée au traitement numérique du signal, est
du plus haut intérêt, comme le montre l’exemple ci-après
d’un module de mesure de pression différentielle, lorsque le
montage est souvent utilisé par un régulateur de débit spécialement adapté aux besoins d’une technique de mesure
de processus particulière.
Régulateur de débit Bürkert en action
Le traitement de surface de tôles nécessite un système
de pulvérisation permettant le dosage extrêmement précis
Druckmesstechnik ont été de la plus grande utilité. «Avec la
des lubrifiants. Cette application avait été retenue pour la
série PD-39X, nous avions déjà présenté un transmetteur
mise au point d’un régulateur de débit série piloté de fabri-
de pression différentielle capable de satisfaire aux exigen-
cation Bürkert dans le cadre d’un projet pilote. Les capteurs,
ces les plus importantes, notamment en matière de capacité
l’électronique de réglage, l’actionneur et les autres inter-
de surcharge, et qui plus est disponible au catalogue», se
faces électriques habituelles devaient être logés dans un
souvient Wolfgang Braun, directeur de la filiale.
boîtier très compact conçu pour assurer un fonctionnement
fiable de longue durée comme souvent requis en technique
de mesure de processus.
Transmetteur de différence de pression ou de pression
différentielle
Mesure du débit par la pression différentielle
Sur les transmetteurs de pression différentielle classiques,
les deux côtés d’une membrane de mesure sont portés à
Pour des raisons de robustesse liée à l’environnement de
la pression du fluide ambiant. Avec des plages de mesure
processus et de sûreté d’exploitation générale, le choix
typiques de 500 mbar et des pressions système pouvant
s’est porté sur une mesure du débit à partir de la chute de
atteindre 10 bars, la disparition unilatérale de la pression
pression constatée au passage d’un diaphragme calibré,
appliquée pouvait entraîner une surcharge d’un facteur
et ceci par utilisation de deux capteurs de pression indivi-
20 de la membrane. La détection d’une telle anomalie ne
duels. A ce stade de l’étude, les bons contacts déjà noués
peut être assurée sans mesures constructives complexes
avec la filiale allemande de l’entreprise suisse Keller AG für
et donc coûteuses, avec pour conséquence la destruction
- August 2013 -
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Coupe transversale sChématique d’un régulateur de débit (lFC)
inéluctable du transmetteur. Les spécialistes des systèmes
de contrôle de débit de chez Bürkert voulaient exclure de
tels risques et étaient donc très intéressés par un module de
mesure de la différence de pression.
Les transmetteurs de pression différentielle fonctionnent
avec deux capteurs de pression au silicium, encapsulés
et spécialement sélectionnés, montés à une distance de
20 mm environ l’un de l’autre. Ils injectent leurs signaux
Connecteur de valeur de
consigne, de valeur réelle, de
tension d’alimentation, etc.
Electronique de régulation
Vanne proportionnelle
Connecteur du bus local
Capteur de débit
Boîtier de base en inox
Entrée du fluide avec
filtre intégré
de sortie respectifs sur les entrées d’un microprocesseur
Xemics dont la capacité de calcul, après une confortable
conversion A/N 16 bits, permet d’éliminer largement par des
algorithmes mathématiques toutes les non-linéarités et in-
sortie analogique en fonction de la plage requise pour le
fluences de la température reproductibles. Grâce à ce pro-
signal d’entrée (différence de pression).
cédé, Keller obtient sur ses transmetteurs de différence de
pression une bande d’erreur globale meilleure que ±0,1 %
A l’issue des entretiens menés entre Keller et Bürkert et
PE sur des plages de températures étendues. Le signal de
l’exécution de nombreux essais, il a été conclu une conven-
sortie analogique du module est actualisé au rythme de 200
tion de fourniture de modules de mesure de différence de
fois par seconde et fournit donc une bonne réserve de dyna-
pression répondant aux spécifications élaborées en com-
mique pour la suite du processus. Une règle empirique veut
mun. Depuis, les régulateurs de débit (Liquid Flow Controller)
que la plage de mesure de ce type de mesure de pression
ainsi conçus fonctionnement en continu dans les applica-
différentielle doit correspondre à environ 20% de la pression
tions les plus diverses.
relevée en amont.
