Qu'est-ce que l'étalonnage du capteur et pourquoi est-il important?
Ces mesures sont utilisées pour aider le système de contrôle de processus à ajuster les vannes, les pompes et les autres actionneurs de l’installation afin de maintenir les valeurs appropriées de ces quantités et d’assurer un fonctionnement sûr.
Alors, comment une usine maintient-elle le fonctionnement de ces capteurs pour garantir que la valeur réelle du processus est détectée et transmise au système de contrôle?
Dans cet article, vous apprendrez que la réponse à cette question est: «Calibrage du capteur».
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1. Erreurs dans la mesure du capteur
L'erreur est simplement la différence algébrique entre l'indication et la valeur réelle de la variable mesurée. Les erreurs de mesure du capteur peuvent être causées par plusieurs facteurs.
1.1. Erreur due à une référence incorrecte à zéro
Premièrement, l'instrument peut ne pas avoir une référence zéro correcte.
Les capteurs et les émetteurs modernes sont des appareils électroniques, et la tension de référence, ou le signal, peut varier avec le temps en raison de la température, de la pression ou de la modification des conditions ambiantes.
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1.2. Erreur due au décalage dans la plage du capteur
Deuxièmement, la «plage du capteur» peut changer en raison des mêmes conditions que celles mentionnées précédemment, ou peut-être que la plage de fonctionnement du processus a été modifiée.
Par exemple, un processus peut actuellement fonctionner dans la plage de 0 à 200 livres par pouce carré (PSI), mais des changements de fonctionnement nécessiteront de fonctionner dans la plage de 0 à 500 livres par pouce carré (PSI).
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1.3. Erreur due à l'usure mécanique ou aux dommages
Troisièmement, une erreur de mesure du capteur peut survenir à cause d'une usure mécanique ou de dommages. Habituellement, ce type d'erreur nécessitera une réparation ou un remplacement du périphérique.
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Les erreurs ne sont pas souhaitables, car le système de contrôle ne disposera pas de données précises pour prendre des décisions de contrôle, telles que le réglage de la sortie d'une vanne de contrôle ou le réglage de la vitesse d'une pompe d'alimentation.
Si l'étalonnage est trop éloigné des conditions de processus précises, la sécurité du processus peut être compromise.
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Un étalonnage correct donnera des mesures précises, ce qui permettra un bon contrôle du processus.
Lorsqu'un bon contrôle est réalisé, le processus a alors la meilleure chance de fonctionner efficacement et en toute sécurité.
2. Calibrage du capteur
La plupart des usines de traitement modernes disposent de programmes d’étalonnage des capteurs, qui nécessitent l’étalonnage périodique des instruments.
L'étalonnage peut prendre un temps considérable, en particulier si l'appareil est difficile à atteindre ou nécessite des outils spéciaux.
2.1. Qu'est-ce qu'un chèque "tel que trouvé"?
Afin de minimiser le temps nécessaire à l'étalonnage du capteur, je commencerais par effectuer une vérification «tel que trouvé» sur l'instrument. Ceci consiste simplement à effectuer un étalonnage avant de procéder à des ajustements.
Si l'étalonnage en cours de l'instrument se situe dans les limites de la tolérance indiquée pour l'appareil, le ré-étalonnage n'est pas nécessaire.
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2.2. Comment effectuer une vérification «telle quelle» ou «en cinq points»
Pour effectuer un contrôle «tel que trouvé», un instrument précis et précis est utilisé pour développer des signaux de processus correspondant à 0%, 25%, 50%, 75% et 100% de la plage de processus de l'émetteur.
La sortie correspondante de l'émetteur, en milliampères, est observée et enregistrée. C'est ce qu'on appelle une vérification «en cinq points».
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Ensuite, afin de vérifier l’hystérésis, un phénomène dans lequel la sortie du capteur pour une valeur de processus est différente "à la baisse" comme à la "supérieure", les signaux de sortie correspondant à 100%, 75%, 50%, 25%, et 0% dans l'ordre sont enregistrés.
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2.3. Comment calculer les déviations (erreurs) d'un capteur
Les déviations à chaque point de contrôle sont calculées et comparées au maximum de déviation autorisé pour l'appareil.
Si l'écart est supérieur au maximum autorisé, un étalonnage complet est effectué.
Si l'écart est inférieur au maximum autorisé, aucun étalonnage du capteur n'est requis.
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Supposons que la tolérance maximale à la déviation est de 0,5%.
En utilisant les données de la feuille d'étalonnage, nous voyons sur le graphique que les écarts sont tous inférieurs à l'écart maximal autorisé de 0,5%.
Par conséquent, aucun étalonnage supplémentaire n'est requis.
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Supposons maintenant que la tolérance maximale de déviation est de 0,20%.
En utilisant les données de la feuille d'étalonnage, nous voyons sur le graphique que certains écarts sont supérieurs à l'écart maximal autorisé de 0,20%.
Par conséquent, un étalonnage du capteur est requis.
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2.4. Comment effectuer une calibration du capteur
Pour calibrer, nous avons besoin d'un simulateur de processus très précis, dans ce cas une alimentation en pression, connecté au côté processus de l'émetteur.
Un compteur de courant est connecté à la sortie pour mesurer la sortie de 4-20 milliampères de l'émetteur. Idéalement, un simulateur et un courantomètre calibrés par l'Institut national des normes et des essais sont utilisés. En pratique, nous pouvons utiliser des compteurs de process et des modules d’entrée de pression très précis.
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2.4.1. Étalonnage de capteur analogique (réglage du zéro et de la plage)
Si nous avons un émetteur analogique, nous devons ajuster le zéro et l’étendue pour réduire l’erreur de mesure. Avec un émetteur analogique, les réglages de l'émetteur lui-même sont réglés sur ZERO et sur SPAN.
Un réglage zéro est effectué pour déplacer la sortie à exactement 4 milliampères lorsqu'une mesure de processus à 0% est appliquée à l'émetteur, et un ajustement d'étendue pour déplacer la sortie à exactement 20 milliampères lorsqu'une mesure de processus à 100% est appliquée.
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Malheureusement, avec les émetteurs analogiques, les réglages du zéro et de la plage sont interactifs; c'est-à-dire, ajuster l'un déplace l'autre. Par conséquent, l'étalonnage est un processus itératif pour définir le zéro et l'intervalle, mais seulement 2 à 3 itérations sont généralement nécessaires.
2.4.2. Étalonnage du capteur numérique (ajustement du capteur et de la sortie)
Avec un émetteur numérique, nous pouvons ajuster le signal du capteur entrant en ajustant la sortie du convertisseur analogique-numérique, appelée "assiette du capteur", et / ou l'entrée du convertisseur numérique-analogique dans le circuit de sortie, appelé "4 -20mA trim "ou" sortie trim ".
2.4.3. Après calibration
Après calibration, les erreurs sont à nouveau honorées. Comme pour les valeurs "as found", il existe un certain degré d'hystérésis. Cependant, l'écart maximal a été réduit de 0,38% à 0,18%, bien dans les limites de la tolérance de 0,20%.
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Dans cet article, vous avez appris l’importance de l’étalonnage par capteur d’un signal de mesure.
L'étalonnage est un ajustement ou un ensemble d'ajustements effectués sur un capteur ou un instrument pour que cet instrument fonctionne aussi précisément ou sans erreur que possible.
Un bon étalonnage du capteur donnera des mesures précises, ce qui permettra un bon contrôle du processus. Lorsqu'un bon contrôle est réalisé, le processus a alors la meilleure chance de fonctionner efficacement et en toute sécurité.
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Bon apprentissage,