Détecteur de niveau à ultrasons

Un détecteur de niveau à ultrasons se choisit pour ce qu’il ne touche pas. Lorsque la cuve contient des eaux usées, un acide, un produit alimentaire ou des boues, un instrument mouillé doit survivre au produit et être nettoyé ensuite, et un flotteur ou une sonde doit être accessible. Mesurer depuis le dessus de la surface évite tout cela : le transducteur reste dans l’air au-dessus de la cuve et le contenu ne l’atteint jamais.

Ce que cela rapporte en simplicité se paie en géométrie. L’appareil exige un trajet dégagé entre sa face et la surface, et, sur une cuve contenant quoi que ce soit, c’est une concession plus grande qu’elle ne le paraît d’abord.

Comment la mesure est faite

Le transducteur émet une salve sonore vers le bas, puis écoute. L’impulsion se réfléchit sur le changement de densité de la surface et revient, et le temps séparant l’émission de la réception donne la distance ; en la retranchant de la hauteur de montage, on obtient le niveau. Comme la vitesse du son dépend de la température de l’air qu’elle traverse, l’appareil porte une sonde de température et corrige ce temps d’après elle, ce qui fait que la température du lieu d’installation fait partie du choix et non des détails d’ambiance.

Trois limites géométriques découlent de cette seule phrase, et c’est elles qui décident si une cuve est mesurable. Juste sous la face s’étend une bande où l’appareil ne peut distinguer sa propre émission de l’écho de retour, et le niveau le plus haut que la cuve peut atteindre doit rester sous cette bande. L’impulsion s’évase en cheminant, si bien que sur une cuve haute et étroite le faisceau peut toucher la paroi ou un accessoire interne et renvoyer un faux écho avant celui de la surface. Et, pour une plage donnée, il existe une distance minimale entre le transducteur et la paroi, parce que l’écho de la paroi arrive presque en même temps que celui de la surface.

Monobloc ou à tête déportée

Les deux versions ne diffèrent que par l’emplacement de la tête. La version monobloc porte le transducteur dans la tête et se monte sur la cuve, ce qui convient à une cuve dégageant un espace libre au-dessus d’elle et dont le sommet est accessible. La version à tête déportée place le transducteur sur la cuve et la tête là où une personne peut la lire, ce qu’exigent un espace de tête bas, un sommet de cuve sans accès ou une zone de rinçage.

Deux conséquences dépassent la simple commodité. La version à tête déportée accepte une alimentation secteur en plus d’une alimentation basse tension, si bien qu’elle convient à une installation où une alimentation est disponible au droit de la cuve mais pas une basse tension. Et elle ne porte pas l’option sans fil offerte par la version monobloc, si bien qu’un site éloigné entièrement dépourvu de câblage oriente vers la version monobloc.

Plage de mesure, zone morte et petite cuve

La plage et l’exactitude sont les chiffres qu’un acheteur cherche en premier, et ils ne suffisent pas à eux seuls sur ce type. La zone morte appartient à la configuration du transducteur plutôt qu’à la plage, ce qui explique que le document donne des valeurs différentes pour la version monobloc et la version à tête déportée sur les mêmes étendues, et qu’une version à zone morte courte soit parfois la seule à rendre mesurable une cuve peu profonde. La version à faible zone morte existe pour ce cas précis : elle couvre une cuve de un ou deux mètres tout au plus, avec une zone morte mesurée en centimètres plutôt qu’en dizaines de centimètres.

Cette relation explique pourquoi la discussion technique commence par la cuve et non par l’appareil. La hauteur de la cuve et le niveau le plus haut que le contenu atteint décident ensemble si l’appareil peut être monté assez haut pour tenir ce niveau hors de la bande morte, ou s’il faut changer la plage, le montage ou le principe.

Sorties et régulation

L’appareil fournit une sortie analogique 4-20 mA et une liaison RS-485 parlant Modbus-RTU, voie classique vers un régulateur ou un système de commande, et une paire de contacts de relais donnés pour commuter le secteur. Les relais sont ce qui permet à un seul appareil de faire un travail plutôt que de le rapporter seulement : un seuil de niveau qui déclenche une pompe ou ouvre une vanne a besoin d’un contact, et une alarme en demande un autre. La version à tête déportée propose quatre contacts en option lorsque davantage d’actions sont nécessaires.

Une exactitude de sortie analogique de 0,2 % du fond d’échelle est donnée séparément de l’exactitude de mesure, et les deux méritent d’être tenues à part : la première décrit la qualité du signal entre l’appareil et ce qui le lit, la seconde décrit la mesure elle-même.

Limites de mesure et critères de choix

Les limites de la technologie sont les trois limites géométriques qui précèdent, et il est utile de les dire clairement parce que chacune a une parade moins coûteuse qu’un changement d’appareil. Un niveau qui monte dans la bande morte se traite parfois en remontant le montage ou en faisant monter un tube vertical au-dessus de la cuve. Un faisceau qui atteint la paroi peut être rétréci, ou l’appareil déplacé, ou la cuve mesurée par un autre principe. Mais lorsque l’air au-dessus de la surface porte de la vapeur, de la condensation, des poussières ou de la mousse, la géométrie n’y peut rien, et le radar est habituellement la réponse - c’est pourquoi la frontière entre les deux technologies se trace par l’atmosphère au-dessus du produit plutôt que par la plage de mesure, puisqu’elles couvrent les mêmes étendues.

Le document laisse aussi plusieurs valeurs non réglées, qui sont énumérées plutôt que passées sous silence. L’exactitude s’exprime de trois manières dans un même document, et une classe d’exactitude n’est pas la même grandeur qu’un pourcentage du fond d’échelle. La zone morte diffère entre les deux versions pour une même plage. La configuration d’alimentation diffère entre elles. Et la relation entre le module sans fil optionnel et l’appareil 4G séparé n’est pas expliquée.

Commander

Les éléments qui fixent la réponse sont la hauteur de la cuve, son diamètre et les niveaux le plus haut et le plus bas en service ; le produit lui-même et la vapeur ou les poussières au-dessus de lui ; les températures de service et extrêmes au niveau de l’appareil ; la formation éventuelle de mousse, de condensation ou de turbulence en surface ; ce que contient la cuve et à quelle distance de la paroi l’appareil peut être monté ; le fait de savoir si la mesure doit être visible sur place ou seulement comme signal ; les sorties requises et ce qui les lira ; l’existence ou non d’un câblage au droit de la cuve ; et l’alimentation disponible. Un plan de cuve répond à la plupart de ces questions et constitue l’élément le plus utile d’une demande. La quantité, le port de destination et la date de livraison requise la complètent.