Les balances de pression se positionnent en haut de la pyramide en terme de précision pour la mesure de pression. Les balances digitales sont basées sur le même principe de mesure que les technologies mécaniques connues. Toutefois leur utilisation n’est plus limitée aux laboratoires d’étalonnage : grâce aux fonctionnalités de la nouvelle génération, les balances digitales peuvent maintenant être intégrées dans les processus de fabrication automatisés pour les capteurs de pression par exemple. Dans un avenir proche, les précisions recherchées seront au même niveau que les étalons primaires dans bon nombre de domaine.
En aéronautique, le circuit pitot static d’un avion mesure la pression statique et dynamique. Ces valeurs déterminent l’altitude et la vitesse anémométrique ainsi que la pente au décollage et à l’atterrissage. Les capteurs de pression installés dans ce circuit doivent être étalonnés à intervalles réguliers, ce qui est effectué directement sur l’avion en utilisant des bancs ADTS sans avoir à retirer les capteurs.
Intransigeant en terme de sécurité aéronautique
La sécurité en vol dépend donc en grande partie de la qualité de mesure des instruments qui sont utilisés. Les exigences pour le réétalonnage sont par conséquent critiques et très élevées. Pour ce qui est de la pression, les balances de pression, fournissent la précision maximale. Ces dispositifs, qui sont également utilisés par les instituts Nationaux de métrologie en tant qu’instruments de référence, fonctionnent uniquement de façon mécanique. Cependant, chaque étalonnage entraîne une série d’étapes manuelles, du positionnement des poids définis pour la pression souhaitée, à l’ajout d’une cloche à vide pour les pressions absolues. Par ailleurs, les paramètres ambiants mesurés électroniquement doivent être pris en compte à partir d’un PC ou saisis manuellement.
Balance de pression CPD8500
La précision d’une balance de pression correspondait parfaitement aux spécifications d’un client WIKA dans l’industrie aéronautique, qui recherchait une manière de vérifier et d’étalonner des bancs ADTS. Il souhaitait également réduire les étapes d’étalonnage. Ces exigences ont donc été conciliées en choisissant la balance de pression CPD8500, la version digitale d’une balance de pression.
Ce modèle spécifique atteint une précision jusqu’à 35 ppm car il intègre une cellule de charge, lui permettant de se passer d’un ensemble de masses. Les capteurs intégrés contrôlent le fonctionnement grâce à l’application, remplaçant alors plusieurs opérations manuelles et des calculs qui seraint inévitables. Tous les paramètres et commandes de contrôle peuvent être saisis sur un écran tactile. Cette balance digitale est pré-configurée pour une automatisation de procédure d’étalonnage notament pour les bancs ADTS et réduit la durée requise d’étalonnage d’une journée entière à seulement quelques heures.
processus de fabrication automatisés de capteurs de pression
Généralisation de l’utilisation des balances digitales en production
Toutefois l’étendue des applications des balances digitale n’est pas limitée simplement aux étalonnages, particulièrement dans l’industrie. La nouvelle génération peut également être intégrée en production pendant les processus de fabrication automatisés de capteurs de pression. La demande de ce type de solution est croissante, par exemple pour les systèmes de compensation de température : dans leurs efforts pour améliorer la sécurité et l’efficacité, les fabricants définissent des normes de plus en plus strictes dans leurs procédures. La règle de base qui s’applique traditionnellement dans toutes les industries, où l’étalon doit être quatre fois plus précis que le dispositif à étalonner, n’est plus appropriée pour nombre d’entre eux. Dans un tel contexte, les contrôleurs de pression qui sont normalement utilisés en production montrent leurs limites. Même pour les appareils les plus précis comme le CPC8000 de chez WIKA, qui affiche 0,008 % de précision, le défi est de taille.
Quand ce niveau de précision n’est plus suffisant, l’étalon primaire est la seule option. La balance digitale répond à cette exigence. Comme indiqué, elle mesure avec une précision de 0,0035 % (soit 35 ppm). De plus, l’erreur de mesure est définie dans une plage de 10 % à 100 % de la valeur mesurée. Le résultat est bien supérieur à un contrôleur de pression, où la portée est de 33 % à 100 % de la valeur mesurée. Un capteur testé et corrigé de cette façon peut donc être exploité plus efficacement.
Les avantages de la balance digitale dans un process automatisé
Tout comme son équivalent mécanique, la balance digitale est un réel instrument de mesure. Afin d’être intégrée dans un processus automatisé, elle a donc besoin d’un contrôleur de pression muni de la technologie de contrôle appropriée. C’est pour cette raison que le CPD8500 est fournie avec une nouvelle caractéristique de « boucle fermée », qui combine la balance et un contrôleur de pression CPC6050, dans une unité de mesure synchrone. La balance digitale est connectée au contrôleur par un câble USB et agit comme un capteur externe, en d’autres termes, l’algorithme de contrôle utilise la CPD8500 pour calculer les paramètres de contrôle. Toutes les valeurs mesurées par la balance sont copiées dans le contrôleur.
La balance digitale est composée de deux parties distinctes : l’instrument de base avec la cellule de charge pour la pression relative ou absolue et la tête de mesure, qui peut elle-même être conçue soit pour la pression absolue (20 bar max.) soit pour la pression relative (500 bar max.). La tête de mesure loge un système de piston-cylindre qui transfère la pression à la cellule de charge. Cette cellule mesure constamment la force qui lui est appliquée par le piston et, dans un deuxième temps, la transforme en pression.
Le paramètre le plus important dans cette tête de mesure est la surface utile du piston. Plus la pression est élevée, plus la surface doit être petite. Comme le piston est entrainé par un moteur sans balais, la friction entre avec la paroi du cylindre est minimale et le piston atteint sa position flottante encore plus facilement.
La mémoire interne de la balance peut stocker les configurations de huit têtes de mesure différentes. La version pression absolue peut être équipée avec un adaptateur spécial pour les têtes de mesure de pression relative, ce qui ajoute une polyvalence supplémentaire. Contrairement aux balances de pression mécaniques, les balances digitale mesurent sans interruption en mode absolu, car un capteur détecte tout changement dans le vide et le vérifie mathématiquement.
D’autres fonctions de contrôle importantes pour l’automatisation sont intégrées dans les versions CPD8500. Un module atmosphérique, qui peut être facilement retiré si le capteur a besoin d’être étalonné, enregistre la pression, la température et l’humidité pour calculer la densité de l’air. D’autres paramètres sensibles, comme la température du piston-cylindre, qui permet une compensation en température grâce à une sonde intégrée et une référence barométrique en font un équipement unique, fiable et précis.
La précision de la balance digitale est otenue grâce à son interaction optimale avec tous les capteurs internes installés, chacun pouvant être corrigé pour une meilleure performance. Concernant les deux composants les plus importants, la cellule de charge et le système piston-cylindre, une linéarisation en 11 points permet de vérifier toute la plage de mesure. La qualité de mesure de la cellule de charge peut également être vérifiée périodiquement en utilisant la méthode traditionnelle mécanique, avec un ensemble de masses.
En conclusion
Les balances digitales permettent d’atteindre la précision des étalons primaires même dans des environnements automatisés. Elles peuvent désormais être intégrées aussi dans le processus de fabrication de capteurs de pression. Cette balance de pression digitale, qui est un pur instrument de mesure, peut également être associée à un contrôleur de pression approprié muni d’une technologie de contrôle et régulation pour des mesures optimales en production.
N’hésitez donc pas à contacter votre responsable commercial local qui étudiera avec vous la solution la plus adaptée à votre besoin.