Isolateur de signal sur rail DIN

Un isolateur de signal se place entre un appareil de terrain et le système de contrôle et transmet le signal à travers une barrière magnétique. Son but n’est pas de changer la valeur mais de rompre le chemin électrique : une différence de potentiel de terre entre deux extrémités d’une installation, ou un transitoire couplé sur un câble long, se propage le long d’un conducteur, et un signal transféré sans conducteur ne peut laisser passer ni l’une ni l’autre.

Les modules présentés ici couvrent les boucles en courant et en tension, de 4-20 mA et 0-20 mA jusqu’aux 0-5 V, 1-5 V et 0-10 V. Ils mesurent 13 mm de large et se montent sur un rail DIN standard de 35 mm, ce qui permet de construire un groupement en profondeur d’armoire plutôt qu’en largeur. L’isolement est de 2000 Vrms entre l’entrée, la sortie et l’alimentation, l’exactitude de transmission de 0,1 %FS à 20 °C, et le temps de réponse de 10 ms au maximum.

Deux versions sont proposées. L’isolateur transmet un signal provenant d’un appareil qui possède déjà sa propre alimentation. Le distributeur alimente un transmetteur à deux fils ou à trois fils depuis le même module et isole le signal à son retour, ce qui est le montage employé lorsque le transmetteur est alimenté par la boucle même qu’il mesure.

Comment fonctionne un isolateur de signal

L’isolement est magnétique plutôt qu’optique sur ces modules. Le signal d’entrée est converti en une forme capable de franchir une barrière d’isolement magnétique, transféré, puis reconstruit de l’autre côté à la même valeur proportionnelle. Comme les deux côtés ne partagent aucun conducteur, une différence de potentiel entre eux n’a aucun chemin par lequel faire circuler un courant dans le conducteur de signal : c’est précisément le mécanisme par lequel une boucle de masse ajoute un décalage à une lecture par ailleurs correcte.

Le rejet des perturbations en mode commun découle du même montage. Une tension qui apparaît sur les deux conducteurs d’une paire d’entrée, comme celle qu’induise un chemin de câbles partagé avec un variateur, arrive en différentiel nul à l’extrémité réceptrice. Un filtre atténue un tel signal ; une barrière d’isolement supprime la voie par laquelle il avait atteint la mesure, et c’est pourquoi un signal déjà filtré qui dérive encore lorsqu’un variateur proche tourne relève d’un isolateur plutôt que d’un filtre plus gros.

La version distributeur étend ce montage aux transmetteurs qui tirent leur alimentation de la boucle. Elle fournit 19 à 25 V à la boucle pour un courant de 30 mA au maximum et fait revenir le signal à travers la même barrière d’isolement. Comme l’alimentation et la mesure sont portées par le même module, la boucle dispose d’un seul point de référence au lieu de deux, et le câblage entre les deux disparaît.

Comment choisir le bon module

Il faut d’abord établir si l’appareil de terrain possède sa propre alimentation. Cette seule question sépare les deux versions : un transmetteur à deux fils demande le distributeur, et un transmetteur ou une source alimentés séparément demandent l’isolateur. Se tromper n’est pas une affaire d’exactitude, car un transmetteur à deux fils raccordé à un isolateur est simplement privé d’alimentation.

Il faut ensuite fixer les formes de signal. L’entrée et la sortie se choisissent ensemble, parce que la sortie ne peut être que la forme proportionnelle de l’entrée : une entrée 4-20 mA donne du 4-20 mA ou du 1-5 V, et aucun réglage n’en fait du 0-10 V. Sortie courant et sortie tension ne sont pas davantage interchangeables sur terrain ; le changement demande un matériel différent, si bien que la forme arrêtée lors de la demande est celle qui est livrée.

Vient alors la charge. Une sortie en courant commande une charge de 400 Ω au maximum. Une sortie en tension exige que sa charge soit au-dessus d’un minimum, de 250 kΩ en 0-5 V et 1-5 V à 500 kΩ en 0-10 V, et une charge plus faible que ce minimum place la sortie hors de son exactitude annoncée.

Restent les voies et l’alimentation. Les formes une entrée une sortie, une entrée deux sorties et deux entrées deux sorties sont disponibles, et c’est la forme à deux sorties qui permet à un seul signal de terrain d’atteindre un système de contrôle et un enregistreur sans second transmetteur. Les modules fonctionnent de 20 à 32 VDC, et il vaut mieux les tenir à l’écart d’une alimentation partagée avec un variateur.

Limites et points à confirmer

Un isolateur transmet un signal ; il ne l’améliore pas. Une mesure déjà inexacte au transmetteur arrive inexacte à l’autre extrémité de la barrière, et la valeur de 0,1 %FS décrit ce que le module ajoute, non ce que la boucle dans son ensemble atteint. Lorsqu’une boucle doit être réconciliée, c’est d’abord au transmetteur et à la carte réceptrice qu’il faut regarder.

Ces modules sont prévus pour une plage de température de -10 à 50 °C et une plage d’humidité de 25 à 85 %RH, sans condensation. Ils ne sont pas étanches au nettoyage à grande eau et leur face avant n’est pas décrite comme offrant un indice de protection, si bien qu’ils ont leur place dans une armoire et non sur la machine. Le montage vertical facilite l’évacuation de la chaleur interne, et les modules demandent un dégagement lorsqu’ils sont installés côte à côte.

Trois points du document fourni sont incomplets et sont publiés comme tels. Les valeurs de consommance sont attribuées aux deux versions en sens inverse dans les deux tableaux. Deux références CEM différentes sont citées pour le même produit. Et un tableau laisse la cellule du temps de réponse vide. Lorsqu’une application doit être documentée contre une norme particulière ou une valeur de consommance précise, signalez-le et nous confirmerons quelle référence s’applique, plutôt que d’en choisir une ici.

Le document fourni n’indique pas si une version à sécurité intrinsèque existe. Une boucle qui pénètre dans une atmosphère explosive est donc un point à confirmer avant la commande, et non un point auquel cette page peut répondre.