19
1 Principes pour l’INSTRUMENTATION Objectifs : Apporter les connaissances de base sur les techniques d’instrumentation, soit : Savoir choisir les éléments d'une chaîne de mesure en fonction d'un cahier des charges. Savoir étalonner un système de mesure. Savoir évaluer la qualité des mesures réalisées. Savoir utiliser le logiciel Labview pour réaliser des mesures. V. Boitier janvier 2009 M1 IDIM option ICM. Module UM8TC3M Evaluation : Examen de 2h, question de cours + mise en oeuvre/analyse d’une chaîne de mesures. 2 1/ Introduction : intérêt d’une bonne mesure! Exemple 1 : usine à yaourt. Capacité : 120000 yaourt/heure. 12 buses, 360 ms/ yaourt. Lavage des cuves : vapeur d’eau à 140°C. Le poids des yaourts est fonction de la pression et de la température. marge bénef. : 2%, lait : 50% du prix du yaourt. 1% de yaourt en + => 25% de bénef en - Ref : site web Michel Hubin

Principes pour l’INSTRUMENTATION Objectifs: …vincent.boitier.free.fr/M1_IDIM_ICM/tirage_debut_cours_M1_ICM.pdf · classification (passif, actif, intelligent) 6/ CONDITIONNEMENT

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1

Pri

nci

pes

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RU

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Obj

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d’in

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Lab

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09

M

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M.

Mod

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M

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mis

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oe

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d’u

ne c

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mes

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.

2

1/ I

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une

bonn

e m

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Exem

ple

1:

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e à

yaou

rt.

Capa

cité

: 12

0000

yao

urt/

heur

e.12

bus

es, 3

60 m

s/ y

aour

t.La

vage

des

cuv

es :

vap

eur

d’ea

u à

140°

C.

Le p

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des

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n de

la

pres

sion

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e la

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péra

ture

.

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. : 2

%,

lait

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u pr

ix d

u ya

ourt

.1%

de

yaou

rt e

n +

=

> 2

5% d

e bé

nef

en -

Ref : site web Michel Hubin

3

Exem

ple

2:

robo

t la

veur

de

vitr

e.

Exem

ple

3:

fatig

ue d

e la

st

ruct

ure

d’un

avi

on.

Orio

n P3

-ta

nker

50 k

Hz

-800

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z fre

quen

cy c

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Tran

sduc

ers

Inpu

ts12

/24/

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oust

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4.5

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mpl

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log

com

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sion

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A/D

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ynam

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16 n

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cous

tic c

hann

els

each

:–

Bipo

lar a

nalo

gue

inpu

ts–

10V

olts

:16

bit A

/D

Ref : www.ultra-electronics.com

1/ I

ntro

duct

ion

: in

térê

t d’

une

bonn

e m

esur

e!

4

Exem

ple

: m

esur

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mpé

ratu

res

et

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mas

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une

ruch

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2/ S

truc

ture

d’u

ne c

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inst

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Proc

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Capt

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rCa

pteu

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ition

neur

Cond

ition

neur

Cond

ition

neur

Tran

smet

teur

Tran

smet

teur

Tran

smet

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Trai

tem

ent

Trai

tem

ent

Trai

tem

ent

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oita

tion

Com

man

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atio

n

5

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ur c

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0,02

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nom

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0 kg

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V/V

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w.in

tert

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y.co

m

2 fil

s d’

alim

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tion

(Inp

ut)

2 fil

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ur la

ten

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de

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ie (

Out

put)

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com

pens

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)

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ures

de

tem

péra

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la m

asse

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ne r

uche

.

6Ampl

i d’in

stru

men

tatio

n :

INA

114

5

2

247

Ex:

mes

ures

de

tem

péra

ture

s et

de

la m

asse

d’u

ne r

uche

.

7

Trai

tem

ent,

aff

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ge e

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unic

atio

n av

ec le

PC

via

un μ

P PI

C (p

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RS2

32

Util

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pour

réc

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fiche

r le

s m

esur

es

Ex:

mes

ures

de

tem

péra

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s et

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la m

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d’u

ne r

uche

.

8

3/ S

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me

d’ac

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cahi

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1. C

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2. D

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urée

s?•

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cisi

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mes

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quel

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cond

ition

s d'

envi

ronn

emen

t?

•qu

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fia

bilit

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•qu

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s de

cap

teur

s?

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sont

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ts, q

uel T

RM

C?•

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le a

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tect

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mat

érie

lle?

•qu

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rép

artit

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envi

sage

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mat

érie

l et

logi

ciel

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5/ C

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urs.

a/d

éfin

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s

mes

uran

de m

mes

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Mét

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[Mm

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max

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Mm

ax -

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in

ince

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deM

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asso

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ur=

m-M

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ur r

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-M)/

Mer

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en

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e la

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r=(m

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d’é

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e ét

alon

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mes

ure

sens

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sort

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u ca

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r S=

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rité

10Rap

pels

(su

ccin

cts)

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prob

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tés

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%

98%

pour

un

inte

rval

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e 3

site

web

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Pier

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rval

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trib

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x)=

11

Xej

f

Erre

ur d

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urs.

