InstrumExpert Communauté des Instrumentistes Forum d'entraide pour les ingénieurs instrumentistes

Bonjour à tous,

Je découvre votre forum et la richesse de vos réponses, j'espère que vous saurez m'orienter également dans ma quête ;)

Mon client a fait développer pour une application un banc de test qui lui permet de suivre une courbe de T° ainsi qu'une variation de pression dans une chambre climatique. Jusque là rien de très innovant par rapport aux sujets que j'ai pu parcourir sur le forum.

La problématique que nous rencontrons sur l'usage, c'est l'interprétation ou la qualité de la mesure de la sonde de T°.

Voici le contexte:

• Variation de Température à mesurer comprise entre +2,00°C<T<+7,00°C, pression 540mBars
• Mesure de T° à 2 digits après la virgule pour tendancer correctement le dixième
• hardware:
• Sonde PT100 1/3DIN 3fils reliée à un transmetteur 4-20mA (SEM206P) configuré sur une plage -5°C/+35°C
• couple Sonde+transmetteur relié à un massflow Vögtlin GSM afin de transmettre l'ensemble des données (Pression et T°) via un registre ModBus à un soft type Labview pour exploitation.

Après de nombreux tests, des étalonnages laborieux et des tentatives de validations du dispositif, nous nous heurtons à une situation qui ne satisfait pas: le temps de stabilisation de la T°.

En effet, malgré un descente assez rapide, il faut systématiquement plus de 5 minutes pour perdre le dernier degré. Cette situation est très handicapante dans notre process.

Ce qui nous surprend c'est la réactivité très éloignée d'un couple standard thermomètre+PT100 que nous avons testé dans les mêmes conditions et qui stabilise dans la minute à la Température attendue.

Pour exemple un relevé de T°+Intensité mesurées en sortie du 4-20mA pour explications.

Est-ce que vous pourriez m'indiquer si nous avons raté quelque chose...

Merci pour votre aide!

Variation PT100 et Transmetteur 4-20mA

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Bonjour Hitcher69,

Plusieurs questions me viennent et pourraient vous aider :

    Est-ce que votre système sert juste à mesurer ou sert il à réguler l'enceinte ? Il y aura forcement l'influence de la régulation de l'enceinte.

    Quelle est la taille de la sonde ? La sonde de température va avoir une inertie en fonction de la température. Il y a toujours un décalage entre la température de l'environnement et la température de la sonde, il faut que la masse prenne la température.

    Votre système sera en dynamique ou en statique ? J'entends par là, est-ce que la température va varier ou non ? Il est très difficile pour une enceinte climatique de régler une température en dynamique. L'inertie de la chambre, la taille des pièces à solliciter ... tout cela va influer sur la température. Si l'on passe de dynamique à statique (un peu à l'exemple de votre graphique), pour réguler une bonne température et éviter un rebond, on utiliser une régulation PID qui va limiter la puissance thermique pour éviter un 'overshoot'. A l'exemple d'une intégrale, on va approcher de la température sans jamais l'atteindre.

Bonjour Beaufort et merci pour ce premier retour aussi rapide!

    La sonde sert uniquement de prise de T°, la régulation de T° du dispositif entier est assurée par un cryostat qui dispose de sa propre sonde et pilotée séparément.

    La sonde de température a un diamètre de 3mm pour une longueur de 30mm, étanche et gaine silicone.

    Quelque soit le contexte de mesure (inertie ou pas d'inertie), le résultat sur la courbe est toujours le même: descente forte et amorti très long.

On est entre le statique et le dynamique: notre temps d'intervention dans l'enceinte climatique est le plus court possible (>1minute) pour ne pas impacter significativement l'ambiance et éviter l'overshoot. dans cette configuration de "production", nos relevés démontrent une élévation de l'ordre d'1,5°C max.

    Ce qui est aberrant dans notre situation c'est qu'en conditions d'étalonnage, donc les sondes PT100 du Thermomètre étalon et Sonde PT100 du banc de test, placées dans les mêmes conditions, sans prise d'air donc sans impact de l'environnement extérieur, la situation décrite dans mon premier post est la même: réponse quasi immédiate du Thermomètre et réponse dégradée du couple Sonde+Transmetteur.

Quelle est la différence entre votre sonde et la sonde étalon (s'il y a) ?

Pour moi (je ne suis pas spécialiste d'enceintes, mais j'en ai quelques unes), vu les variations de températures, une sonde de 3 mm va mettre du temps à prendre la température.

Dans mon labo, nous admettons qu'il faut 1 heure pour que nos pièces soient en température (en gros cylindre de 150 mm de diamètre pour 300 mm de haut pour un mélange fer/plastique de 500 gr)

Dans les sondes thermocouple, nous utilisons plusieurs gammes avec différents diamètres. Les 1 mm qui ont un temps de réaction moyen (à la minute) et les 0.1 mm pour des transitions de températures importantes (à la seconde).

La sonde étalon est une PT100 (385) de 80mm de longueur et 4mm de diamètre.

Dans notre contexte, l'enceinte est de plus petite dimension : cylindre de 120mm de diamètre par 150mm de hauteur environ, la "cloche" est en aluminium isolé double peau.

En condition de test, la sonde PT100 incriminée est en contact quasi direct avec la pièce que nous venons refroidir.

Cette pièce est d'abord stabilisée à 9,00°C avant de rentrer sur notre banc de test.

A l'aide d'échangeur type watercooling relié au cryostat, nous venons abaisser et stabiliser la température de cette pièce à une T° de 3,50°C.

La durée du test est d'environ 8 minutes, l'échange thermique entre l'échangeur et la pièce prend environ 4 à 5 minutes.

La PT100 de test accuse un retard pour confirmer la valeur finale à mesurer.

En effet, la taille de la sonde pourrait être une belle opportunité pour s'affranchir de l'inertie, mais vu la taille de la sonde étalon je ne m'explique pas cette différence de comportement.

Est-ce que la précision recherchée est trop fine par rapport au matériel employé?

Les PT100 pour du 0.1°C, c'est bon.

Le placement de la sonde a son importance (voir les normes pour l'étalonnage des enceintes, on doit mettre les sondes d'étalonnage à 10cm des parois mini). Les parois et l'objet en test peuvent 'rayonner'.

Est-ce que pour l'étalonnage, la sonde étalon est 'collée' à la votre ? Sinon, faire deux essais à vide les deux sondes collées, étalon vers paroi/étalon vers centre de l'enceinte.

On a bien vérifié les différentes conditions d'étalonnage et de production.

Lors de l'étalonnage les 2 sondes sont juxtaposées pour bien percevoir le même milieu et les mêmes contraintes: on distingue clairement un comportement différent.

En ce qui concerne le placement, le support est prévu pour favoriser le contact de la sonde avec la pièce testée et l'isoler de l'environnement périphérique.

Merci pour votre aide, c'est vraiment appréciable ;) 

Après toutes ces vérifications, il ne resterait que le transmetteur.

Pour tester sa réactivité, on peut mettre un générateur de courant directement sur le transmetteur.

Enregistrer en continu à bonne fréquence le courant du générateur ainsi que la sortie du convertisseur.

Changer la valeur de courant pour voir la réaction du transmetteur. 

j'avais en tête de changer de transmetteur pour vérifier sa qualité, on se rejoint sur le constat.

est-ce qu'il y a des références ou équipementiers à privilégier?

Omron et Eurotherm sont connus dans le domaine pour la régulation

Jumo aussi sont pas mal, mais j'ai déjà eu quelques problèmes avec.

Sinon, Kübler.

Mais l'important reste la réactivité de la conversion, donc sans filtre.