Intégrés au contrôle de procédé dans de nombreuses industries, les capteurs de mesure de niveau sont divisés en deux principaux types. Les capteurs de mesure de niveau sont utilisés pour indiquer une seule hauteur de liquide discrète. Il s’agit d’une condition de niveau prédéfinie. Généralement, ce type de capteur fonctionne comme une alarme haute, signalant une condition de débordement ou comme un indicateur de condition d’alarme basse. Les capteurs de niveau continus sont plus sophistiqués et peuvent fournir un niveau de surveillance à l’échelle du système. Ils mesurent le niveau de liquide à partir d’une plage plutôt qu’au niveau d’un point, produisant une sortie analogique directement corrélée au niveau dans la cuve. Pour créer un systè
Variantes de conception
Interrupteurs à flotteur
Dans ces capteurs de niveau, un flotteur magnétique se déplace à la surface du liquide, actionnant un « commutateur à lames » hermétiquement scellé dans la tige. La conception simple et nécessitant peu d’entretien s’installe facilement, réduit les chocs, les vibrations et la pression et est compatible avec de nombreux supports. Le commutateur à lames peut être unipolaire, unidirectionnel (SPST) ou unipolaire, bidirectionnel (SPDT).
Capteurs à ultrasons sans contact
Ces capteurs intègrent un processeur de signal analogique, un microprocesseur, des interrupteurs BCD (décimale codée en binaire) et un circuit de commande de sortie. Les impulsions d’émission et un signal de déclenchement du microprocesseur sont acheminés par le processeur de signal analogique jusqu’au capteur qui envoie un faisceau ultrasonique à la surface du liquide. Le capteur détecte l’écho en surface et le renvoie au microprocesseur pour une représentation numérique de la distance entre le capteur et le niveau de la surface. Grâce à la mise à jour constante des signaux reçus, le microprocesseur calcule des valeurs moyennes de mesure du niveau de liquide.
Avec un capteur continu, le microprocesseur convertit la valeur moyenne d’un signal analogique de 4 à 20 mA linéaire au niveau du liquide. Lorsque l’écho du niveau n’est pas renvoyé au capteur dans les 8 secondes, la sortie de signal du système passe sous 4 mA, indiquant une condition de niveau bas ou un tuyau vide. Avec un capteur ponctuel, le microprocesseur compare la valeur moyenne au réglage de l’interrupteur BCD et alimente un relais de sortie pour l’indication du niveau haut ou bas. Une perte de signal supérieure à 8 secondes interrompt l’alimentation des relais et restaure leur état d’origine. Les composants électroniques intègrent une temporisation d’une demi-seconde qui réduit les effets de turbulence en surface.
Capteurs à ultrasons avec contact
Ces capteurs sont dotés d’un système à ultrasons basse alimentation qui mesure le niveau du liquide à un certain moment. Composé d’un capteur monté sur site et d’un amplificateur intégré transistorisé, les capteurs à ultrasons avec contact ne comportent aucune pièce mobile et ne nécessitent aucun étalonnage. Ils sont généralement dotés de borniers pour la connexion d’une source d’alimentation et de dispositifs de commande externe. Le signal ultrasonique parcourt un écartement d’un demi-pouce dans le capteur, contrôlant les contacteurs-relais lorsque cet écartement contient du liquide. Le niveau de détection est situé au centre de l’écartement pour les capteurs montés horizontalement et en haut de l’écartement pour les capteurs montés verticalement. Lorsque le liquide passe sous ce niveau, le signal ultrasonique diminue et, finalement, restaure l’état antérieur du relais.
Ces capteurs sont utilisés dans des cuves ou des tuyaux pour actionner automatiquement les pompes, les électrovannes et les alarmes hautes/basses. Deux capteurs sont requis pour remplir et vider les réservoirs et pour comptabiliser les volumes de liquide. Compatibles avec la plupart des liquides, ils ne sont pas affectés par les revêtements, les gouttelettes collantes, la mousse et la vapeur. Cependant, les liquides très aérés et les liquides assez visqueux pour boucher l’écartement du capteur peuvent provoquer des problèmes.
Capteurs de niveau de capacité
Comme les capteurs ultrasoniques, les capteurs de capacité peuvent gérer les mesures de niveau et les mesures continues. Ils utilisent une sonde pour surveiller l’évolution du niveau de liquide dans le réservoir, commandant électroniquement la sortie suivant les valeurs capacitives et résistives qui sont converties en signaux analogiques. La sonde et la paroi de la cuve correspondent aux deux plaques d’un condensateur, le liquide au milieu diélectrique. Comme le signal provient des changements de niveau uniquement, l’accumulation de matériau sur la sonde n’a aucun effet. Les cuves de liquide non conducteur peuvent imposer l’usage de deux sondes ou d’une bande conductrice externe.
