Les capteurs de pression sont désormais incontournables dans de nombreux secteurs pour surveiller la pression des liquides et des gaz. On les retrouve notamment dans les appareils médicaux, les usines de fabrication et les stations de traitement des eaux. Mais lorsque l’on examine les caractéristiques techniques d’un capteur de pression, on rencontre souvent l’expression “ sortie 4-20 mA ”. En tant que débutant, ce terme peut vous sembler technique, et vous vous demandez peut-être : que signifie « sortie 4-20 mA » dans le contexte des capteurs de pression ? En réalité, il s’agit d’un signal électrique standard utilisé par un capteur de pression. Mais ce n’est pas tout. Dans ce guide, je vais vous expliquer ce que signifie une sortie 4-20 mA, comment ces capteurs fonctionnent et quels sont leurs avantages. Alors, c’est parti.
Que signifie une sortie de 4 à 20 mA sur les capteurs de pression ?
Une sortie 4-20 mA est un signal électrique standard utilisé par un capteur de pression pour transmettre les mesures de pression à d'autres appareils. Dans ce cas, 4 mA correspond à la valeur de pression la plus basse. De même, 20 mA correspond à la valeur de pression la plus élevée comprise dans la plage de mesure du capteur.
N'oubliez pas que la pression et le courant sont étroitement liés. Lorsque la pression varie, le courant augmente ou diminue en conséquence. Cette plage de sortie de courant de 4 à 20 mA permet donc au capteur de transmettre des mesures de pression précises. Comment ? Imaginons un capteur de pression mesurant des valeurs comprises entre 0 et 100 PSI. Lorsque la pression est de 0 PSI, le capteur envoie un courant de 4 mA.
Ainsi, lorsque la pression atteint 100 PSI, le courant émis est de 20 mA. Si la pression se situe à mi-chemin, par exemple à 50 PSI, le courant sera également compris entre 4 mA et 20 mA. On constate ici que la valeur de 4 mA correspond à la pression la plus basse mesurée par le capteur, quelle que soit la plage de mesure. En revanche, la plage de 20 mA correspond à la pression la plus élevée. De cette manière, le signal de courant reflète directement la pression mesurée.
C'est précisément cette simplicité qui rend cette méthode de sortie extrêmement fiable. Même dans les installations industrielles où les capteurs sont situés loin des systèmes de contrôle, leur fiabilité reste intacte. En effet, un signal de 4 à 20 mA peut parcourir de longues distances avec une perte de précision minime. Cela signifie qu'un régulateur recevra des signaux précis lui permettant de réagir si la pression dépasse la limite fixée.
Comment fonctionnent les capteurs de pression 4–20 mA ?
Le fonctionnement du capteur de pression 4-20 mA est très simple. Tout d'abord, un capteur de pression 4–20 mA mesure la pression d'un liquide ou d'un gaz. À l'intérieur de ces capteurs de pression se trouve un élément sensible qui réagit dès que la pression varie. Lorsqu'il détecte une variation de pression, le capteur convertit la valeur de la pression en un signal de courant électrique.
Mais il y a une chose à savoir : ce capteur de pression ne transmet pas directement une valeur de pression. Il envoie plutôt un courant compris entre 4 mA et 20 mA à un autre appareil, tel qu’un régulateur. Le régulateur dispose alors de la valeur de pression la plus précise sous la forme d’un signal de sortie en courant. En effet, les signaux de courant sont beaucoup moins susceptibles d’être perturbés par des interférences électriques lors de leur transmission. La précision étant primordiale, elle est ainsi préservée grâce à ces signaux de courant.
Mais ces opérateurs de lecture ne peuvent pas les interpréter. C’est pourquoi les contrôleurs convertissent ces mesures de courant en valeurs de pression lisibles. Dans ces capteurs, les mesures de pression sont transmises sous forme d’un signal électrique compris entre 4 et 20 mA. Si le capteur ne détecte aucune variation de la pression du liquide ou du gaz dans le système, il envoie un signal de 4 mA. En revanche, s’il détecte une variation de pression maximale dans sa plage de mesure, il enverra un signal de 20 mA.
