Projet 2 Thermocouples et RTDs Semaines 4, 5 Session 2 Métrologie 243-255-RA
Tables des matières 1 OBJECTIFS DE L ACTIVITÉ... 3 1.1 COMPÉTENCES VISÉES PAR L ACTIVITÉ... 3 2 ÉNONCÉ DE LA PROBLÉMATIQUE... 4 2.1 ÉTAPES DE RÉALISATION (RTD)... 4 2.2 ÉTAPES DE RÉALISATION (TC)... 4 3 RÉFÉRENCES ESSENTIELLES À CONSULTER... 5 4 ACTIVITÉS LIÉES AU PROJET... 5 4.1 EXERCICE THÉORIQUE... 5 4.2 LABORATOIRE 1... 5 4.3 LABORATOIRE 2... 5 4.4 ÉVALUATIONS... 5 5 PRODUCTIONS ATTENDUES... 6 6 ANNEXE 1 (CONTENU DU RAPPORT)... 6 6.1 ANNEXE 2 (CONVERTISSEUR V/I)... 6 6.2 ANNEXE 3 FICHE TECHNIQUE... 7 Page 2 sur 8
1 Objectifs de l activité À la fin de l activité, l étudiant sera capable de : 1. Utiliser un pont de Wheatstone pour des mesures de température en utilisant un capteur de type RTD; 2. Évaluer les performances d un capteur: i. Linéarité ii. Précision iii. Fidélité 3. Représenter graphiquement des mesures pour en interpréter les différentes erreurs et/ou distorsion; 4. Effectuer divers calculs de conversion d unités; 5. Nommer les propriétés des thermocouples et savoir les connecter; 6. Nommer les propriétés des RTD et savoir les connecter; 7. Chercher et trouver de l information technique. 1.1 Compétences visées par l activité o 0431 : Gérer et utiliser un poste de travail informatique en milieu industriel o 0435 : Résoudre des problèmes mathématiques en électronique industrielle o 0438 : Analyser le fonctionnement d un procédé o 043B : Régler le fonctionnement des appareils de la chaîne de mesure Page 3 sur 8
2 Énoncé de la problématique Comme vous êtes maintenant très à l aise avec les ponts de Wheatstone, on vous confie le mandat de mesurer la température avec un capteur de type RTD. Le capteur à votre disposition est un modèle HEL-717-T0 de Honeywell. Ce que vous avez à faire se résume très simplement : Transmettre un signal en COURANT 4 à 20mA qui correspond à la température et le lire avec un multimètre à l autre bout. Il faut donc passer d une variation de résistance (RTD), à une variation de tension et finalement à une variation de courant. Le traitement se fait donc en deux étapes. La conception du pont de mesure doit permettre l étalonnage. Il sera donc nécessaire d inclure des résistances variables. Au bout de la chaîne de mesure, c est-à-dire au multimètre, on veut lire 4 ma à 0 C et 20 ma à 100 C avec une résistance de charge appropriée aux bornes du multimètre. Pour tester et étalonner votre chaîne de mesure, vous utiliserez de la glace et de l eau au point d ébullition. Une fois votre pont complété et que votre chaîne de mesure fonctionne bien, vous songez à remplacer le capteur RTD par un thermocouple (TC) de type J. Dans ce cas, la mesure se fera encore avec un multimètre, mais en utilisant cette fois un transmetteur (commercial) 4-20 ma pour TC. 2.1 Étapes de réalisation (RTD) 1. Lire les informations à propos du capteur RTD à votre disposition. 2. Concevoir un point de Wheatstone. N oubliez pas qu il faut être capable d étalonner, donc il faut prévoir que certaines résistances seront être ajustables (potentiomètre). 3. Monter le convertisseur V/I et choisir la bonne résistance de charge. 4. Étalonner la chaîne de mesure. Les mesures à prendre sont 0C, 100C et température ambiante. 5. Évaluer la précision, la linéarité et le temps de réponse. 2.2 Étapes de réalisation (TC) 1. Rechercher les informations à propos d un TC type J. 2. Raccorder le transmetteur, le TC et le bloc d alimentation. 3. Choisir la bonne résistance de charge pour le multimètre. 4. Étalonner la chaîne de mesure. Les mesures à prendre sont 0C, 100C et température ambiante. 5. Évaluer la précision, la linéarité et le temps de réponse Page 4 sur 8
3 Références essentielles à consulter 1. BSATA, Abdalla, Instrumentation et automation dans le contrôle de procédés 2ie éd., les éditions Le griffon d Argile, Québec, 1994, 855 p. i. Pages 154 à 161 (Thermocouple) ii. Pages 164 à 168 (RTD) 2. «The temperature handbook - Canadian edition volume 2», Indianapolis, Curtis Publishing, 2006, 682 p. 4 Activités liées au projet 4.1 Exercice théorique Les sujets qui seront abordés sont : 1. Différences entre RTD et Thermocouple; 2. Convertisseur tension courant avec ajustements SPAN et ZERO. 3. Conception d un pont de Wheatstone pour un capteur RTD; 4.2 Laboratoire 1 Le laboratoire portera sur : 1. Réaliser le pont de Wheatstone et le convertisseur V-I. 2. Prise des mesures (RTD) et étalonnage. 4.3 Laboratoire 2 Le laboratoire portera sur : 1. Raccordement de TC et du transmetteur; 2. Prise des mesures (TC) avec transmetteur 4-20 ma; 4.4 Évaluations Évaluation pratique sommative: D une valeur de 10%. Rapport : D une valeur de 10% Page 5 sur 8
5 Productions attendues Le rapport de projet est à remettre le 21 février 2011, à 10 h. À moins d une entente contraire, les élèves n ayant pas remis leur rapport ne seront pas admis à l évaluation sommative. Le rapport doit être remis en format pdf par courriel électronique à l adresse : questionpourrym@gmail.com. Bien entendu, tout doit être fait en format électronique (Word, Excel, Eagle ou autres). 6 Annexe 1 (contenu du rapport) 1. Expliquer la différence entre RTD et TC a. Principe de fonctionnement; b. Avantages et inconvénients de chacun. 2. Schéma du pont de Wheatstone avec calcul des valeurs de tension Vm (réel) et des plages d ajustement du convertisseur V-I. 3. Procédure d étalonnage avec résultats des mesures avec le capteur RTD. 4. Mesures prises (RTD) avec le convertisseur tension courant et choix et justification du choix de la résistance de charge. a. Évaluation de la linéarité et de la précision; b. Quel est le temps de réaction? 5. Schéma de raccordement du Thermocouple (chaîne de mesure complète). 6. Mesures prises avec le TC et le transmetteur. Justification du choix de la résistance de charge au multimètre. a. Évaluation de la linéarité et de la précision; b. Quel est le temps de réaction? 6.1 Annexe 2 (convertisseur V/I) Voir site web : Fichier «convertisseur_v-i_zero_span.pdf» Ce convertisseur permet d ajuster la zéro et le «span» de la mesure. Attention à ne pas confondre avec le convertisseur utilisé pour le projet précédent. Page 6 sur 8
6.2 Annexe 3 Fiche technique Page 7 sur 8
Page 8 sur 8