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éfin

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s (s

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fidél

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réso

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125/ C

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urs.

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ple

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ssio

n

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135/ C

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urs.

b/e

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ple

Doc

Nat

iona

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Capt

eur

de

tem

péra

ture

LM35

145/ C

apte

urs.

b/e

xem

ple

Influ

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la c

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tem

ps d

u ca

pteu

r :

serr

e ré

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tem

péra

ture

.

4/ C

apte

urs.

c/c

lass

ifica

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Sort

ies

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ues,

num

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ues

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ie, p

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lèle

s).

Sort

ies

en c

oura

nt, t

ensi

on, c

harg

e, f

réqu

ence

, …

155/ C

apte

urs.

c/c

lass

ifica

tions

/ c

apte

ur p

assi

f

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tion

du m

esur

ande

va

riatio

n de

sist

ivité

(),

per

mitt

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élec

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ue (

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bilit

ém

agné

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Mes

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indi

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uran

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Ex1

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mét

al o

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r or

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ns m

onta

ge p

oten

tiom

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ue.

Ex2

: %

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su

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élec

triq

ue

Cf

Capt

eur

hum

idité

rela

tive

dans

mon

tage

ast

able

.

wikipedia

Capt

eur

hum

irel

HS1

101

LF

Conrad

165/ C

apte

urs.

c/c

lass

ifica

tions

/ c

apte

ur p

assi

f

Ex1

: T

sur

mét

al o

u se

mi-c

ondu

cteu

r or

R=

L/

SR

VSo

nde

PT10

0 da

ns m

onta

ge p

oten

tiom

étriq

ue.

Stat

ion

Niv

ose

: m

esur

e ha

uteu

r de

nei

ge et

te

mpé

ratu

re.

Reselec agreg interne 2002 génie électrique

R(T

EMPE

RAT

URE)

()

(°C)

Rm

odèl

e-Rm

odèl

e si

mpl

ifié

(°C)

()

17 18

R(T

EMPE

RAT

URE)

()

(°C)

19

Rm

odèl

e-Rm

odèl

e si

mpl

ifié

(°C)

()

205/ C

apte

urs.

c/c

lass

ifica

tions

/ c

apte

ur p

assi

f

+VC

C

wikipedia

R1

R2

21

La s

ortie

du

capt

eur

est

équi

vale

nte

àun

gén

érat

eur.

C’e

st

un d

ipôl

e ac

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eut

être

du

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cou

rant

, ten

sion

ou

char

ge.

Ex1

: f.e.

m. E

in

duite

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i de

Fara

day)

:

dyna

mo

tach

ymét

rique

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: T

f.e.

m. i

ndui

te p

ar e

ffet

The

rmoé

lect

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(eff

et S

eebe

ck)

: th

erm

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ple.

Ex3

: m

esur

ande

B

tens

ion

indu

ite p

ar e

ffet

Hal

l:

sond

e de

cou

rant

àef

fet

Hal

l.

5/ C

apte

urs.

c/c

lass

ifica

tions

/ c

apte

ur a

ctif

ESIEEO.Français,

22

Ex3

: m

esur

ande

B

tens

ion

indu

ite p

ar e

ffet

Hal

l:

sond

e de

cou

rant

àef

fet

Hal

l.

5/ C

apte

urs.

c/c

lass

ifica

tions

/ c

apte

ur a

ctif

Lem.com

Capt

eur

LEM

UH=

KH

. I .

B . s

in

23

Ex4

: F

(tra

ctio

n, c

ompr

essi

on, c

isai

llem

ent)

varia

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de c

harg

e pa

r ef

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piez

oéle

ctriq

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mom

ètre

, acc

élér

omèt

re.

Ex5

: lu

miè

re

tens

ion

et c

oura

nt p

ar e

ffet

pho

tovo

ltaïq

ue :

luxm

ètre

.

5/ C

apte

urs.

c/c

lass

ifica

tions

/ c

apte

ur a

ctif

245/ C

apte

urs.

c/c

lass

ifica

tions

/ c

apte

ur in

telli

gent

Michel Hubin

Ex:

capt

eur

de

tem

péra

ture

D

S162

1

25

1/ I

NTR

OD

UCT

ION

. Int

érêt

d’u

ne b

onne

mes

ure.

