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IUT SAINT-DIE- DES VOSGES RAPPORT DE TP1 DES CAPTEURS

HERNANDEZ Francisco Javier 15/12/2011

IUT DE SAINT-DIE-DES-VOSGES

Atelier 1. tude des capteurs transmetteurs analogiques de pression relative et de pression diffrentielle.

Objectif. Mesurer et analyser la grandeur pression avec le transmetteur de pression diffrentielle et le transmetteur de pression relative fin de vrifier et comparer les valeurs obtenus. Thorie. Pression relative : C'est la pression au-dessus de la pression atmosphrique. Elle reprsente la diffrence positive entre la pression mesure et la pression atmosphrique existante. C'est celle qui est le plus souvent utilise, parce que la plupart des capteurs sont soumis la pression atmosphrique et mesurent en relatif. Pour faire une mesure en absolu, il leur faut un vide pouss dans une chambre de rfrence (pression de gonflage d'un pneu par exemple). Pression diffrentielle : C'est la diffrence de deux pressions ou la diffrence de grandeur entre une valeur de pression donne et une pression de rfrence donne. Pression atmosphrique : C'est la pression exerce par l'atmosphre de la terre. La pression atmosphrique au niveau de la mer est de 1,012 bar. Elle peut varier de +/- 25 mbar avec la pluie ou le beau temps. La valeur de la pression atmosphrique dcrot lorsque l'altitude augmente.

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1- Mesure de pression relative 1.1 La plaque signaltique : MODELE: F50 DPF 110-3 AVV ABA AA MWP-PMS: (10 MPa) SUPPLY: (24 - 45 Vcc) SORTIE: (4 20 mA) SPAN : (40 200 KPa) 1.2 Les points de rglage : tendue de mesure. LRV : 0 Bars URV : 2 Bars SPAN : Comme le LRV=0 on a un SPAN de 2 Bars Consigne (1 ,25 Bars) 1.3 talonnage Les points de vrification sont [0%, 25%, 50%, 75%, 100%] On Calculer le pourcentage ainsi comme la valeur en mA pour notre point de cosigne (1,25 Bar) : Formule pour le pourcentage: Point de cosigne - LRV / ((URV-LRV/ 100)). Dc: 1, 25 Bar-0 Bar / ((2 Bar-0Bar/ 100)) = 62.5 %. Formule pour lobtention de la valeur quivalente en mA : ((URV-LRV/ 100)) * pourcentage souhait + LRV. Dc: ((20mA-4mA/ 100)) * 62.5 % + 4mA = 14mA. Avant commencer faire les raccordements on doit faire lajuste de zro du capteur, dans ce cas (0 Ba-4mA).

1.4 Mise lchelle du transmetteur. Schma de raccordements pneumatiques :

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Schma de raccordements lectriques :

1.5 Les tableaux de mesure et courbe dtalonnage:

mont % 0 25 50 75 100 mA mA souhait Bar Bar Calcul 4,001 4,000 0,001 0,000 8,006 8,000 0,500 0,500 12,030 12,000 1,010 1,000 16,030 16,000 1,500 1,500 20,000 20,000 1,870 2,000 Erreur bars Er -0,0010 -0,0500% 0,0000 0,0000% -0,0100 -0,5000% 0,0000 0,0000% 0,1300 6,5000%

descendant % 0 25 50 75 100 mA mA souhait Bar Bar Calcul 4,001 4,000 0,001 0,000 8,000 8,000 0,510 0,500 12,020 12,000 1,020 1,000 16,040 16,000 1,540 1,500 20,000 20,000 1,990 2,000 Erreur bars -0,001 -0,010 -0,020 -0,040 0,010 Er -0,0500% -0,5000% -1,0000% -2,0000% 0,5000%

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20,000

16,000

12,000

mont descendant

8,000

4,000 0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

Prcision de la vrification est : 6,5000% Au point de consigne : 1,25 Bars Erreur absolue = 0,13 bars Erreur relative = 0,13/ 1,25 = 0,104%

2- Mesure de pression Diffrentielle 2.1 La plaque signaltique : LA PLAQUE SIGNALITIQUE : Modele : F50 DPP 110-3 SERIE : 8603M5013G46 MWP PMS : (0,75 mPa) SUPPLY : (24 45 Vcc) SORTIE : (4 20 mA) SPAN : (100 500 KPa) 1.2 Les points de rglage : tendue de mesure. LRV : 0 Bar URV : 1 Bar SPAN : Comme le LRV=0 on a un SPAN de 1 Bar Consigne (0 ,65 Bars) 1.3 talonnage Les points de vrification sont [0%, 25%, 50%, 75%, 100%]

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On Calculer le pourcentage ainsi comme la valeur en mA pour notre point de cosigne (0,65 Bars) : Formule pour le pourcentage: Point de cosigne - LRV / ((URV-LRV/ 100)). Dc: 0, 65 Bars-0 Bar / ((1 Bar-0Bar/ 100)) = 65% Formule pour lobtention de la valeur quivalente en mA : ((URV-LRV/ 100)) * pourcentage souhait + LRV. Dc: ((20mA-4mA/ 100)) * 65 % + 4mA = 14,4mA.

