Chaque TP est découpé en 4 parties : présentation, choix des éléments et montage de la chaîne de mesure ; réglage (ca- librage) de la chaîne ; étude
| Previous PDF | Next PDF |
[PDF] CAPTEURS - CHAINES DE MESURES
Pierre Bonnet - Master GSI - Capteurs Chaînes de Mesures 1 Notion de Mesure http://www esiee fr/~francaio/enseignement/version_ pdf /II_capteurs pdf
[PDF] Capteurs et chaines de mesures
Partie 2/ Chaîne de mesure Fiche 3 : Capteurs et chaines de mesures • La domotique regroupe l'ensemble des techniques de l'électronique, d'automatisme ou
[PDF] Elec - Chap 1 - Cours, examens et exercices gratuits et corrigés
Chapitre 1 - Chaîne de mesure 1 1 - Introduction Dans l'instrumentation moderne, on constate pratiquement que chaque équipement ou appareil de mesure
[PDF] COURS DE MESURE ET INSTRUMENTATION - ENIT
Sous sa forme la plus simple, la chaîne de mesure peut se réduire au capteur et à son conditionneur éventuel, associé à un appareil de lecture (par exemple, un
[PDF] Chapitre III : La mesure et les capteurs industriels
La chaîne de mesure analogique est constituée de l'ensemble des dispositifs, y compris le capteur, rendant possibles le traitement du signal mesuré et la
[PDF] Chaine de mesure
Mesures physiques 1ère année COURS DE MÉTROLOGIE I U T de Caen, décembre 2006 1/1 chaine_mesure doc PRINCIPE D'UNE CHAINE DE
[PDF] Capteurs et chaîne dacquisition - Eduscol
18 jui 2015 · Ils sont souvent intégrés à chaîne d'acquisition permettant à la grandeur mesurée d'être conditionnée afin que la mesure (ou signal de sortie)
[PDF] La Chaîne dinstrumentation : généralités Une chaîne d
Capteurs intelligents: On désigne par capteur intelligent l'ensemble de mesure suivant: Page 19 1- Deux méthodes fondamentales : - Le capteur fournit un signal
Travaux pratiques autour dune chaîne de mesure (de température
Chaque TP est découpé en 4 parties : présentation, choix des éléments et montage de la chaîne de mesure ; réglage (ca- librage) de la chaîne ; étude
[PDF] Capteurs et conditionneurs - LPSC
Description générale de la chaîne de mesure : Le capteur, le conditionneur, le filtrage, l'échantillonnage et la conversion A/N Les problèmes posés lors de la
[PDF] les capteurs exercices corrigés
[PDF] chaine de markov apériodique
[PDF] chaine de markov apériodique exemple
[PDF] chaine de markov reversible
[PDF] chaine de markov récurrente
[PDF] chaine de markov exemple
[PDF] chaine de markov irreductible exemple
[PDF] chaine de markov exercice corrigé
[PDF] chaine énergétique barrage hydraulique
[PDF] chaine énergétique d'une éolienne
[PDF] exercice corrigé centrale hydraulique
[PDF] chaine énergétique centrale thermique
[PDF] chaine énergétique pile
[PDF] chaine énergétique exercices
CETSIS'2005, Nancy, 25-27 octobre 2005
Travaux Pratiques autour d'une Chaîne de Mesure (de température) pour un Public de Licence Professionnelle Orientée AgroalimentaireJérôme MATHIEU
1,2 1LAIN, Univ. Montpellier II, Pl. E. Bataillon, CC 082, 34095 MONTPELLIER Cedex 5, mathieu@lain.univ-montp2.fr
2 IUT de Rodez pour CUFR J.F. Champollion, av. Europe, BP 3219, 12032 RODEZ Cedex 9RESUME Ces travaux pratiques sont donnés aux étudiants de la Licence Professionnelle " Gestion des mesures,
contrôles et capteurs dans les industries agroalimentaires ». La formation et le profil des étudiants sont présentés. Ces
travaux pratiques s'insèrent dans un ensemble de cours / TD / TP relatifs aux chaînes de mesure. Ils ont pour objectif de
préparer les étudiants au traitement global d'une chaîne de mesure, du montage à son utilisation en passant par son ré-
glage et son étude métrologique. Pour ces travaux pratiques, on envisage un découpage de l'étude des chaînes de me-
sure par rapport au contexte d'utilisation : celui du laboratoire, où les appareils manuels sont prépondérants, et celui du
site de production où les chaînes de mesure sont pilotées par des automates industriels. Ces deux contextes corres-
pondent à deux travaux pratiques menés coup sur coup de manière à faire le parallèle et à faire ressortir les différences.
Chaque TP est découpé en 4 parties : présentation, choix des éléments et montage de la chaîne de mesure ; réglage (ca-
librage) de la chaîne ; étude métrologique de la chaîne ; et utilisation de la chaîne dans un contexte métrologique (éta-
lonnage ou vérification). Les chaînes étudiées sont des chaînes de mesure de température. La conclusion récapitule les
intérêts qu'offre ces travaux pratiques dans la compréhension de l'ensemble du cours.Mots clés : chaîne de mesure, température, travaux pratiques, convertisseurs de température, API.