2/ S

TRU

CTU

RE d

’une

cha

îne

de m

esur

e.3/

CAH

IER

DES

CH

ARG

ES5/

CAP

TEU

Rde

finiti

ons

4/ B

RU

IT5/

CAPT

EUR

suite

:cl

assi

ficat

ion

(pas

sif, a

ctif,

inte

llige

nt)

6/CO

ND

ITIO

NN

EMEN

T du

sig

nal

au p

lus

près

du

capt

eur

ampl

ifica

tion

(am

pli d

e ba

se,

ampl

id’in

stru

men

tatio

n, a

mpl

i d’is

olat

ion

11/

Ince

rtitu

des

de m

esur

es (

TD s

ur c

hain

e de

mes

ure

pyra

nom

ètre

)

6/ N

UM

ERIS

ATIO

N d

u si

gnal

FAR

mul

tiple

xeur

ech-

bloq

ueur

CAN

7/ T

RAN

SMIS

SIO

N d

u si

gnal

8 / C

arte

s d’

acqu

isiti

on e

t de

com

man

de.

PLA

N :

S1-2

h

S2-

2hS3

-2h

S4-2

h

S5-2

h

S6-2

h

266/ C

ondi

tionn

emen

t du

sig

nal

Obj

ectif

de

cett

e pa

rtie

:

Le c

ondi

tionn

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est

en in

tera

ctio

n di

rect

e av

ec le

cap

teur

(et

souv

ent

auss

i ave

c so

n en

viro

nnem

ent)

. Il

conv

ertit

la s

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du

capt

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en u

ne t

ensi

on (

le p

lus

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ou

une

fré

quen

ce.

Il pe

ut (

et d

oit

…)

assu

rer

les

fonc

tions

sui

vant

es :

-

prot

ectio

n de

l’en

sem

ble

de la

mes

ure

par

rapp

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aux

gran

deur

s in

fluen

tes

(com

pens

atio

n de

s gr

ande

urs

influ

ente

s).

-lin

éaris

atio

n év

entu

elle

de

la s

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du

capt

eur.

Au p

lus

près

du

capt

eur

: le

con

ditio

nneu

r.

276/ C

ondi

tionn

emen

t du

sig

nal (

capt

eur

pass

if)

Mon

tage

pote

nti

omét

riqu

e.Si

on

négl

ige

les

effe

ts d

e R e

t Rd

i.e. R

0

et R

d , o

n re

conn

ait

un d

ivis

eur

de t

ensi

on

Vm

= R

c /

(R1+

Rc)

x e

Effe

t de

la p

olar

isat

ion

:

R

e

Rc

Vm =

Rc

/ (R

1+Rc

) x

e

Max

imis

ée p

our

R1=

Rc

et o

n a

alor

s :

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= e

/(4

xRc)

x

Rc

Sens

ibili

té:

Effe

t de

s gr

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urs

d’in

fluen

ce:

Pour

un

mon

tage

pot

entio

mét

rique

, av

ec :

on a

nnul

e l’e

ffet

de

g (g

rand

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influ

ente

)lo

rsqu

eR

1=R

c

g

g

gRgR

1C

286/ C

ondi

tionn

emen

t du

sig

nal (

capt

eur

pass

if)

Mon

tage

en p

ont.

e

De

faço

n gé

néra

le :

Vm

= (

R3R

C-

R1R

4) /

[(R

1+R

C)(

R3+

R4)]

x e

si R

1=R

CO=

R3=

R4

= R

et

si R

C=

RCO

+R :

Effe

t de

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olar

isat

ion

:

àco

mpa

rer

(cf

diap

o pr

écéd

ente

)ave

c :

Vm =

Rc

/ (R

1+Rc

) x

e =

e

/2

Si R

1=R

3=R4

=R

CO=

R

Vm

R/

(4.R

) .

e

Sens

ibili

téau

x gr

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urs

d’in

fluen

ce:

On

dém

ontr

e qu

’elle

est

min

imis

ée q

uand

les

4 ré

sist

ance

s on

t la

mêm

e va

leur

Vm =

R

/ (2

.(2R

+

R))

xe

soit

:

Vm

R/

(4.R

) . e

296/ C

ondi

tionn

emen

t du

sig

nal (

capt

eur

actif

)

Mon

tage

en s

ourc

e de

ten

sion

.

e C

Il fa

ut Z

i>>

Zc

pour

ret

rouv

er v

m=

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Exem

ples

de

mon

tage

s av

ec u

ne f

orte

impé

danc

e d’

entr

ée.

ESIEEO.Français,

306/ C

ondi

tionn

emen

t du

sig

nal (

capt

eur

actif

)

Mon

tage

en s

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e de

cou

ran

t.

Il fa

ut Z

i <<

Zc

pour

que

i mi C

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ple

de m

onta

ge a

vec

une

très

fai

ble

impé

danc

e d’

entr

ée.

V+-

V-=

0

i ZC=

0

i C

ES

IEE

O.F

ranç

ais,

316/ C

ondi

tionn

emen

t du

sig

nal (

capt

eur

actif

)

Mon

tage

en s

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e de

ch

arge

.

Mon

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typ

e.

En p

ratiq

ue la

rés

ista

nce

en /

/ su

r Cr

fa

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n ob

tient

un

pass

e ha

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Il fa

ut c

hois

ir un

AO

P av

ec u

ne f

orte

im

péda

nce

d’en

trée

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