Le raccordement mécanique des capteurs de pression à la
Outre les signaux analogiques normalisés de 4…20 mA et
canalisation principale du régulateur de débit s’effectue pour
0…10 V, le processeur est également pourvu d’une sor-
chacun d’eux par un capillaire à purger selon un processus
tie numérique RS485. Cette interface permet aussi entre
de rinçage défini, tube qui sert également de filtre passe-bas
autres la transmission de valeurs de température et de pres-
pour les pointes de pression. Tous les éléments au contact
sion relevées par chacun des capteurs et non pas seule-
du fluide à mesurer (à l’exception des joints d’étanchéité)
ment les valeurs de différence de pression. La numérisation
sont réalisés en acier inoxydable.
permet d’adapter de manière souple la plage du signal de
Principe fonctionnel du relevé de valeurs de mesure :
la mesure s’effectue selon
le procédé de pression
différentielle. Un diaphragme
monté dans la canalisation
principale provoque lors de
l’écoulement d’un fluide une
chute de pression détectée
et mesurée par le capteur
de pression différentielle
présent. Le capteur de
pression différentielle délivre
un signal de mesure précis
et compensé en température
à partir duquel s’effectue le
calcul du débit.
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Intégration
Les régulateurs de débit Bürkert utilisés comme équipements de mesure de processus sont fabriqués à la demande
une viscosité analogue au fluide de processus à réguler),
pour une utilisation spécifique déterminée par le client. Avec
les données de calibration mémorisées dans le processeur
seulement trois transmetteurs de pression équipés diffé-
du transmetteur de pression différentielle peuvent ainsi faire
remment, il est possible de réguler en fonction de la pres-
l’objet d’un nouveau paramétrage intégral. Ceci autorise un
sion régnant en amont des valeurs de débit finales situées
étalonnage adapté au cas par cas aux processus du client
entre 0,9 l/h et 36 l/h. L’étalonnage fin des plages de mesure
et constitue donc une solution optimale pour de nombreux
est assuré par des diaphragmes calibrés spéciaux intégrés
utilisateurs.
à la canalisation d’écoulement, la différence visée entre
la pression d’entrée et la pression se situant typiquement
autour de 500 mbar.
Résumé/Perspectives
Enfin, les concepteurs de Keller ont adapté d’autres détails
Deux spécialistes, l’un de la régulation de débit, l’autre de
pour répondre à la demande de leur client : c’est ainsi que
la mesure de pression, ont pu apporter par leur coopéra-
le format de livraison de la platine souple, avec les détails
tion constructive une réponse très concrète à une demande
des branchements électriques et la fixation mécanique,
très spécifique émanant du client. Le traitement du signal
a aussi été spécifié en commun, tout comme le signal de
par le microprocesseur du transmetteur de pression diffé-
sortie au débit nominal qui, avec ses 2,5 V, diffère à présent
rentielle Keller qui fonctionne avec deux capteurs de pres-
nettement de celui des équipements classiques figurant au
sion a considérablement simplifié son intégration dans un
catalogue.
régulateur de débit fiable destiné à un fonctionnement en
processus continu et a permis la réalisation de toute une
Le traitement numérique du signal et l’interface numérique
série de fonctions additionnelles. Pour un nombre impor-
du microprocesseur délivrent des signaux de capteurs in-
tant d’applications, ce module se révèle nettement supér-
dividuels pour la pression d’entrée et la pression de sortie
ieur aux transmetteurs de pression différentielle classiques
qui peuvent être utilisés en interne pour le pilotage du régu-
à membrane unique, notamment en matière de résistance
lateur de débit afin de fixer des valeurs limites, de détecter
aux surcharges. La numérisation du traitement du signal
des surcharges ou de réaliser d’autres fonctions de diag-
du capteur offre pour toutes les applications spécifiques au
nostic. Lors de la calibration de la mesure de débit (qui se fait
client toute une série d’avantages qui contribuent nettement
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à améliorer le bilan des coûts globaux.
habituellement avec de l’eau ou avec un liquide présentant
Module à double capteur
KELLER série PD-9 FLX,
avec circuit électronique
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