Avant commencer faire les raccordements on doit faire lajuste du zro a Pression Atmosphrique (0 Bar 4 mA) 1.4 Mise lchelle du transmetteur. Schma de raccordements pneumatiques :

Schma de raccordements lectriques :

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1.5 Les tableaux de mesure et courbe dtalonnage : mont % 0 25 50 75 100 mA mA souhait Bar Bar Calcul 4,020 4,000 0,001 0,000 8,099 8,000 0,250 0,250 11,940 12,000 0,490 0,500 16,060 16,000 0,750 0,750 19,890 20,000 1,000 1,000 Erreur bars Er -0,0010 -0,1000% 0,0000 0,0000% 0,0100 1,0000% 0,0000 0,0000% 0,0000 0,0000%

descendant % 0 25 50 75 100 mA mA souhait Bar Bar Calcul 4,001 4,000 0,001 0,000 8,600 8,000 0,255 0,250 12,030 12,000 0,489 0,500 16,030 16,000 0,746 0,750 19,890 20,000 1,000 1,000 Erreur bars Er -0,0010 -0,1000% -0,0050 -0,5000% 0,0110 1,1000% 0,0040 0,4000% 0,0000 0,0000%

20,000

16,000

12,000

mont descendant

8,000

4,000 0,000

0,200

0,400

0,600

0,800

1,000

Prcision de la vrification est : 1,1000% Au point de consigne : 0,65 Bars Erreur absolue = 1,1000%* 1 Bar=0,011 bars Erreur relative = 0,011 bars / 0 ,65 = 0,01692308 %

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Atelier 2.Mesure de niveau par mthode hydrostatique.

Objectif Mesurer en continu le niveau dun cuvier deau par une mthode de mesure hydrostatique on doit maintenir le niveau en 3metres. Thorie Pression hydrostatique : C'est la pression exerce au-dessous de la surface d'un liquide par le liquide situ au-dessus, quand le fluide est au repos. l'intrieur d'une colonne de fluide se cre une pression due au poids de la masse de fluide sur la surface considre. Cette pression est P = r x g x h (avec r masses volumiques du fluide). 1. Capteurs de pression diffrentielle SITRANS de SIEMENS. 1.1 La plaque signaltique du capteur : MODELE : 7MF4433-1GA02-2AB6 RATED PRESSURE : (Pression nominale) PN 160 TYPE DE PROTECTION : IP65 VDC (10,5 45 Vcc) SORTIE : (4 20 mA) SPAN : (0,05 5 Bars) 1.2Ltendue de mesure Formule pour la pression hydrostatique P(Pa) = * g * h de leau = 1000 kg/m3 Gravit= 9,81 m/s2, Hauteur maximal = 4 m Conversion Bar- Pascale 1 Bar = 100000 Pa) Dc : P(Pa) = 1000 * 9,81 * 4 P(Pa) = 39240Pa P(Bars) = 0,3924 Bars = 392.4 mbar. DC tendue de mesure : LRV=0 mbar URV =392 mbar) Point de consigne = 3 mtres

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Alors Formule pour le pourcentage: Point de cosigne - LRV / ((URV - LRV/ 100)). Dc : 3m -0 m / ((4m 0m/ 100)) = 75 %. Valeur quivalente en mA : 75 % = 16mA. Formule pour lobtention de la valeur quivalente en mBar : ((URV-LRV/ 100)) * pourcentage souhait + LRV. Dc: ((392.4mBar 0Bar / 100)) * 75 % + 0 mBar = 294.3 mBar 294.3 mbar 3metres 1.3Mise lchelle du transmetteur. Schma de raccordements pneumatiques :

Note !: Dans ce cas le PDT est utilis comme LT

Schma de raccordements lectriques :

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Paramtrage du transmetteur

Touche M : changement de mode. M7 : Ajustement du zro a pression ambiante. M5: LRV=0 mbar M6 : URV=392,4 mbar

