Ibis Capteurs Principes

CAPTEURS – PRINCIPES DE BASE 1. Capteurs de pression à colonne de liquide La hauteur H est proportionnelle à la différence de pression entre les deux surfaces p=k×H

piézoélectrique piézoélectricité : propriété de certains matériaux (quartz, titane de baryum BaTiO3, titane de zirconate de plomb PZT, ...) de développer une charge électrique proportionnelle à la contrainte qui leur est appliquée.

à déformation de solide Sous l'action de la pression, un solide se déforme de manière élastique. Cette déformation donne une image de la pression.

.

○

○

○

La jauge d'élongation

Le conducteur de longueur l et de section S a une ρ×l résistance R= . S piézorésistivité : la résistivité ρ de la plupart des matériaux varie quand celui-ci est soumis à une contrainte mécanique à jauge d'élongation Soit une jauge d'élongation collée sur un corps d'épreuve ○

La déformation que la jauge subit est égale à la déformation du corps d'épreuve sur lequel elle est collée. Elle se traduit par une variation de la résistance R de la jauge « image » de la déformation donc de la pression.

2. Capteurs de température à résistance Tout conducteur présente une variation de résistance électrique lors d'une variation de température. On utilise de préférence des conducteurs en cuivre, nickel et surtout platine. ○

Une sonde Pt100 est une sonde Platine qui a une résistance de : 100 Ω à 0°C 138,50 à 100°C thermocouple Dans un circuit fermé constitué de deux conducteurs de nature différente, il circule un courant I lorsqu'on maintient entre les deux jonctions une différence de température. ○

Dans un circuit ouvert constitué de deux conducteurs de nature différente, une tension eAB apparaît à la jonction des deux métaux différents A et B, elle est fonction de la température de la jonction. Tous les métaux dissemblables présentent cet effet.

3. Capteurs de niveau ○

méthodes hydrostatiques

déplacements d’un flotteur

○

méthodes électriques

Le paramètre mesuré est proportionnel aux :

poids apparent d’un plongeur partiellement immergé

Elles utilisent les propriétés électriques des liquides

Si le liquide est conducteur, on mesure le courant électrique que l’on fait passer entre elles : il est proportionnel à la hauteur d’électrode immergée. Si le liquide est isolant, on mesure les variations de capacités entre les deux électrodes. Elles varient avec la quantité de liquide entre les électrodes, et donc avec le niveau. ○

variations de la pression différentielle entre haut et bas de la cuve

Pour la détection de niveau, on place une électrode au fond du réservoir et, dès que le liquide arrive au niveau de l’autre électrode, le courant passe.

méthodes à rayonnement Elles s’appuient sur l’interaction d’un rayonnement (optique, sonique, ultrasonique, radioactif, radioélectrique) avec le produit.

Un train d’onde émis vers le produit est (en partie) réfléchi par celui-ci vers un récepteur. Le temps qui s’écoule entre l’émission et la réception est fonction de la distance parcourue par le train d’onde.

4. Capteurs de débit Débit volumique

○

q v=

V t

ou q v =U×S

Débit massique

q m=q v ×

compteur volumétrique

Il mesure le volume écoulé directement, en emprisonnant de façon répétée un volume élémentaire de fluide. Le volume total de liquide traversant le débitmètre pendant un laps de temps donné est le produit du volume élémentaire par le nombre d’emprisonnements. Ils en existent plusieurs types : à piston, à palettes (ou rotors), à roues ovales, à disque oscillant ... .

mesure de la vitesse U du fluide (S étant connue) débitmètre électromagnétique débitmètre à turbine loi de Faraday : quand un conducteur rectiligne L’écoulement du fluide entraîne la rotation se déplace dans un champ magnétique, une force d’une turbine. La vitesse de rotation ω est électromotrice est induite dans ce conducteur. mesurée en comptant la fréquence de passage Cette f.e.m. est proportionnelle à la vitesse U. des ailettes détectée à l'aide d'un détecteur de proximité. ω est proportionnelle à la vitesse U du fluide. ○

débitmètre à ultra-son L'entraînement des ondes ultra-sonores par le mouvement du fluide a pour effet de modifier les temps de propagation entre sondes.

débitmètre à effet vortex Lorsqu'un fluide rencontre un corps non profilé, il se divise et engendre des tourbillons de part et d'autre du corps. La fréquence de ces tourbillons est proportionnelle au débit.

organe déprimogène . Il mesure la vitesse U du fluide (S étant connue) à partir de la pression différentielle Δp = p1 – p2. . U est proportionnelle à   p Il en existe différents types : ○

ou encore les tubes de Pitot ... débitmètre à section variable . mesure de la section S de passage (U étant connue) Il est constitué d’un petit flotteur placé dans un tube de section croissante. Le flotteur reste en équilibre à une certaine hauteur qui est fonction de trois actions constantes : – son poids ; – la poussée d’Archimède ; – la traînée (poussée dynamique du fluide). ○

Le repérage de la position du flotteur se fait par une lecture directe (graduation) ou par l’intermédiaire d’un couplage optique ou magnétique. débitmètres massiques Ils donnent le débit massique depuis la mesure d'une autre grandeur. débitmètre à action thermique mesure d'une température débitmètre à effet Coriolis mesure de la force de Coriolis ○