La sonde, qui peut être rigide ou flexible, utilise généralement un fil conducteur isolé en PTFE. L’utilisation d’acier inoxydable comme métal de base de la sonde fournit la sensibilité supplémentaire nécessaire pour mesurer les liquides non conducteurs, granulaires ou possédant des propriétés diélectriques faibles (constante diélectrique inférieure à 4). Les sondes flexibles doivent être utilisées en l’absence d’espace suffisant pour installer une sonde rigide, ou dans des applications exigeant de très grandes longueurs. Les sondes rigides offrent une meilleure stabilité, en particulier dans les systèmes turbulents, où le balancement de la sonde peut provoquer des fluctuations du signal.
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Capteurs de niveau à ultrasons sans contact
Grâce aux options de puissance et de programmation, la capacité de communication RS-232 ou RS-485, l’étalonnage du bouton-poussoir et la signalisation de compensation de température, les capteurs de la série LVU40 apportent une autre dimension en ce qui a trait à la flexibilité de la mesure continue du niveau de liquide sans contact. Très précis dans l’intégralité de leur plage (entre 0,3 et 18,3 m [1 à 60 pi]), ils intègrent une fonction de filtrage qui supprime virtuellement les faux échos des obstructions périphériques. Avec un automate programmable (PLC) ou un contrôleur de la série CNi OMEGA, ils peuvent être utilisés pour mesurer le niveau.
Capteur de niveau radar
Dans les applications nécessitant une mesure sans contact du niveau de liquide, les émetteurs radar LVRD500 sont la suite logique des capteurs à ultrasons. Ils conviennent parfaitement lorsque la vapeur, la poussière ou une surface moussante empêchent la mesure ultrasonique. Le capteur radar utilise une technologie d’impulsions pour suivre les liquides cibles de l’extrémité de l’antenne jusqu’au fond d’un réservoir. Ce traitement du signal avancé du « marqueur d’écho » fournit une forme d’impulsion continue fiable qui n’est pas affectée par les conditions environnementales. Les modèles RS-232 et RS-485 sont disponibles.
Contacteurs de niveau à lamelle rotative pour matières sèches
Compatible avec de nombreuses substances granulaires, en granules et en poudre, la série LVD-800 de contacteurs de niveau à lamelle rotative utilise une technologie magnétique brevetée qui permet de surveiller concrètement les silos, les trémies et les réservoirs. Un microcontrôleur d’autodiagnostic surveille en permanence la rotation de l’arbre et de la plaque de montage du moteur, réagissant immédiatement à la présence matérielle et à une défaillance mécanique ou électrique. La détection magnétique évite les problèmes d’encrassement inhérents aux systèmes optiques. Le couvercle vissable s’enlève avec les boulons. Il y a 2 entrées de conduit et la plupart des modèles possèdent un voyant d’état. Les modèles hautes températures ont une valeur nominale de 399 °C (750 °F).
Sonde de mesure de capacité
Capables de résister à des températures et pressions élevées et imperméables à de nombreux produits corrosifs, les sondes de la série LV3000/4000 fournissent des mesures de niveau continues fiables dans des applications difficiles. Appropriées pour les liquides, les pâtes et certains solides (conducteurs ou non-conducteurs), elles ne comportent aucune pièce mobile et sont faciles à installer. Après rectification et filtrage de la puissance entrante, génération d’un signal de radiofréquence et calcul des changements de courant, le circuit électronique produit un signal de sortie bifilaire de 4 à 20 mA 2 proportionnel au niveau du procédé. Les réglages pratiques du zéro et de la portée permettent à l’utilisateur de tenir compte de variables comme le type de support, les dimensions de la cuve, la longueur de la tige et la position de montage. Si la sonde en acier inoxydable est utilisée près d’une paroi de cuve conductrice, un modèle isolé en PTFE permettra d’éviter un court-circuit.
FAQs
Sélection du capteur de mesure de niveau
Questions clés à poser avant de choisir un capteur de mesure de niveau:
- Mesurez-vous un liquide ou un solide?
- Quelles sont les plages de pression et de température de l’application?
- Devez-vous effectuer une mesure continue ou une mesure de niveau?
- De quelle plage de mesure de niveau avez-vous besoin?
- Le matériau mesuré est-il électriquement conducteur?
- Le matériau recouvrira-t-il ou s’accumulera-t-il sur des surfaces?
- Des turbulences, de la mousse ou de la vapeur se produisent-elles à la surface du liquide?
- Recherchez-vous un niveau de mesure avec ou sans contact?
- Quel type de sortie recherchez-vous : affichage analogique, à relais, numérique, etc.?
Débitmètres magnétiques Introduction aux débitmètres magnétiques
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