Tableaux de mesures et courbe dtalonnage. Mont mBar Calculs 0,000 98,100 196,200 294,300 392,400

mA souhaits 4 8 12 16 20

mA mesurs 4,001 8,023 11,980 15,990 19,800

mBar mesurs 0,001 99 197 294,6 392,45

Hauteur m 0 1 2 3 4

mA souhaits 4 8 12 16 20

mA mesurs 4,000 8,180 11,908 15,980 19,800

Descendant mBar Calculs 0,000 98,100 196,200 294,300 392,400

mBar mesurs 0 100 198 295 392,45

Hauteur m 0 1 2 3 4

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20,000

16,000 Mont 12,000 Descendant THORIQUE 8,000

4,000 0 50 100 150 200 250 300 350 400

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Atelier 3 Mesure par la mthode Ultra-son. Objectif. Mesurer en continu le niveau dun cuvier deau par une mthode de mesure ultrason. 1. schma lectrique

2. Caractristiques du capteur. SIEMENS model 3R66233-3J500 UB : 20 30 V DC RAN: 15 -100 cm 3. Tableau de mesures. La configuration du capteur a t faite de faon que si le voltage augmente si le niveau de liquide est en croissance. % 0 25 50 75 100 Voltage souhait 10 7,5 5 2,5 0 Voltage sur le voltmtre 9,89 7,46 5,1 2,46 0 Voltage sur le Software 9,9 7,51 5,02 2,5 0 Hauteur mm 150 211,25 407,5 603,75 800

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Configuratin dpuis le PC

On configure le Capteur grce le logiciel Soprong, le logiciel permet faire la configuration du capteur en diffrentes chelles mais pour le SIEMENS model 3R66233-3J500 existe une valeur dchelle minimum de 15 cm et un maximum de 100cm. On peut travailler de faon que la signal du capteur soit proportionnel la hauteur du liquide ou de faon que la signal du capteur soit proportionnel la distance entre le capteur et la hauteur du liquide dans le cuvier.

Interfaces

Si on souhaite travailler avec linterface du PC, il faut Relier le BERO linterface, sinon on peut travailler avec le voltmtre en cliquant Relier le BERO lAPPLI, mais pas les 2 au mme temps.

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Atelier 4 : Utilisation des convertisseurs de signaux analogiques.Objectif Raliser lexploitation de signaux gnres par capteurs de temprature en utilisant diffrentes convertisseurs pour obtenir un signal standard de 4/20 mA ou 0/10V. 1 Le convertisseur mono-fonction Le convertisseur Tlmcanique est un convertisseur conu pour raliser une conversion unique de signal. 1.1 Temprature ambiante de la salle donne par la sonde Testo T= 22 C 1.2 Manipulation du convertisseur a) Schma de branchement du convertisseur.

b) simulation avec les boites rsistance. Calcule de la rsistance en utilisant la formule : R= R0 (1+(a * t )). R0= 100 ohms pour le PT100

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a= constante pour le platinium (0,003850) t= temprature donne

T= 0 C

R= 100(1+( 0,003850* 0C ))= 100 ohms T= 25 C

R= 100(1+( 0,003850* 25C ))= 109,625 ohms T= 50 C

R= 100(1+( 0,003850* 25C ))= 119,250 ohms T= 75 C

R= 100(1+( 0,003850* 25C ))= 128,875 ohms T= 100 C

R= 100(1+( 0,003850* 25C ))= 138,500 ohms Temprature C 0 25 50 75 100 Rsistance mesure en Ohms Voltage de sortie V 100,01 0,01 109,71 2,32 119,43 4,82 128,96 7,21 138,49 9,98

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d) En dduisons la temprature ambiante (22 C) donne par la sonda Testo On mesure un signal de 108, 45 ohms e) Branchement de la sonde pt100 On a un signal de sortie de 2,18 V. 2. Le convertisseur multifonction programmable : PR- Electronics 4114 a) Configuration entre 0-100 ohms / Sortie signal analogique 4 /20 mA Schma de branchement

b) Configuration entre signal analogique 4/20 mA / sortie signal analogique 0/10 V.

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ATELIER 5 : (Utilisations des sondes de temprature lectriques)

1. Observation de la sonde N1. Jumo Sonda Pt 100, temprature max= 400C, Nombre de Fils = 4

Possibilit de raccordement et grandeur dlivre On obtienne une valeur en rsistance la sortie et on peut utiliser un convertisseur pour obtenir un signal de voltage de 0-10V. La temprature ambiante obtenue par la sonde Testo est de 23 C et la valeur de rsistance sur la sonde PT100 est de 109,80 ohms.

2. Observation de la sonde N 2 lments de la sonde Il sagit dune sonde branche un convertisseur analogique qui donne un signal en courante (4-20 mA). Schma de branchement avec lafficheur.

