GPA668 Capteurs et actionneurs cours #6

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1 GPA668 Capteurs et actionneurs cours #6 Aujourd hui: Les chaînes de mesures 2 Équipements usuels Procédé et variable mesurée Capteur Souvent dans le même boîtier Conditionneur de signal Amplificateur d'instrumentation Transmetteur 4-20mA Équipements usuels Équipements usuels Équipements usuels Procédé et variable mesurée Capteur Souvent dans le même boîtier Conditionneur de signal Amplificateur d'instrumentation Transmetteur 0-10V Équipements usuels

2 courant 3 Le transmetteur prend un signal du capteur, et l adapte en sortie sur une échelle bien précise. La sortie d un transmetteur est habituellement linéaire et à plage finie. Exemple : permets de prendre une lecture de 0 C à 100 C et de l exprimer en un courant 4-20mA température 4 Côté du capteur + - Équipement avec une entrée 1-5V + Branchement d un transmetteur mA a) Transmetteur 2 fils R - Trois configurations de transmetteurs 4-20mA sont disponibles sur le marché. Nous retrouvons : Côté du capteur - + Équipement avec une entrée 1-5V le transmetteur deux fils ou autoalimenté; le transmetteur trois fils; le transmetteur quatre fils. 4-20mA b) Transmetteur 3 fils R Côté du capteur + + Alimentation mA + - Équipement avec une entrée 1-5V 250 R c) Transmetteur 4 fils

3 courant 5 La calibration d un transmetteur est nécessaire et doit être faite de manière périodique en suivant les recommandations du fabricant au minimum température sortie S input Z ( y mx b) 6 Résistance maximum d une boucle de courant à la sortie d un transmetteur. Charge Alimentation maximale de +36 V (tension minimale de fonctionnement du transmetteur: 12V) 1250R 1000R R max Va Vt min 20mA 750R 650R 500R 250R Rmax est la charge maximale; V a : la tension de l alimentation; V tmin : la tension minimale de fonctionnement du transmetteur. 5v Tension d'alimentation (v) Vtmin = 12v Alimentation = +25v Vtmax = 36v Pour une alimentation de 25v, la charge maximale est de: Rmax = 25v - 12v = 650R 20mA

4 7 Conversion des formats rpm échelon échelons rpm rpm ma 8 Conversion des formats et effet des adaptations.

5 9 Exprimer dans une échelle valable permet au programmeur de correctement travailler avec le système IN Valeur lue InRawMax InEUMax Valeur à l échelle OUT InRawMin InEUMin 10 Ajustement des bits si le registre de destination est plus grand Polarité 0 = + 12 bits bits X X X

6 11 12 Les erreurs déjà abordées dans le cours. L erreur absolue L erreur relative Classe de précision (CP) Erreur de mesure ou de lecture Erreurs d étalonnage des instruments Erreurs de montage des instruments Erreurs causées par l alimentation : la précision dépend de la qualité de l alimentation Erreurs de finesse : le capteur perturbe ou ne perturbe pas la grandeur à mesurer Erreurs de résolution : La plus faible variation du signal détectable par l instrument. Erreurs causées par les signaux parasites Erreurs de reproductibilité Erreurs de répétabilité

7 13 La relation entre les erreurs d un système peut être trouvée par une série de Taylor 14 La sommation de signaux C A B C C A B A C B Exemple: T moy T T T C A B T T T T T T T moy moy moy moy T1 T2 T3 T T T Tmoy 3

8 15 La soustraction de signaux C A B C C A B A C B Exemple: T T T 1 2 C A B T T T T T 1 2 T1 T2 T T T La multiplication de signaux C AxB C C 1 C A B A B B A A B 2 C A B B A A B F mg Exemple: F F m g m F g F m g g m m g

9 17 Le diviseur de signaux C A / B C C 1 ( 2 C C C 2 C C A B A A B B A B 2 2 ) A B 2 A A B B A B 1 A 1 1 C A B A B B B B B B Comme pour la soustraction, l'erreur relative a tendance à s'accroître aussi pour un quotient, ce qui fait que l'on a tendance à éviter d'utiliser cet opérateur. 18 Approche pour une solution K x M g M f ( K, x, g) Laborieux si l on n a pas d outils de calcul puissant. Préférable de segmenter le problème en sous-équations

10 19 L erreur causée par un capteurtransmetteur y mx b y y 1 y m x x y y x m x 2 CP(%) y m x x m m x m m 100% puisque x 0 alors y m x 20 Exemple: Sortie m( T T ) mA Lu ref Sortie T T T 4 20mA Lu ref mt 4 Sortie m T Sortie m T T Lu ref

11 21 L erreur causée par un capteur passif SV EM r cc y x b x CP(%) Sr S 100% r Vcc Sr 1 y Sr x Vcc x Sr Vcc x EM EM EM x x x 22 L erreur causée par un module de conditionnement y mx b CP(%) m m 100% y y 1 y m x x y y x m x 2 y m x x m m x

12 23 e =? Erreur absolue 2.2 C⁰ Classe de précision 0.5% Classe de précision 0.2% y mx b z my b 24

13 25 Définir le gain naturel du procédé autour du point de travail voulu. Signal mesuré Signal appliqué G p signal mesuré signal appliqué % Définir le temps de réaction Définir le temps de la pente maximum 63,5% 2% td

14 27 Gain uniquement: Gain + intégral: Gain + intégral + dérivé: K K i p p 1 t G d p 1 0,9 t G T 3,33 t K i d p d d 1 1,2 t G T 2,0 t T d 0,5 t d d p p 28

15 29