Sondes : conductimétrie, pH, température,...

[Meuble]

Salut tout le monde !

Je cherche en ce moment des capteurs pour un process industriel, notamment en conductimétrie, pH, et température. Comme l'installation est destinée à un tuyau, mes capteurs devront être assez fin (diamètre max 1 pouce = 2.5 cm), pouvoir résister à une température de 200°C, et surtout rester en place une fois installés.

Malheureusement, j'ai l'impression que de tels capteurs ne sont pas très répandus pour le milieu industriel, alors qu'il existe plein d'appareils pour la chimie de laboratoire.

Ma question est donc la suivante : comme je n'ai aucune idée du principe de fonctionnement de ces appareils de labo, je ne sais pas si les sondes peuvent s'interfacer avec n'importe quel appareil (dans mon cas, un microcontrôleur qui va gérer les données transmises par la sonde, et déclencher une alarme en cas de problème), ou si elles doivent obligatoirement être reliées aux gros appareils encombrants qui ont besoin d'un humain pour fonctionner.

En gros, est-ce que je peux prendre juste une sonde ? Est-ce que j'arriverai à la relier à mon système sans problème ?

Merci, a++

[Sdec25]

Salut
Je suis pas très fort en chimie mais je sais que certain capteurs ne sont composés que d'une résistance qui varie. Par exemple la température.
Donc la pas de problème.
Pour le pH je crois que c'est un petit peu plus compliqué, il y a plusieurs composés dans le capteur mais au final ça donne quand même une tension.
Enfin, ma chimie est assez loin, je ne te garantis rien.

[Jacques Lavau]

Salut tout le monde !

Je cherche en ce moment des capteurs pour un process industriel, notamment en conductimétrie, pH, et température. Comme l'installation est destinée à un tuyau, mes capteurs devront être assez fin (diamètre max 1 pouce = 2.5 cm), pouvoir résister à une température de 200°C, et surtout rester en place une fois installés.

Malheureusement, j'ai l'impression que de tels capteurs ne sont pas très répandus pour le milieu industriel, alors qu'il existe plein d'appareils pour la chimie de laboratoire.

Ma question est donc la suivante : comme je n'ai aucune idée du principe de fonctionnement de ces appareils de labo, je ne sais pas si les sondes peuvent s'interfacer avec n'importe quel appareil (dans mon cas, un microcontrôleur qui va gérer les données transmises par la sonde, et déclencher une alarme en cas de problème), ou si elles doivent obligatoirement être reliées aux gros appareils encombrants qui ont besoin d'un humain pour fonctionner.

En gros, est-ce que je peux prendre juste une sonde ? Est-ce que j'arriverai à la relier à mon système sans problème ?

Merci, a++

D'une part, tu ne t'adresses pas aux bonnes personnes : Adresse toi à un fabricant de capteurs industriels.
Je ne te fournirai pas d'adresses, trop de choses ont changé, et il y a eu des fusions et des absorptions. Un vendeur dans l'industrie, notamment dans le contrôle-commande, répond aux questions posées, sait l'état de la concurrence, et sait te dire qui d'autre fabrique le capteur que lui ne vend pas.

D'autre part, il existe des normes d'interfaçage pour les capteurs industriels.
La plus connue était - quand j'y étais aussi - la boucle de courant 4-20 mA.
Depuis, il y a des normes de bus numérique, que j'ignore.

Etant à très haute impédance, une sonde de pH ne peut rendre de services qu'accolée à un amplificateur à très très haute impédance d'entrée, et le tout très blindé.
Pour la conductimétrie, rien n'est possible sans un oscillateur BF en entrée, et la mesure est un déséquilibre dans un pont ainsi alimenté en alternatif.
Quel que soit le principe, le capteur de température aussi n'est rien sans son électronique de proximité.

Apparemment, tu es débutant complet, et ton employeur à peine mieux. En stage ?

Enfin, laisser ton capteur oublié dans sa tuyauterie, sans vérifications multiquotidiennes, et démontages de maintenance périodiques, bin oublie ça !
Il n'y a pas d'industrie possible sans surveillance et maintenance. ou alors vous êtes des assassins en puissance, par négligence.

[Meuble]

D'une part, tu ne t'adresses pas aux bonnes personnes : Adresse toi à un fabricant de capteurs industriels.

oui, ça c'est déjà fait... les forums, c'est pas là où je recherche des infos en premier...