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Valeur affiche : 25 % 25 C Sortie thorique : 8 mA Sortie mesure : 7,89 mA 3- Observation de la sonde N3 (Sonde chemise avec cble vert) a) Thermocouple chemise type K, gamme de temprature : -270C 1370C b) Schma de branchement avec le convertisseur PR-Electronics

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c) Configuration du convertisseur a. Slection du convertisseur.

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b) Paramtrage de type de sonde et compensation.

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c) Paramtrage de la sortie.

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d) talonnage.

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Atelier 6 : Paramtrages de transmetteurs intelligentsObjectif. Raliser le paramtrage dun transmetteur intelligent en utilisant le protocole de communication HART. Thorie. Le protocole HART a t dvelopp dans le milieu des annes 1980 par la socit Rosemount Inc. pour son utilisation avec une gamme d'instruments de mesure intelligents. A l'origine propritaire, le protocole HART a t ouvert rapidement tout personne intresse, et ds 1990, un groupement dutilisateurs, le HART User Group a t form. En 1993, la marque dpose HART et tous les droits du protocole ont t transfrs la HART Communication Fondation (HCF). Le protocole reste ainsi ouvert et utilisable par tout le monde sans royalties.

Comment fonctionne HART HART est une abrviation pour Highway Addressable Remote Transducer (capteur sur bus adressable distance). Le protocole HART utilise une signaltique modem la norme Bell 202 , une modulation par dplacement de frquence (FSK) surimpose avec une amplitude faible au signal de la boucle 420 mA.

Cela permet une communication de terrain dans les deux sens et rend possible lchange dinformations supplmentaires avec un capteur de terrain intelligent, qui

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vont au-del de la simple variable de procd. Le protocole HART communique 1200 bps, sans interrompre le signal 4-20mA et permet une application hte (matre) dobtenir des valeurs numriques dun appareil de terrain intelligent avec un taux de rafrachissement dau moins deux fois par seconde. Comme le signal numrique modul FSK est en continuit de phase, il n'ya aucune interfrence avec le signal 4-20mA. La Technologie HART est un protocole matre / esclave, ce qui signifie quun appareil de terrain (esclave) ne communique que sur ordre d'un matre. Le protocole HART peut tre utilis dans diffrents modes tels que point--point ou en mode bus multidrop, pour communiquer des informations vers / partir de linstrumentation de terrain intelligente et les systmes centraliss de contrle commande ou de surveillance. La communication HART stablit entre deux quipements compatibles HART, gnralement entre un appareil de terrain intelligent et un systme de contrle commande ou de surveillance. La communication est transmise par le cblage instrumentation standard, mis en place avec des pratiques de cblage traditionnelles. Le protocole HART fournit donc deux canaux de communication simultans: le signal 4-20mA analogique et un signal numrique. Le signal 4-20mA communique la valeur principale mesure, value primaire (dans le cas d'un capteur de terrain) en utilisant la boucle 4-20 mA, le standard industriel le plus rapide et plus fiable. Les informations supplmentaires sont communiques l'aide d'un signal numrique qui est superpos au signal analogique. Le signal numrique contient des informations sur l'appareil, y compris l'tat du lappareil, les diagnostics, les autres valeurs mesures ou calcules, etc. Ensemble, les deux canaux de communication offrent une solution de communication de terrain trs robuste et faible cot, facile utiliser et configurer.

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Le protocole HART autorise jusqu deux matres sur le bus (matre primaire et secondaire). Ceci permet un matre secondaire comme par exemple un configurateur de poche de communiquer sans interfrer avec la communication du/vers le matre primaire, par exemple un systme de contrle/surveillance.

Le protocole HART supporte la communication digitale avec les appareils de terrain soit en mode point--point soit en mode bus multidrop en rseau.

Configuration bus multidrop Il existe aussi un mode optionnel "burst" communication dans lequel un appareil esclave donn peut mettre de manire continue une rponse HART standard. Ceci permet dobtenir des vitesses de rafrachissement plus leves et ce mode de fonctionnement optionnel est normalement rserv une configuration point-point.

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1. Paramtrage via interface de communication. Touche M : changement de mode. M7 : Ajustement du zro a pression ambiante. M5: LRV=0 Bar M6: URV= 3 Bar 2. Paramtrage via Pocket de communication HART 2.1 Branchement lectrique.

2.2 Procdure de paramtrage. F1 CONF

CHNG I/O

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NEXT OPTN

CHNG

0, ENTR

CLR, 1.0, ENTR

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PROCEED

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