électronique d'analyse
L'électronique d'acquisition constitue l'interface entre le capteur et le niveau de commande. Elle capte les signaux électriques bruts d'un capteur, tels que les tensions, les courants, les impulsions ou les fréquences. Ces signaux sont amplifiés, filtrés et numérisés. Ils sont ensuite traités mathématiquement, mis à l'échelle et convertis en grandeurs physiques telles que la masse, le débit, la pression ou la température. L'électronique d'évaluation fournit généralement les valeurs mesurées via des signaux normalisés (par exemple 4–20 mA, 0–10 V), des interfaces de bus de terrain ou des protocoles numériques de la technique de contrôle-commande. Des fonctions supplémentaires telles que la surveillance des valeurs limites, des algorithmes de dosage ou de régulation, le calcul de la moyenne ou des fonctions de diagnostic sont souvent intégrées. Dans les systèmes de pesage et de dosage, l'électronique d'évaluation est déterminante pour la résolution de mesure, la reproductibilité et le temps de réponse – et donc pour la précision des processus gravimétriques.
Le système électronique d'acquisition de données sert d'interface entre le capteur et le niveau de commande. Il capte les signaux électriques bruts du capteur, les amplifie, les filtre et les numérise, puis les convertit à l'aide de courbes caractéristiques linéaires, par exemple
y = a · x + b
en grandeurs physiques. Les effets dynamiques sont souvent modélisés à l'aide de modèles de filtrage simples tels que les éléments PT1
T · dy/dt + y = K · u
ou grâce à des algorithmes de régulation PI/PID intégrés, par exemple
u(t) = Kp · e(t) + Ki · ∫ e(t) dt + Kd · de(t)/dt
pris en compte. Ainsi, le système électronique d'évaluation fournit des signaux de sortie normalisés et prend en charge les tâches de dosage, de pesage et de régulation avec une grande précision et une excellente reproductibilité.
- y est la grandeur de sortie (par exemple, la masse, le débit, la pression ou la température) exprimée en unités physiques.
- x est la grandeur d'entrée (par exemple, la tension, le courant ou un signal numérique brut provenant du capteur).
- a est le facteur d'amplification ou la pente de la courbe caractéristique ; il décrit le rapport entre le signal d'entrée et la grandeur physique.
- b correspond au décalage ou au point zéro ; il corrige un décalage du point zéro et déplace la courbe caractéristique vers le haut ou vers le bas.
- u est la grandeur d'entrée (par exemple, le signal d'un capteur ou la grandeur de référence).
- y est la grandeur de sortie après le filtre ou le circuit de transfert (signal lissé ou retardé).
- T est la constante de temps de l'élément PT1 ; elle décrit la rapidité avec laquelle le système réagit aux variations de l'entrée.
- K est le gain statique de l'élément PT1 (rapport entre l'entrée et la sortie en régime permanent).
- dy/dt est la dérivée par rapport au temps de la grandeur initiale y et décrit la vitesse à laquelle y varie avec le temps.
- u(t) est la grandeur de commande du régulateur (par exemple, la valeur de réglage d'une vanne, la vitesse de rotation de consigne, le débit).
- e(t) est l'écart de régulation, c'est-à-dire la différence entre la valeur de consigne et la valeur réelle.
- Kp est le gain proportionnel ; il détermine l'intensité avec laquelle le régulateur réagit directement à l'écart instantané e(t).
- Ki est le coefficient d'intégration ; il pondère l'erreur cumulée dans le temps et permet d'éliminer les écarts de régulation persistants.
- Kd est le coefficient différentiel ; il réagit au taux de variation de l'erreur et atténue les variations rapides ou les oscillations.
- ∫ e(t) dt est l'intégrale de la différence de régulation sur le temps et représente la somme cumulative de l'erreur.
- de(t)/dt est la dérivée par rapport au temps de la différence de régulation et décrit la vitesse à laquelle l'erreur varie.