Transmetteur de pression configurable

Un transmetteur de pression transforme la pression régnant à un point de prise en un signal qu’un système de commande peut lire. L’instrument présenté ici emploie un élément sensible en silicium diffusé et couvre les références relative, absolue et relative à référence scellée, avec une étendue allant de -100 kPa à 60 MPa sur l’ensemble de la série. La sortie est le 4-20 mA à deux fils de série, avec le 0-5 V, le 1-5 V, le 0-10 V et la RS-485 Modbus disponibles selon la configuration.

Ce qui distingue cette série, ce n’est pas l’élément mais le nombre de constructions bâties autour de lui. Le même module de mesure est proposé en boîtier à fiche simple, en boîtier court pour une installation encombrée, en boîtier à ailettes pour les fluides chauds, en boîtier muni d’un afficheur à quatre chiffres, en version à connecteur circulaire GX12, en version sanitaire à diaphragme affleurant et raccord à serrer, en boîtier d’aluminium moulé, en version à bride, et sous forme de radio 4G ou d’enceinte antidéflagrante. Cette étendue existe parce que l’élément est petit et que l’électronique est une carte : une fois ces deux-là fixés, c’est le boîtier qui décide où l’instrument peut servir.

Comment le boîtier décide où le transmetteur peut servir

L’élément sensible lui-même est un diaphragme de silicium portant un réseau de résistances diffusées, isolé du procédé par une membrane mince et un fluide de remplissage sur les constructions industrielles. Le fluide rencontre donc le métal en contact plutôt que le silicium, et l’élément reste à une température que la compensation de température peut traiter. Tout ce que fait le boîtier découle de la protection de cet agencement sans fausser ce qu’il lit.

Un boîtier à ailettes éloigne la chaleur de l’électronique, et c’est pourquoi une construction haute température existe : la limite est en général le circuit et le fluide de remplissage plutôt que le diaphragme, et les ailettes rendent la différence. Un diaphragme affleurant supprime le volume mort placé devant l’élément, si bien qu’un fluide qui stagnerait ou retiendrait un résidu dans un orifice fileté n’a plus où se loger. Une enceinte antidéflagrante contient un défaut interne plutôt qu’elle ne l’empêche, ce qui change ce qu’il est permis de monter près de l’instrument, et non ce que l’instrument mesure. Une version sans fil supprime le câble, ce qui change le coût d’installation bien plus que la mesure.

Deux valeurs suivent l’étendue plutôt que le boîtier, et elles méritent d’être lues ensemble. La dérive en température dans la plage compensée est de 2 % du fond d’échelle sur les étendues de 10 à 60 kPa et de 1,5 % du fond d’échelle au-delà, et la plage compensée elle-même est de 0 à 60 °C, de 0 à 70 °C ou de -10 à 70 °C selon la bande d’étendue. Une étendue étroite sur une installation extérieure froide n’est donc pas la même affaire que le même instrument en intérieur.

Comment choisir le bon transmetteur

Fixez d’abord le type de pression. Un transmetteur relatif lit par rapport à l’atmosphère locale et convient au refoulement d’une pompe, à une canalisation d’air comprimé ou à une cuve éventée. Un transmetteur à pression absolue lit par rapport à un vide enfermé et s’impose lorsque la composante barométrique ne doit pas apparaître dans le relevé. Un transmetteur à référence scellée conserve une référence interne fixe et s’emploie là où une référence éventée se remplirait de fluide. Une plage combinée traversant zéro est un quatrième cas, et elle n’est pas interchangeable avec un instrument à référence scellée de même étendue chiffrée.

Fixez ensuite l’étendue d’après la pression de travail plutôt que d’après le sommet. La classe d’exactitude s’applique au fond d’échelle de l’étendue retenue, si bien qu’une plage plusieurs fois supérieure à la pression de travail normale passe sa vie à lire une faible fraction du fond d’échelle et en rapporte moins qu’elle le pourrait. La valeur de surpression publiée, 150 % du fond d’échelle jusqu’à 10 MPa et 125 % du fond d’échelle au-delà, couvre des pointes courtes comme un démarrage de pompe ou une épreuve de canalisation, et non une surpression maintenue.

Tranchez alors l’environnement, car c’est lui qui choisit le boîtier : la température du fluide arbitre entre la construction standard et la construction à ailettes, l’exigence de propreté choisit le diaphragme affleurant, le classement de zone choisit l’enceinte, et la distance jusqu’au système de commande arbitre entre une boucle et une liaison radio. La compatibilité du fluide reste le dernier point, et la documentation fournie ne donne ni la matière du diaphragme ni celle de l’orifice, si bien qu’un fluide agressif doit être posé dans la demande plutôt que supposé.

Câblage, alimentation et résistance de charge

La plage d’alimentation et la résistance de boucle sont publiées ensemble parce que l’une borne l’autre. Sur la sortie courant, la charge qu’une boucle à deux fils peut attaquer est RL ≤ (U-10 V)/0,02 A sans afficheur local et RL ≤ (U-14 V)/0,02 A avec un afficheur, U étant la tension d’alimentation. La différence entre les deux expressions est la tension que réclame l’afficheur, et employer la mauvaise revient à obtenir une boucle qui semblait confortable sur le papier mais qui lit trop bas en haut de plage. Sur les sorties tension, la contrainte est une charge minimale de 5 kΩ plutôt qu’une charge maximale.

L’alimentation elle-même change avec la sortie et avec l’afficheur : 10-32 V pour le 4-20 mA, 8-32 V pour le 0-5 V ou le 1-5 V, 12-32 V pour le 0-10 V, et sur RS-485 8-32 V, 7-32 V ou 5-28 V selon qu’un afficheur est monté et selon qu’il est LCD ou LED. Les fonctions des broches ne sont pas les mêmes d’une forme de sortie à l’autre, si bien que le câblage se lit sur la forme commandée plutôt que sur la série en général.

Limites de mesure et critères de choix

Un transmetteur choisi avec une étendue très supérieure au service est la manière la plus courante de faire mal lire un bon instrument. La classe s’applique au fond d’échelle, si bien que l’erreur au point de travail croît proportionnellement à la fraction inutilisée de l’étendue.

Les étendues étroites sur installation froide méritent un second regard, parce que la plage compensée se resserre à mesure que l’étendue se resserre et que la dérive augmente. Lorsque le procédé siège en bas d’une étendue étroite à l’extérieur, une autre technologie de mesure ou une étendue plus large peuvent mieux faire qu’une classe plus fine sur le même instrument.

Un transmetteur est aussi le mauvais instrument lorsque la question n’est pas continue. Si l’exigence est un contact qui change d’état à un point fixé, un pressostat le fait sans boucle ; si l’exigence est une indication locale et rien d’autre, un manomètre le fait sans alimentation. Lorsque le fluide est agressif, la réponse est en général un séparateur à membrane placé en amont de l’instrument plutôt qu’un métal de contact plus exotique, et lorsque le fluide pulse fort, la structure d’amortissement de l’orifice aide mais ne remplace pas un amortisseur adapté.

Configuration et commande

La documentation fournie ne donne pas de décomposition de code de modèle pour la série, si bien qu’une configuration s’énonce en toutes lettres : type de pression, étendue, forme de sortie, alimentation, raccordement de procédé, raccordement électrique, boîtier et longueur de câble. C’est aussi ce qu’un devis exige, et c’est l’ordre dans lequel les choix se bornent les uns les autres : la forme de sortie fixe la plage d’alimentation, la plage d’alimentation fixe la charge attaquable, et le boîtier fixe la température du fluide applicable.