Un vendeur dans l'industrie, notamment dans le contrôle-commande, répond aux questions posées, sait l'état de la concurrence, et sait te dire qui d'autre fabrique le capteur que lui ne vend pas.

ok, j'y penserai. Va falloir que j'en trouve...

Etant à très haute impédance, une sonde de pH ne peut rendre de services qu'accolée à un amplificateur à très très haute impédance d'entrée, et le tout très blindé.
Pour la conductimétrie, rien n'est possible sans un oscillateur BF en entrée, et la mesure est un déséquilibre dans un pont ainsi alimenté en alternatif.
Quel que soit le principe, le capteur de température aussi n'est rien sans son électronique de proximité.

Merci pour ces infos. Un des problèmes du job est que le système actuel ne contient pas d'électronique, seulement de l'électrique. Je pensais donc au pire me rabattre sur un capteur de température (suffisant dans un premier temps) pour définir un seuil selon une intensité, et passer en binaire. Mais s'il existe quelque chose de mieux, pourquoi se priver ?

Apparemment, tu es débutant complet, et ton employeur à peine mieux. En stage ?

Effectivement. et alors ?

Enfin, laisser ton capteur oublié dans sa tuyauterie, sans vérifications multiquotidiennes, et démontages de maintenance périodiques, bin oublie ça !

vérifications quotidiennes, ce ne sera absolument pas possible étant donné la localisation du système et les personnes travaillant à proximité. La maintenance périodique est évidemment prévue, mais je pensais que c'était évident sans avoir besoin de le signaler...

Il n'y a pas d'industrie possible sans surveillance et maintenance. ou alors vous êtes des assassins en puissance, par négligence.

"Assassin", je trouve le mot un peu fort ! Ma carrière de psychopate n'est pas encore commencée, je n'ai encore tué personne, et ce n'est pas un dysfonctionnement du capteur qui entraînera la mort de quelqu'un ! Et la vie d'un homme étant à mes yeux infiniment plus importante que celle d'un capteur, je me refuse à être appelé "assassin en puissance" lorsqu'il s'agit d'électronique !

[Jacques Lavau]

...
Merci pour ces infos. Un des problèmes du job est que le système actuel ne contient pas d'électronique, seulement de l'électrique. Je pensais donc au pire me rabattre sur un capteur de température (suffisant dans un premier temps) pour définir un seuil selon une intensité, et passer en binaire. Mais s'il existe quelque chose de mieux, pourquoi se priver ?
...

vérifications quotidiennes, ce ne sera absolument pas possible étant donné la localisation du système et les personnes travaillant à proximité. La maintenance périodique est évidemment prévue, mais je pensais que c'était évident sans avoir besoin de le signaler...

Automatiser la surveillance de l'état du capteur est indispensable. Il doit pouvoir répondre à ton automate qu'il fonctionne OK.

Le prix des capteurs industriels de surveillance de processus est hors de proportion avec ton salaire.
La transition culturelle d'une entreprise depuis le tout-mécanique avec un peu d'électrotechnique, vers l'électronique de surveillance et de commande, et l'informatisation de processus, est parfois bien délicate...

[Dominique Lefebvre]

Bonsoir,
Je ne sais pas si tu as avancé sur ton problème, mais voilà les réflexions qu'il m'inspire.

A priori, tu veux mesurer la conductivité, le pH et la température en continue d'un liquide circulant. Exact?
Si oui, tu dois d'abord déterminer le domaine de mesure, surtout pour le pH et la température. Quel est la nature du liquide? Son agressivité chimique? Toutes questions à se poser pour choisir une classe de capteurs.

Ensuite, passons à l'électronique de conditionnement des signaux issus des capteurs, très généralement une variation de tension très faible. Il faut l'amplifier à la source. Les fournisseurs de capteurs vendent avec ceux-ci l'électronique qui va bien. Donc pas trop de soucis.

Puis vient le contrôle-commande. Si j'ai bien compris, tu veux utiliser un micro-contrôleur. Donc il te faudra convertir un signal analogique en numérique. Et donc déterminer le domaine de variation et la précision que tu veux obtenir. Avec ces renseignements, tu choisiras un convertisseur CAN (analogique-numérique) avec une précision d'échantillonnage de 8, 12, 16 ou 24 bits selon la précision souhaitée.

Enfin, tu injectes le signal numérisé sur l'entrée idione de ton micro-contrôleur (tu as une idée duquel? un PIC par exemple...) et bien sur tu écris le programme qui va bien pour lire la mesure et éventuellement commander ton procédé.

