Module de pression différentielle adapté à vos besoins

Dès la phase de la conception du produit, une coopération
étroite par ex. entre un fabricant de composants et un fabri-
cant 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 spé-
cialement adapté aux besoins d’une technique de mesure
de processus particulière.
Le traitement de surface de tôles nécessite un système
de pulvérisation permettant le dosage extrêmement précis
des lubriants. Cette application avait été retenue pour la
mise au point d’un régulateur de débit série piloté de fabri-
cation Bürkert dans le cadre d’un projet pilote. Les capteurs,
l’électronique de réglage, l’actionneur et les autres inter-
faces électriques habituelles devaient être logés dans un
boîtier très compact conçu pour assurer un fonctionnement
able de longue durée comme souvent requis en technique
de mesure de processus.
Mesure du débit par la pression différentielle
Pour des raisons de robustesse liée à l’environnement de
processus et de sûreté d’exploitation générale, le choix
s’est porté sur une mesure du débit à partir de la chute de
pression constatée au passage d’un diaphragme calibré,
et ceci par utilisation de deux capteurs de pression indivi-
duels. A ce stade de l’étude, les bons contacts déjà noués
avec la liale allemande de l’entreprise suisse Keller AG für
Régulateur de débit résistant aux sur-
pressions, d’emploi souple grâce à la
numérisation
Module de pression
différentielle adapté à
vos besoins
Druckmesstechnik ont été de la plus grande utilité. «Avec la
série PD-39X, nous avions déjà présenté un transmetteur
de pression différentielle capable de satisfaire aux exigen-
ces les plus importantes, notamment en matière de capacité
de surcharge, et qui plus est disponible au catalogue», se
souvient Wolfgang Braun, directeur de la liale.
Transmetteur de différence de pression ou de pression
différentielle
Sur les transmetteurs de pression différentielle classiques,
les deux côtés d’une membrane de mesure sont portés à
la pression du uide ambiant. Avec des plages de mesure
typiques de 500 mbar et des pressions système pouvant
atteindre 10 bars, la disparition unilatérale de la pression
appliquée pouvait entraîner une surcharge d’un facteur
20 de la membrane. La détection d’une telle anomalie ne
peut être assurée sans mesures constructives complexes
et donc coûteuses, avec pour conséquence la destruction
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par ingénieur électricien diplômé ETS
Régulateur de débit Bürkert en action

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
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-
uences de la température reproductibles. Grâce à ce pro-
cédé, Keller obtient sur ses transmetteurs de différence de
pression une bande d’erreur globale meilleure que ±0,1 %
PE sur des plages de températures étendues. Le signal de
sortie analogique du module est actualisé au rythme de 200
fois par seconde et fournit donc une bonne réserve de dyna-
mique pour la suite du processus. Une règle empirique veut
que la plage de mesure de ce type de mesure de pression
différentielle doit correspondre à environ 20% de la pression
relevée en amont.
Outre les signaux analogiques normalisés de 4…20 mA et
0…10 V, le processeur est également pourvu d’une sor-
tie numérique RS485. Cette interface permet aussi entre
autres la transmission de valeurs de température et de pres-
sion relevées par chacun des capteurs et non pas seule-
ment les valeurs de différence de pression. La numérisation
permet d’adapter de manière souple la plage du signal de
sortie analogique en fonction de la plage requise pour le
signal d’entrée (différence de pression).
A l’issue des entretiens menés entre Keller et Bürkert et
l’exécution de nombreux essais, il a été conclu une conven-
tion de fourniture de modules de mesure de différence de
pression répondant aux spécications élaborées en com-
mun. Depuis, les régulateurs de débit (Liquid Flow Controller)
ainsi conçus fonctionnement en continu dans les applica-
tions les plus diverses.
Le raccordement mécanique des capteurs de pression à la
canalisation principale du régulateur de débit s’effectue pour
chacun d’eux par un capillaire à purger selon un processus
de rinçage déni, tube qui sert également de ltre passe-bas
pour les pointes de pression. Tous les éléments au contact
du uide à mesurer (à l’exception des joints d’étanchéité)
sont réalisés en acier inoxydable.
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Coupe transversale sChématique d’un régulateur de débit (lFC)
Connecteur de valeur de
consigne, de valeur réelle, de
tension d’alimentation, etc.
Electronique de régulation
Vanne proportionnelle
Boîtier de base en inox
Connecteur du bus local
Capteur de débit
Entrée du uide avec
ltre intégré
Principe fonctionnel du re-
levé 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 uide 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.

Intégration
Les régulateurs de débit Bürkert utilisés comme équipe-
ments de mesure de processus sont fabriqués à la demande
pour une utilisation spécique déterminée par le client. Avec
seulement trois transmetteurs de pression équipés diffé-
remment, il est possible de réguler en fonction de la pres-
sion régnant en amont des valeurs de débit nales situées
entre 0,9 l/h et 36 l/h. L’étalonnage n des plages de mesure
est assuré par des diaphragmes calibrés spéciaux intégrés
à la canalisation d’écoulement, la différence visée entre
la pression d’entrée et la pression se situant typiquement
autour de 500 mbar.
Enn, les concepteurs de Keller ont adapté d’autres détails
pour répondre à la demande de leur client : c’est ainsi que
le format de livraison de la platine souple, avec les détails
des branchements électriques et la xation mécanique,
a aussi été spécié en commun, tout comme le signal de
sortie au débit nominal qui, avec ses 2,5 V, diffère à présent
nettement de celui des équipements classiques gurant au
catalogue.
Le traitement numérique du signal et l’interface numérique
du microprocesseur délivrent des signaux de capteurs in-
dividuels pour la pression d’entrée et la pression de sortie
qui peuvent être utilisés en interne pour le pilotage du régu-
lateur de débit an de xer des valeurs limites, de détecter
des surcharges ou de réaliser d’autres fonctions de diag-
nostic. Lors de la calibration de la mesure de débit (qui se fait
habituellement avec de l’eau ou avec un liquide présentant
une viscosité analogue au uide de processus à réguler),
les données de calibration mémorisées dans le processeur
du transmetteur de pression différentielle peuvent ainsi faire
l’objet d’un nouveau paramétrage intégral. Ceci autorise un
étalonnage adapté au cas par cas aux processus du client
et constitue donc une solution optimale pour de nombreux
utilisateurs.
Résumé/Perspectives
Deux spécialistes, l’un de la régulation de débit, l’autre de
la mesure de pression, ont pu apporter par leur coopéra-
tion constructive une réponse très concrète à une demande
très spécique émanant du client. Le traitement du signal
par le microprocesseur du transmetteur de pression diffé-
rentielle Keller qui fonctionne avec deux capteurs de pres-
sion a considérablement simplié son intégration dans un
régulateur de débit able destiné à un fonctionnement en
processus continu et a permis la réalisation de toute une
série de fonctions additionnelles. Pour un nombre impor-
tant d’applications, ce module se révèle nettement supér-
ieur aux transmetteurs de pression différentielle classiques
à membrane unique, notamment en matière de résistance
aux surcharges. La numérisation du traitement du signal
du capteur offre pour toutes les applications spéciques au
client toute une série d’avantages qui contribuent nettement
à améliorer le bilan des coûts globaux. █
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Module à double capteur
KELLER série PD-9 FLX,
avec circuit électronique