1 INTRODUCTION
1.1 Présentation de la Formation
Le Centre Universitaire de Formation et de Recherche (CUFR) Jean-François Champollion (www.univ-jfc.fr) propose sur le site de Rodez une Licence Profession- nelle intitulée " Gestion des mesures, contrôles et cap- teurs dans les industries agroalimentaires » Le public visé par cette formation est très varié. Cer- tains étudiants ont déjà une culture EEA, d'autres non et ont plutôt une culture agroalimentaire ou biotechno- logique. Parmi les notions abordées par la formation liées à l'EEA, sont abordées la métrologie, l'instrumentation et les capteurs, la commande des systèmes de produc- tion et le suivi de production.1.2 Contexte des Travaux Pratiques
Naturellement, la chaîne de mesure est un point clé de la formation. Nous avons opté pour une présentation destinée à tout public. Cette notion de chaîne de mesure est d'abord appré- hendée en cours par une décomposition en briques élémentaires (transducteur, conditionneur, transmet- teur, CAN, ...) permettant le passage du mesurande au résultat de mesurage. Chaque brique fait l'objet d'une description essentiellement conceptuelle (rôles) et as- sez peu technique. Du point de vue EEA, on ne s'attache qu'à décrire les grandes fonctions électroni- ques liées aux chaînes de mesure : conditionnement, amplification, isolation, conversion analogique / numé- rique, ... Chaque fonction est schématisée en nommantles principaux composants électroniques réalisant la fonction, mais sans entrer dans les détails des architec-
tures électroniques et de leur fonctionnement. Des travaux dirigés viennent compléter cette première approche par une analyse de documents techniques de différentes références (capteur, convertisseur, instru- ment, ...) afin d'entraîner l'étudiant à identifier les dif- férentes briques. L'identification permet de : - comprendre la place de la référence dans une chaîne de mesure complète ; - trouver les références à ajouter pour finaliser une chaîne de mesure ; - déterminer les paramètres importants d'une fi- che technique par rapport aux rôles de la réfé- rence ; - déjouer certaines techniques marketing ; - etc. L'étape suivante, l'objet de l'article, consiste, sous forme de travaux pratiques, à préparer l'étudiant au traitement global d'une chaîne de mesure. Il corres- pond au montage, au réglage ou calibration, à l'étude métrologique et enfin à l'utilisation de la chaîne de me- sure. Cette présentation globale permet d'offrir aux étudiants du recul, une vision plus générale de la chaîne de mesure. Elle permet aussi une mise en pers- pective des différents cours et TD traitant du sujet. Schématiquement, les chaînes de mesure sont utilisées dans deux principaux contextes différents : le labora- toire et le site de production. Ce découpage est impor- tant car, en pratique, en découle une différence de constitution des chaînes de mesure. Les briques élé- mentaires ne se présentent pas sous les mêmes formes. On effectue donc deux travaux pratiques avec le même type de chaîne de mesure : ici pour mesurer la tempéra- ture. Chaque TP est sensé être représentatif du contexte de référence. Afin de complexifier le travail des étu- diants, de diversifier les matériels utilisés et de pouvoirCETSIS'2005, Nancy, 25-27 octobre 2005
effectuer des comparaisons, les chaînes de mesure dans les deux TPs ne sont pas strictement identiques.1.3 Déroulement des Travaux Pratiques
Chaque TP se décompose en quatre étapes :
- montage de la chaîne de mesure à partir d'un ensemble de matériels disponibles répondant ou non aux besoins. Cette étape est une appli- cation directe des travaux dirigés. Elle impli- que la compréhension du rôle de chaque bri- que dans la production et l'acheminement de l'information du mesurande jusqu'au résultat de mesurage exploitable. Elle impose une lec- ture approfondie des documentations techni- ques ; - calibrage de la chaîne de mesure. Cette étape implique la compréhension des interactions de chaque brique dans la production du résultat de mesurage exploitable. Peu d'informations mais plus de réflexion sont nécessaires ; - étude métrologique de la chaîne de mesure ; - utilisation de la chaîne de mesure dans un but métrologique d'étalonnage ou de vérification. Les deux dernières étapes font plutôt référence aux cours et TD de métrologie. Par la suite, chaque TP fait l'objet d'un paragraphe dis- tinct dans lequel sont développées les différentes éta- pes au travers de différents sous-paragraphes.1.4 A propos de la Notion de Capteur
Dans la pratique, les termes normalisés [1] sont rare- ment employés à bon escient. Il me semble que le terme de " capteur » et ces multiples synonymes (sonde, détecteur, palpeur, ...) ne signifient plus grand chose d'autre qu'une boîte noire délivrant une valeur ou un signal faisant office de résultat de mesurage. Je préfère donc utiliser le terme de " transducteur » pour nommer la partie sensible (avec éventuellement le corps d'épreuve) c'est-à-dire ce qui correspond au " capteur » dans [1] (éventuellement composite [2]). J'utilise le terme de " capteur » pour nommer l'objet, la boîte noire. Cette " permutation » des définitions entre " capteur » et " transducteur » pourrait perturber les étudiants. Toutefois, ces choix sont expliqués en cours. Et il me semble que cela permet de lever bien des confusions lorsqu'il s'agit d'analyser des documentations techni- ques notamment.2 TRAVAUX PRATIQUES DANS UN
