Qu'est-ce qu'un transmetteur de pression ?

Qu'est-ce qu'un transmetteur de pression ?

Les transmetteurs de pression sont des manomètres électroniques utilisés pour mesurer et contrôler la pression. Le terme "transmetteur de pression" est également souvent utilisé pour désigner les transducteurs de pression ou les capteurs de pression. Il ne s'agit toutefois pas d'un synonyme, car le terme "capteur de pression" ne décrit alors qu'une partie du transmetteur de pression.

Ils sont disponibles dans de nombreuses versions pour s'adapter à la pression et aux connexions électriques, aux procédures de mesure, aux signaux de sortie électriques et aux certifications (CE, EX, ferroviaire et maritime). Une technologie supérieure et une fabrication précise garantissent le fonctionnement parfait de ces transmetteurs de pression. Ceci est particulièrement important dans les applications où les exigences sont élevées en matière de stabilité à long terme, de résistance aux vibrations, de compatibilité électromagnétique, de résistance aux chocs ou d'insensibilité à la température.

En quoi consiste un transmetteur de pression ?

Un transmetteur de pression se compose d'un capteur qui convertit la pression ou une variation de pression en un signal électrique par le biais d'un principe physique. En outre, un transmetteur de pression contient une électronique de transducteur de mesure qui traite le signal du capteur et le convertit en un signal de sortie électrique normalisé. Le signal de sortie est délivré au niveau de la connexion électrique. La pression est appliquée au capteur via le raccord de pression (également appelé raccord de processus). Le capteur et l'électronique sont logés dans un boîtier qui protège ces deux composants sensibles des influences environnementales, d'une part, et les relie à la connexion électrique et à la connexion de pression, d'autre part.

Quels sont les critères de sélection d'un transmetteur de pression ?

Les critères de sélection d'un transmetteur de pression sont la plage de mesure appropriée, la précision requise et le signal de sortie souhaité. Cependant, un autre critère très important est l'adéquation du transmetteur de pression à l'application souhaitée. La plage de mesure, la précision et le signal de sortie sont des paramètres relativement faciles à déterminer. En revanche, déterminer quel type de transmetteur de pression convient à une application spécifique nécessite une certaine expérience et un examen minutieux de divers aspects.

Critères de sélection du transmetteur de pression idéal pour votre application

Type d'impression : Dans les techniques de mesure de la pression, on distingue la pression absolue, la pression relative et la pression différentielle. La pression absolue se réfère toujours au vide absolu comme point zéro. La mesure de la pression relative est la mesure de la différence de pression entre un fluide et la pression ambiante ou atmosphérique (environ 1 bar). L'article suivant explique les différences en détail.

Plage de mesure : Il s'agit de la plage de pression comprise entre la pression minimale (où le signal de sortie est de 0%) et la pression maximale (où le signal de sortie est de 100%). La différence entre les valeurs minimales et maximales est appelée plage et sert de référence pour presque toutes les spécifications de précision dans la technologie de mesure de la pression. En règle générale, la plage de mesure des transmetteurs de pression est normalisée en fonction d'une unité de mesure de pression spécifique, par exemple le bar, le mbar ou le psi. Outre la plage de signal pure, les limites de surpression et de pression de crête doivent également être prises en compte. Ces limites sont importantes dans les applications où des pics de pression - même très courts - peuvent se produire bien au-delà de la plage de mesure.

Classe de précision : Dans la pratique, la définition de la classe de précision requise ou de l'incertitude de mesure admissible du manomètre s'est avérée être un défi majeur. D'une part, la classe de précision comprend différents aspects ou paramètres de l'incertitude de mesure, qui n'ont pas la même signification dans la plupart des applications. D'autre part, même du côté de l'application, il est souvent difficile de déterminer le degré de précision de la mesure. Une plus grande précision a presque toujours un impact considérable sur les coûts du produit. Il est donc important de peser soigneusement ce qui est obligatoire lors de la sélection de la classe de précision.