Pourquoi la plage 4–20 mA est-elle idéale pour les environnements industriels ?
Les capteurs de pression 4-20 mA sont désormais largement utilisés dans presque tous les secteurs industriels. Plusieurs raisons expliquent leur importance dans ce domaine. Tout d'abord, ces capteurs de pression transmettent les informations de pression avec une grande précision. En effet, dans les grandes installations industrielles, les capteurs de pression sont souvent installés loin du contrôleur. Il y a donc un risque accru que le signal de pression perde en précision avant d'atteindre le contrôleur.
Mais les capteurs de pression 4-20 mA sont pratiques pour transmettre des données de pression sur de longues distances sans perte de précision. D'autre part, ces capteurs de pression résistent très bien aux interférences électriques. Dans les systèmes industriels, on trouve de gros moteurs, des générateurs et d'autres appareils électriques. Tous ces appareils génèrent du bruit électrique. Habituellement capteurs de pression industriels sont souvent affectés par ces interférences électriques.
Mais un capteur de pression 4-20 mA est beaucoup moins sensible aux parasites électriques, ce qui garantit une transmission plus fiable des données de pression. Enfin, le système 4–20 mA facilite également la détection rapide des problèmes de câblage ou de capteur. Sur ces capteurs, le signal commence généralement à 4 mA lorsque le système fonctionne correctement. Si le courant chute soudainement à 0 mA, cela indique une rupture de fil, une coupure d’alimentation ou une défaillance du capteur. Les opérateurs peuvent ainsi détecter rapidement le problème et le résoudre afin d’éviter les temps d’arrêt.
Types de capteurs de pression 4–20 mA
Vous connaissez désormais les principes de base et le fonctionnement des capteurs de pression 4-20 mA. N'est-ce pas ? Vous devez maintenant savoir que ces capteurs de pression ne sont pas tous identiques. Ils existent en effet en différentes tailles et avec différentes spécifications afin de répondre aux divers besoins industriels. Voyons donc ensemble quelques-uns des types les plus courants de capteurs de pression 4-20 mA.
-
- Capteurs de pression relative
- Capteurs de pression absolue
- Capteurs de pression différentielle
- Capteurs de pression relative étanches
- Capteurs de pression et de vide
- Capteurs de pression composites
Questions fréquemment posées
Pourquoi le signal commence-t-il à 4 mA et non à 0 mA ?
Le signal 4–20 mA commence à 4 mA plutôt qu'à 0 mA afin d'améliorer la fiabilité et la sécurité du système. Le point de 4 mA est appelé “ zéro actif ”. Cela signifie que le système fonctionne normalement, même au niveau de mesure le plus bas. Ainsi, si le signal indique 4 mA, cela signifie que tout va bien et que le capteur est actif.
Le courant 4–20 mA est-il préférable aux signaux de tension ?
Dans la plupart des applications industrielles, oui, un signal de courant de 4 à 20 mA est préférable aux signaux de tension. La raison principale est qu’un signal de courant, tel que celui de 4 à 20 mA, reste stable même sur de longues distances. De plus, ce type de signal est insensible au bruit, ce qui garantit la stabilité de la valeur de pression.
Que se passe-t-il si le signal descend en dessous de 4 mA ?
Dans un capteur de pression fonctionnant normalement, le signal doit toujours rester compris entre 4 mA et 20 mA. Si le courant descend en dessous de 4 mA ou atteint 0 mA, cela indique généralement un problème au niveau du système.
Conclusion
Les capteurs de pression constituent les dispositifs les plus fiables dans de nombreux secteurs industriels pour mesurer et contrôler la pression des liquides et des gaz. Ils existent toutefois avec différents types de sortie. Parmi ceux-ci, les capteurs de pression 4-20 mA sont reconnus pour leur précision. Ces capteurs de pression transmettent un signal électrique dans une plage comprise entre 4 et 20 mA. La valeur de 4 mA correspond à la pression la plus basse, et celle de 20 mA à la pression la plus élevée parmi les capteurs. Ces types de signaux ne sont pas perturbés par les interférences électriques et fournissent des mesures précises.