CONTEXTE DE LABORATOIRE
Dans le cadre du laboratoire, nous avons choisi une so- lution assez simple, modulaire, économique et ma- nuelle constituée de : - transducteur : résistance Pt 100 2 fils ; - conditionnement du signal et transmetteur : convertisseur de température Brodersen mo- dèle PXT-10-230 ; - multimètre analogique. Pourquoi ces choix ? Nous avons pu constater lors de visites d'entreprise dans la branche agroalimentaire que leurs laboratoires étaient équipés d'instruments de mesure. Ces instruments sont simples d'emploi. Mais pédagogiquement, ils n'apportent pas grand chose puisque l'intégralité de la chaîne de mesure est cachée à l'utilisateur. Nous utilisons toutefois un tel appareil dans le paragraphe 3.5 afin de montrer aux étudiants les avantages et inconvénients par rapport à une chaîne de mesure " éclatée ».2.1 Montage de la Chaîne de Mesure
Les étudiants doivent choisir les éléments pour répon- dre à la demande et faire le montage proprement dit. Le montage consiste à relier électriquement les différents éléments de la chaîne (cf. figure 1). Le convertisseur demande en plus une configuration à l'aide de shunts entre différents connecteurs. Ensuite, on branche les différentes alimentations électriques. température courant fig 1 : vue globale et modulaire de la chaîne de mesure de la température par Pt 100 Au niveau du conditionneur de signal, les étudiants ont accès à la documentation technique fournie par le fa- bricant, documentation où figure le schéma électroni- que suivant : fig 2 : schéma électronique du convertisseur de température pour Pt 100 (Brodersen PXT-10-230) Compte tenu du matériel dont nous disposons, les étu- diants doivent réaliser les câblages suivants : - le transducteur est connecté à Y2 et Y3 ; - un shunt est nécessaire entre Y1 et Y2 car le conditionneur est prévu pour fonctionner avec des transducteurs 3 fils ;CETSIS'2005, Nancy, 25-27 octobre 2005
- un shunt est réalisé entre Y3 et Z3 pour limi- ter l'étendue de mesure de -50 °C à +100 °C ; - le convertisseur autorise plusieurs types de sortie : en tension ou en courant. Pour diversi- fier les pratiques, nous imposons ici l'utilisation de la sortie courant 4-20 mA puisque seule la tension est utilisable dans leTP donné au paragraphe 4. Le multimètre,
avec un calibre 50 mA, est alors connecté àIout (+) et 0out (masse) ;
- le convertisseur dispose d'un transformateur lui permettant d'être directement alimenté en230 Vac. Cette alimentation est connectée à
A1 et A2. Il s'agit ici d'être extrêmement pru- dent car les connecteurs n'offrent pas de pro- tection aux électrocutions suffisante. Une thermorésistance comme la Pt100 étant un trans- ducteur passif, il est nécessaire d'apporter une source électrique pour obtenir un signal électrique. D'après le montage proposé (figure 2), la source est ici une source de courant. On constate également que le shunt entre Y1 et Y2 est indispensable car la source est reliée à Y1 et non à Y2. Dans le schéma figure 2, on reconnaît un transforma- teur pour convertir le 230 Vac en une tension continue pour les sources de courant. Aux bornes du transducteur, symbolisé par une résis- tance, on recueille une tension qui est ensuite ampli- fiée. L'amplificateur est relié à deux résistances ajusta- bles (potentiomètres) qui permettent de régler le gain et l'offset. Ce point est intéressant et est déjà abordé en cours. Les phénomènes physiques utilisés dans les transducteurs obéissent en général à des lois non- linéaires. Cependant, pour des raisons évidentes ici de simplicité de mise en oeuvre, les lois de conversion - mesurande en grandeur électrique - sont approximées par des lois affines du type bxay où a est le gain et b l'offset. Il en résulte deux conséquences mé- trologiques : - une limitation des étendues de mesure pour limiter les écarts entre la loi physique et l'approximation linéaire ; - une source d'erreurs systématiques due à cesécarts.
Les différences entre un Pt 100 avec un montage 2 fils,3 fils ou 4 fils sont abordées uniquement en terme de
montage et de qualité métrologique (précision, linéari- té, dérive, ...).2.2 Calibrage de la Chaîne de Mesure
Deux opérations sont importantes dans ce cadre. La première consiste à déterminer théoriquement la loi affine qui relie le courant mesuré par le multimètre à la température détectée par le transducteur. Soit y la température (°C), x le courant mesuré (mA), a le gain théorique (°C/mA) et b l'offset théorique (°C). L'étendue de mesure est donnée de -50 °C à +100 °C(cf. § 2.1). Le convertisseur de température est utilisé avec une sortie en courant en 4-20 mA (cf. § 2.1).
Donc -50 °C correspond à 4 mA et +100 °C corres- pond à 20 mA. Cela donne le système de 2 équations suivant : baba20100450 soit