Signal de sortie : On distingue trois catégories principales de signaux de sortie : Signal de capteur non amplifié, signaux analogiques (standard) et signaux numériques. La sortie du signal de capteur non amplifié est très rarement souhaitée pour les manomètres, contrairement aux jauges de température, qui fournissent souvent le signal de la résistance PT100/PT1000 directement et sans électronique supplémentaire. Lorsque le signal du capteur non amplifié est délivré, l'instrument de mesure de la pression n'est pas un transmetteur ou un transducteur de mesure au sens étroit du terme. Il s'agit alors d'une cellule de mesure avec boîtier. Ces cellules sont souvent également appelées transducteurs. Les signaux analogiques sont toujours les plus utilisés dans la technologie de mesure de la pression dans l'industrie, en particulier le signal de courant 4 ... 20 mA. L'avantage des signaux analogiques réside toujours dans le coût nettement inférieur des transmetteurs de pression et, souvent, de l'électronique d'évaluation du courant en aval. Toutefois, le coût des transmetteurs numériques et des unités d'évaluation a considérablement baissé ces dernières années. En outre, les systèmes de bus de capteurs tels que IO-Link ou CANopen se répandent rapidement dans la mesure de la pression. Les principaux avantages des signaux numériques sont une plus grande sécurité contre les erreurs, des possibilités de diagnostic et de paramétrage et la combinaison de plusieurs paramètres de mesure dans un seul appareil, par exemple la pression et la température. Les pressostats électroniques font également partie des transmetteurs de pression à signaux numériques.

Capteur : Le capteur de pression est l'élément central du manomètre. Dans les transmetteurs de pression, ce capteur est généralement un élément dont la membrane se déforme sous l'effet d'une variation de pression. Cette déformation entraîne à son tour une variation de la résistance électrique sur des éléments de résistance spécialement conçus à cet effet. Les technologies de capteurs les plus couramment utilisées sont les capteurs à couche mince sur acier, les capteurs à couche épaisse sur céramique et les capteurs piézorésistifs. Dans les capteurs à couche mince sur acier, les résistances sont pulvérisées sur une membrane en acier inoxydable. Le principal avantage de ces capteurs de pression est leur excellente stabilité à long terme et leur grande robustesse face aux pics de pression et aux influences de la température, ainsi que la mesure de la pression sur une large plage de pression allant d'environ 200 mbar à plus de 3 000 bar. Les capteurs à film épais sur céramique sont basés sur un corps de base en céramique sur lequel les ponts de résistance sont appliqués et ensuite brûlés. La membrane céramique est considérée comme extrêmement résistante à presque tous les liquides et gaz corrosifs et est utilisée de préférence lorsqu'il s'agit de mesurer des produits chimiques agressifs. Les plages de mesure commencent à environ 100 mbar et vont jusqu'à environ 400 bar. Dans les capteurs de pression piézorésistifs, la résistance des éléments semi-conducteurs en silicium varie en fonction de la pression. Ces éléments semi-conducteurs sont isolés du milieu de mesure par un remplissage d'huile et une fine membrane de séparation. En raison de la sensibilité élevée et de la faible hystérésis de l'élément en silicium, les capteurs piézorésistifs sont particulièrement adaptés aux faibles pressions de l'ordre du mbar et lorsqu'une plus grande précision est requise.

Raccord de pression / raccord de processus : L'orifice de pression relie le manomètre au processus où la pression doit être mesurée. Le transducteur de pression du transmetteur doit être solidement raccordé à l'orifice de pression (soudé ou avec des joints en élastomère). Il existe sur le marché de nombreux raccords de pression différents, dont la géométrie et les dimensions sont spécifiées dans des normes (par exemple, le raccord de manomètre dans la norme DIN EN 837-1). Outre les préférences spécifiques à l'industrie, le facteur décisif dans le choix des raccords est principalement le type de joint : joint métallique ou joint en élastomère. Les joints métalliques sont des filets coniques ou des cônes d'étanchéité. Chacun d'eux est déformé mécaniquement par son homologue, ce qui crée un effet d'étanchéité. Pour les pressions supérieures à 1 000 bars, les solutions d'étanchéité métallique sont généralement choisies.

Joints en élastomère - également appelés joints toriques ou joints profilés - utilisent des filetages de montage cylindriques. Dans une rainure, le joint en élastomère est comprimé pendant l'assemblage, ce qui crée un effet d'étanchéité. Le matériau élastomère doit être choisi de manière à être compatible avec le fluide mesuré et à assurer l'étanchéité sur toute la plage de température.

Raccordement électrique : Il y a moins de variations dans les connexions électriques car chaque segment industriel n'utilise que quelques types de connecteurs. En général, on peut dire que les versions avec câble directement sur le transmetteur de pression sont moins utilisées car le câblage est plus complexe que pour les versions avec connecteurs.

Les principaux critères de sélection du raccordement approprié sont l'étanchéité aux liquides et à la poussière, la résistance aux vibrations et le coût de l'équipement de mesure et du câblage, y compris la mise en service. Une exigence particulière pour les transmetteurs de pression peut être l'égalisation correcte de la pression entre l'intérieur du transmetteur et l'environnement : Dans la pratique, de nombreuses connexions électriques peuvent causer des problèmes inattendus lors de la mesure de la pression.

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