Chapitre 4 : Traitement et transmission des signaux issus des capteurs en milie

Chapitre 4 : Traitement et transmission des signaux issus des capteurs en milieu industriel Hamdani - Cours Mesure et Instrumentation Industrielle Page 1 1. Introduction Dans le chapitre précédent, nous avons étudié divers capteurs utilisés dans le milieu industriel. Ces capteurs détectent les grandeurs physiques et les convertissent en signaux électriques à savoir tension ou courant. Cependant, ces signaux peuvent ne pas être dans leurs formes appropriées pour les utiliser soit dans l’affichage, l’enregistrement ou le control des procès industriels. Pour cela, ils doivent être conditionnés et adaptés par des transducteurs, puis transmis à un autre endroit à l'aide d'un émetteur. 2. Conditionnement des signaux issus des capteurs La figure ci-dessous montre les diverses opération que peut subir les signaux issus des capteurs. Ces signaux peuvent être de nature non linéaire et/ou peuvent contenir du bruit. Ainsi, avant d'envoyer ces signaux à l'unité de traitement (contrôle, affichage….), il est essentiel de supprimer le bruit, la non-linéarité associé à la sortie brute du capteur ou d'un transducteur. Il est également nécessaire de modifier l'amplitude (basse/haute) et d’obtenir la forme voulue (analogique/numérique). Ces opérations sont obtenues en utilisant des dispositifs de conditionnement de signal. Le système de conditionnement du signal améliore la qualité du signal provenant d'un capteur en terme de : • Protection des éléments sensibles tel que les microprocesseurs contre les surtension et les surintensité des signaux issus des capteurs. • Conversion vers le bon type de signal et la formé souhaitée (tension ou courant). • Avoir un niveau correct du signal soit par amplification ou atténuation de l’amplitude du signal. • Elimination du bruit. • Manipulation du signal de sa forme non linéaire à la forme linéaire. 2.1. Amplification/Atténuation, mise à l’échelle Les signaux issus des capteurs ont généralement des amplitudes de l’ordre de quelques millivolts. Dans diverse applications, les unités de commande acceptent des amplitudes de tension comprises entre 0 et 5 volts ou entre 0 et 10V. Cependant, ces signaux d'entrée de bas niveau doivent être amplifiés pour pouvoir les utiliser. Les Amplificateurs Opérationnels sont largement utilisés pour cette tache. Conditionnement du signal Non linéaire Linéaire Amplitude élevée Amplitude basse Bruité Analogique Non isolé Atténuation Amplification Filtrage Numérique Isolé Chapitre 4 : Traitement et transmission des signaux issus des capteurs en milieu industriel Hamdani - Cours Mesure et Instrumentation Industrielle 2.1.1. L’amplificateur de différence Le signal utile est dans la plupart des cas transmis avec deux fils, le signal se lit sur la différence de potentiel des deux lignes. C'est cette différence de potentiel qu'il faut amplifier. On parle alors d'amplificateur de différence. L'amplificateur idéal donne alors le résultat suivant : 2.1.2. Exemple : La tension de sortie d'un capteur varie de 0,7 V à 0,35 V, la tension du procès de commande varie de 0 à 10V. il faut concevoir un circuit à base d’amplificateur opérationnels qui répond à ces exigences. Le circuit requis est représenté par la figure ci L'entrée +ve de l’amplificateur de différence est compenser le niveau du signal du capteur pour le niveau minimum de la variable de processus. Cela donnera une sortie de 0V lorsque l être réglé sur 28,6, ce qui donne une sortie 10 V avec une entrée 0,35) =28.6]. le calcul de la résistance R se fait connaiss 2.2. Linéarisation La non-linéarité est présente dans tout dispositif physique à des degrés divers. Si le niveau de non linéarité dans un système (composant, dispositif ou équipement) peut être négligé sans dépas tolérance d'erreur, alors pour des raisons pratiques, le système peut être supposé linéaire. En général, un système linéaire est un système qui peut être exprimé par un modèle analytique linéaire (par exemple, un ensemble d'équations différentielles linéaires). De plus, le principe de la superposition exige que pour les systèmes linéaires, si la réponse 4 : Traitement et transmission des signaux issus des capteurs en milieu industriel ure et Instrumentation Industrielle 2.1.1. L’amplificateur de différence Le signal utile est dans la plupart des cas transmis avec deux fils, le signal se lit sur la différence de des deux lignes. C'est cette différence de potentiel qu'il faut amplifier. On parle alors d'amplificateur de différence. L'amplificateur idéal donne alors le résultat suivant :    .     : La tension de sortie d'un capteur varie de 0,7 V à 0,35 V, la tension du procès de commande varie de 0 à 10V. il faut concevoir un circuit à base d’amplificateur opérationnels qui e circuit requis est représenté par la figure ci-dessous. de l’amplificateur de différence est réglée par le potentiomètre 2k le niveau du signal du capteur pour le niveau minimum de la variable de processus. Cela 0V lorsque le signal d'entrée est égal à 0,7V. Le gain de l'amplificateur être réglé sur 28,6, ce qui donne une sortie 10 V avec une entrée de 0,35 V [c'est le calcul de la résistance R se fait connaissant le gain : R = 28,6 × 5 kΩ = 142,86 kΩ linéarité est présente dans tout dispositif physique à des degrés divers. Si le niveau de non dans un système (composant, dispositif ou équipement) peut être négligé sans dépas tolérance d'erreur, alors pour des raisons pratiques, le système peut être supposé linéaire. En général, un système linéaire est un système qui peut être exprimé par un modèle analytique linéaire (par exemple, un ensemble d'équations différentielles linéaires ou d'équations algébriques linéaires). De plus, le principe de la superposition exige que pour les systèmes linéaires, si la réponse V1 V2 Vs 4 : Traitement et transmission des signaux issus des capteurs en milieu industriel Page 2 Le signal utile est dans la plupart des cas transmis avec deux fils, le signal se lit sur la différence de des deux lignes. C'est cette différence de potentiel qu'il faut amplifier. On parle alors d'amplificateur de différence. L'amplificateur idéal donne alors le résultat suivant : : La tension de sortie d'un capteur varie de 0,7 V à 0,35 V, la tension du procès de commande varie de 0 à 10V. il faut concevoir un circuit à base d’amplificateur opérationnels qui réglée par le potentiomètre 2kΩ à 0,7V pour le niveau du signal du capteur pour le niveau minimum de la variable de processus. Cela 0,7V. Le gain de l'amplificateur peut 0,35 V [c'est-à-dire 10/(0,7 − Ω = 142,86 kΩ. linéarité est présente dans tout dispositif physique à des degrés divers. Si le niveau de non- dans un système (composant, dispositif ou équipement) peut être négligé sans dépasser la tolérance d'erreur, alors pour des raisons pratiques, le système peut être supposé linéaire. En général, un système linéaire est un système qui peut être exprimé par un modèle analytique linéaires ou d'équations algébriques linéaires). De plus, le principe de la superposition exige que pour les systèmes linéaires, si la réponse Chapitre 4 : Traitement et transmission des signaux issus des capteurs en milieu industriel Hamdani - Cours Mesure et Instrumentation Industrielle Page 3 du système à une entrée u1 est y1 et la réponse à une autre entrée u2 est y2, alors la réponse à l’entrée a1.u1 + a2.u2 serait a1.y1 + a2.y2, pour toutes les valeurs de a1 et a2 choisie arbitrairement. 2.2.1. Natures du non linéarité Les non-linéarités dans un système peuvent apparaître sous deux formes : • Non-linéarité dynamique lorsque la réponse présente des pics et l’apparition des fréquences dans cette réponse. • Non-linéarité statique lorsque la sortie ne suit pas l’entrée d’une manière proportionnelle. 2.2.2. Méthodes de linéarisation Pour des non-linéarités dynamiques, il n'est pas possible de linéariser de manière réaliste la sortie car la réponse est générée sous la forme dynamique. La solution dans ce le cas peut inclure les éléments suivants : • réduire la plage de fonctionnement, • minimiser les non-linéarités dans le système par des modifications et des ajustements de conception, • Appliquer des boucles de retour pour compenser cette non-linéarité, • Tenir compte des non-linéarités dans la modélisation du système et dans le contrôle. Dans cette section, nous nous intéressons uniquement de la non-linéarité statique et nous discutons les méthodes de la linéarisation de la caractéristique entrée-sortie. La linéarisation statique d'un capteur peut se faire selon plusieurs méthodes : • Linéarisation à l'aide d’une courbe d'étalonnage non linéaires, de transformations non linéaires et logiciel associé. Dans l'approche de la linéarisation par un logiciel, la sortie est lue à partir de la RAM du processeur par le logiciel puis elle est modifiée (recalibrée) conformément aux instructions du programme afin que la relation E/S soit linéaire. Un exemple est le utilisation de l'échelle logarithmique pour linéariser les expressions non linéaires. En plus, si la relation non linéaire (statique) entre l'entrée et la sortie d'un capteur non linéaire est connue : s=f(m), on peut faire le changement de variable s’ et m’ (exemple log de variable) pour trouver une relation linéaire entre les nouveaux variables ensuite revenir aux variables de base. On peut utiliser également des tableaux de valeurs des entrée et des sortie, les stocker dans la RAM d’un microprocesseur ensuite pour chaque valeur de l’entrée on attribue la uploads/Industriel/ chapitre-4 1 .pdf

Tags
Industrieltransmission signal signaux tension cette
Documents similaires
  • 21
  • 0
  • 0
Afficher les détails des licences
Licence et utilisation
Gratuit pour un usage personnel Attribution requise
Partager