Qu’est-ce qu’un capteur de mesure – principe de fonctionnement et application

Un transmetteur de mesure est un dispositif industriel qui permet de convertir un signal de mesure provenant d’un capteur en un signal de sortie analogique ou numérique. Son objectif principal est de permettre aux contrôleurs et aux systèmes d’automatisation industrielle de lire les valeurs mesurées telles que la température, la pression, le niveau de liquide ou le débit. Le transmetteur de mesure permet de traiter le signal électrique du capteur selon la conception et les exigences de l’application.

Les transmetteurs sont utilisés partout où il est nécessaire de surveiller les processus technologiques avec précision, et où le résultat de la mesure doit être envoyé à un contrôleur PLC, un écran ou un système de surveillance.

Principe de fonctionnement du transmetteur

Le principe de fonctionnement d’un transmetteur de mesure consiste à convertir le signal d’entrée du capteur en un signal de sortie standard. Le signal d’entrée peut être sous forme de tension, de courant ou représenté par des variations de résistance, comme dans le cas des capteurs de température PT100.

Les transmetteurs analogiques convertissent le signal d’entrée en tension (0–10 V) ou en courant (4–20 mA, 0–20 mA), ce qui permet de transmettre les valeurs mesurées sur de longues distances sans perte de signal significative. Les transmetteurs numériques génèrent un signal numérique qui peut être transmis via des interfaces telles que RS-485, Modbus RTU ou d’autres protocoles de communication.

Types de transmetteurs de mesure

Selon l’application, les transmetteurs peuvent être classés en différentes catégories :

• Transmetteurs de température – convertissent le signal d’un capteur de température (thermocouple, PT100) en un signal analogique ou numérique standard.
• Transmetteurs de pression – convertissent la pression d’un gaz ou d’un liquide en un signal électrique proportionnel à la valeur de la pression.
• Transmetteurs de niveau et de débit de liquide – permettent de surveiller la quantité de liquide ou son débit dans les systèmes industriels.
• Transmetteurs à ultrasons – utilisent des ondes ultrasonores pour mesurer la distance ou le niveau de liquide.

Chacun de ces types peut avoir une sortie analogique (0–10 V, 4–20 mA) ou numérique (Modbus, RS485), et dans certains cas, les transmetteurs offrent une isolation galvanique pour protéger le système contre les interférences électriques.

Transmetteur de température – exemple d’application

Le transmetteur de température est l’un des transmetteurs les plus utilisés en automatisation industrielle. Par exemple, la mesure de la température dans une chaudière industrielle nécessite que le signal du capteur de température PT100 soit converti en un signal analogique 4–20 mA. Le contrôleur PLC lit la valeur du courant et peut contrôler les éléments de chauffage, les ventilateurs ou les vannes de régulation.

L’utilisation d’un transmetteur de mesure permet de surveiller avec précision la température ambiante et le processus technologique, augmentant ainsi la sécurité et l’efficacité de l’automatisation industrielle.

Signal analogique et numérique

Les transmetteurs de mesure peuvent fonctionner en mode analogique ou numérique. Le signal analogique, généralement une tension (0–10 V) ou un courant (4–20 mA), est proportionnel à la valeur mesurée et est transmis aux entrées analogiques du contrôleur ou de l’enregistreur.

Le signal numérique permet une transmission des données plus résistante aux interférences et peut contenir des informations supplémentaires, telles que l’identifiant du capteur ou le diagnostic de l’état de l’appareil. L’interface numérique, par exemple Modbus RTU via RS485, permet de connecter plusieurs transmetteurs à un seul contrôleur, augmentant ainsi la flexibilité du système.

Isolation galvanique et protection contre les interférences

Dans les conditions industrielles, les transmetteurs de mesure offrent souvent une isolation galvanique entre l’entrée et la sortie, protégeant ainsi les systèmes de contrôle contre les surtensions et les interférences. L’isolation galvanique permet également de transmettre les signaux sur de longues distances sans risque d’endommager le contrôleur.

Applications en automatisation industrielle

Les transmetteurs de mesure sont utilisés dans divers systèmes d’automatisation industrielle où une surveillance précise des processus technologiques est nécessaire. Ils peuvent fonctionner avec des contrôleurs PLC, des systèmes SCADA, des écrans ou des modules de communication.

Les transmetteurs permettent de contrôler des grandeurs telles que la température, la pression, le débit, le niveau de liquide, la tension ou le courant électrique, et le résultat de la mesure peut être transmis de manière analogique ou numérique. Cela garantit un fonctionnement plus sûr, fiable et économe en énergie des équipements industriels.

Transmetteurs d’interface et standards de signal

Certains transmetteurs de mesure remplissent une fonction d’interface, convertissant le signal du capteur en un signal analogique ou numérique standard. Cela permet de les intégrer à différents types de contrôleurs et de systèmes de surveillance. Le signal analogique standard peut avoir une plage de 0–10 V, 0–20 mA ou 4–20 mA, permettant de connecter le transmetteur à un large éventail d’appareils.

Types de transmetteurs selon le signal d’entrée

• Transmetteurs pour signaux de tension (mV, V) – utilisés dans les systèmes analogiques.
• Transmetteurs pour signaux de courant (4–20 mA, 0–20 mA) – résistants aux interférences et utilisés pour la transmission sur de longues distances.
• Convertisseurs analogique-numérique (ADC) – convertissent le signal analogique en numérique pour une transmission ultérieure.
• Transmetteurs d’interface Modbus/RS485 – permettent la communication avec plusieurs appareils dans un réseau industriel.

Résumé

Le transmetteur de mesure est un dispositif essentiel dans les systèmes d’automatisation industrielle, permettant de convertir le signal du capteur en un signal analogique ou numérique standard. Il assure une lecture précise des valeurs mesurées par les contrôleurs PLC, les écrans et les systèmes de surveillance. Les transmetteurs de température, de pression, de débit ou de niveau de liquide sont fondamentaux pour le contrôle des processus technologiques. L’utilisation de transmetteurs de mesure permet une transmission efficace des signaux, une isolation galvanique, une protection contre les interférences et une optimisation des processus industriels.

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