Cours sur la chaîne de mesure PDF

**La Chaine De Mesure** 1. **Le Capteur (Sensor) :** Définition: Dispositif de métrologie chargé de traduire les variations d'un procédé physico-chimique en une grandeur exploitable. C'est un dispositif de prélèvement d'informations qui élabore, à partir d'une grandeur physique, une autre grande...

**La Chaine De Mesure** 1. **Le Capteur (Sensor) :** Définition: Dispositif de métrologie chargé de traduire les variations d'un procédé physico-chimique en une grandeur exploitable. C'est un dispositif de prélèvement d'informations qui élabore, à partir d'une grandeur physique, une autre grandeur physique de nature différente (généralement électrique) image de la grandeur prélevée, et utilisable à des fin d'indication de mesure. C'est à partir du moment où l'on a su capter une grandeur physique et exploiter ses caractéristiques, que l'on a pu réaliser des systèmes automatiques et intelligents qui s'auto contrôlent sans l'intervention de l'homme. - **L'entrée** : C'est la grandeur d'entrée du capteur (position, pression, température, niveau, déplacement, \...) qui fournit par son état ou ses variations, une information utile à l'unité d'acquisition et de traitement. - **La sortie** : C'est la grandeur de sortie du capteur, précisément de la chaîne de mesure. Ce signal de sortie électrique, dit exploitable, peut être de nature : - [Analogique] (continu dans le temps) - [TOR] (tout ou rien) - [Numérique] (valeur \> à deux états)  Une façon de distinguer les capteurs repose sur l'effet mis en œuvre pour générer le signal de mesure, on peut en distinguer deux types : a. **Les capteurs passifs** : Impédance dont l'un des paramètres déterminant est sensible au mesurande. Les variations de son impédance ne sont mesurables qu'en intégrant le capteur dans un circuit électrique alimenté, qui est son conditionneur électronique associé. Il faut leur appliquer une tension pour obtenir un signal de sortie, par exemple dans le cas d'un changement de résistivité, les montages électroniques les plus couramment utilisés sont : b. **Les capteurs actifs :** Fonctionnent en générateurs. Principe fondé sur un effet physique qui assure la conversion en énergie électrique de la forme propre au mesurande. Le capteur est actif lorsque, soumis au mesurande, il se comporte en générateur électrique : générateur de charge, de courant, ou de force électromotrice. Le signal généré est faible : par exemple, pour une variation de 100°C, la f.é.m. d'un thermocouple type K varie de 4 mV. Exemple: capteur générateur de charge L'effet piézoélectrique du quartz traduit l'apparition de charges superficielles sur les faces opposées d'une lame soumise à une force.  2. **Les détecteurs** Ils font partie de la famille des capteurs, leur fonction est de transformer la grandeur physique d'entrée en une grandeur logique. L'information en sortie d'un détecteur est de type tout ou rien, 0 ou 1 logique. Exemple de détection : Présence, absence, passage, position, proximité Exemple de technologie utilisée : Détecteurs inductifs, magnétiques, capacitifs, infra rouge, laser,... 3. **Les conditionneurs** C'est un dispositif qui assure la conversion de la grandeur électrique de sortie du capteur en une grandeur électrique exploitable par l'organe de traitement. Le conditionneur est un montage électronique qui d'une manière plus générale englobe toute la chaîne instrumentale. 4. **Les transmetteurs** Un transmetteur est un appareil qui, recevant une vraie variable mesurée, produit un signal de sortie normalisé pouvant être transmis et ayant une relation continue et définie avec la valeur de la variable mesurée. Le transmetteur est constitué d'un capteur associé à son conditionneur. Il permet ainsi la transmission de signaux exploitables pour la plupart des appareils de contrôle et de commande industriels. Un capteur délivre un signal de faible intensité désigné par l'appellation « signal de bas niveau ». Pour l'étendue de mesure du capteur, les signaux « bas niveaux » sont : potentiomètrique, thermocouple, tension, courant par exemple : -20mV à +20mV, 0 à 100 mV Un transmetteur délivre un signal appelé « signal haut niveau » puisque son énergie permet la transmission de la mesure à une grande distance (plusieurs centaines de mètres) du point de mesure. Ces signaux « haut niveau » sont : 0 -- 5 V , 1 -- 5 V , 0 -- 10 V , 0 -- 20 mA , 4 -- 20 mA  [Raccordement électrique d'un transmetteur] Le raccordement au dispositif d'exploitation de la mesure, dépend de la nature du signal de mesure et de son alimentation. Il existe des transmetteurs à « 2 fils », à « 3 fils » ou à « 4 fils ». En instrumentation industrielle, par soucis d'économie et de standardisation, les transmetteurs à « 2 fils » en signal 4-20 mA sont les plus répandus. **Exercices** **Exercice n:1** Un transmetteur de pression dont la précision de mesure est de 0,5% Le signal de mesure est un courant normalisé de 4 à 20 mA. L'étendue de mesure du transmetteur est réglable : de 0 à 700 hPa, avec un décalage de zéro réglable de 0 à 100 hPa On désire régler une étendue de mesure EM=300 hPa et DZ=80 hPa. Tracer la caractéristique statique en indiquant EM et DZ. Quelle est la sensibilité Se réglée sur ce transmetteur ? **Exercice n:2** Un transmetteur de température avec une étendue de mesure allant de 0 à 250°C délivre un signal de sortie 4-20mA, 1\) Quelle est la valeur du signal de sortie pour T°=0 °C ? 2\) Quelle est la valeur du signal de sortie pout T°=125 °C ? 3\) Quelle est la valeur du signal de sortie pour T°=250 °C ? 4\) Quelle est la valeur du signal de sortie pour T°= 88 °C ? 5\) Quelle est la T° pour un signal de sortie (mA) = 8 mA ? 6\) Quelle est la T° pour un signal de sortie (mA) = 16 mA ? 7\) Quelle est la T° pour un signal de sortie (mA) = 14,25 mA ? 8\) Quelle est la T° pour un signal de sortie (mA) = 7,75 mA ? **Exercice n: 3** Utilisation d'une sonde Pt100 avec un convertisseur 4-20 mA intégré dans la tête de raccordement de la sonde, et dont l'étendue de mesure est calibrée pour une plage de mesure allant de -50 à 50 °C. 1). Quelle sera la valeur du signal en mA si la sonde est soumise à une T° = 18 °C ? 2\. Quelle sera la valeur de la T° mesurée si le signal de sortie est de 6,8mA ?