Voilà très schématisé le boulot qui t'attend. Rien de très complexe, mais j'espère que tu maîtrises un minimum les mesures physiques et un peu d'électronique numérique (CAN, micro-contrôleur).
Pour les capteurs, regarde la revue "Usine Nouvelle": il y a souvent des pubs de capteurs.
Pour les CAN et les micro-contrôleurs, regarde du côté de National Instrument ou si tu as des sous, Hirchmann.
Moi à ta place, je tenterai le coup de réaliser ma carte d'acquisition et de contrôle. Ce n'est pas très difficile et très formateur.

Pour la maintenance des capteurs. C'est un vrai pb et cela dépend de la nature de ton fluide (son agressivité chimique, sa température, sa viscosité, etc.). Dans la réalisation pratique, il faut prévoir un accès aisé pour la maintenance (le remplacement et le nettoyage).
Pour le contrôle de bon fonctionnement, il faut que ton programme d'acquisition émette une alerte si la grandeur mesurée est nulle, hors domaine ou si il constate une absence de signal d'entrée.

Voilà. Si tu as des questions, n'hésite pas. Et bon courage. J'ai toujours considéré que l'informatique industrielle et la mesure physique étaient les seuls domaines intéressants de l'industrie...

[Meuble]

Merci pour toutes ces infos, ça me sera très utile !

A priori, tu veux mesurer la conductivité, le pH et la température en continue d'un liquide circulant. Exact?
Si oui, tu dois d'abord déterminer le domaine de mesure, surtout pour le pH et la température. Quel est la nature du liquide? Son agressivité chimique? Toutes questions à se poser pour choisir une classe de capteurs.

Exact !
Le but est principalement de différencier l'huile qui passera normalement dans le tuyau, des autres produits qui pourraient y être éventuellement pompés, c'est-à-dire des produits nettoyants (détergents, eau de Javel, eau... donc présence de NaOH, KOH, NaCl possible)

Pour la gamme de pH, c'est donc de basique à priori (je n'ai pas de valeur exacte, ne connaissant pas le degré de dissolution des produits employés), à... je ne connais pas le pH d'une huile ! (se mesure-t-il seulement ? je sais que le pH de solutions non aqueuses peut se mesurer, mais je ne sais pas si l'on peut considérer de l'huile comme une solution non aqueuse...) Le but étant de différencier l'huile des autres liquides, la distinction peut se faire en détectant un fluide basique... mais les électrodes résisteraient-elles à des contacts avec de l'huile, et au contact avec l'air quand le tuyau n'est pas utilisé ? Je ne suis pas sûr du tout !

La viscosité est de l'ordre de 80.10^-3 à 10^-2 Pa.s pour l'huile. Pour les autres produits, ça doit être autour de 10^-3.

Pour la température, l'huile sera à environ 180°C, je considère 200°C pour avoir une marge de sécurité ; les autres produits seront à température ambiante. Pour ce que j'ai vu pour l'instant, la température est une grosse contrainte, peu de capteurs/sondes résistent à cette limite, dans la gamme qui m'intéresse.

Ensuite, passons à l'électronique de conditionnement des signaux issus des capteurs, très généralement une variation de tension très faible. Il faut l'amplifier à la source. Les fournisseurs de capteurs vendent avec ceux-ci l'électronique qui va bien. Donc pas trop de soucis.

De ce côté-là, je pense qu'un AO avec un gain adapté (fonction du capteur) devrait suffire.

Puis vient le contrôle-commande. Si j'ai bien compris, tu veux utiliser un micro-contrôleur. Donc il te faudra convertir un signal analogique en numérique. Et donc déterminer le domaine de variation et la précision que tu veux obtenir. Avec ces renseignements, tu choisiras un convertisseur CAN (analogique-numérique) avec une précision d'échantillonnage de 8, 12, 16 ou 24 bits selon la précision souhaitée.

En fait, il existe déjà un système qui gère notamment des capteurs de niveau, avec lequel ce serait avantageux de s'interfacer. Mais il faut limiter au maximum l'électronique, le système actuel étant essentiellement analogique (pour ne pas dire complètement).

Voilà. Si tu as des questions, n'hésite pas. Et bon courage.

Merci beaucoup

[Jacques Lavau]

Merci pour toutes ces infos, ça me sera très utile !


Exact !
Le but est principalement de différencier l'huile qui passera normalement dans le tuyau, des autres produits qui pourraient y être éventuellement pompés, c'est-à-dire des produits nettoyants (détergents, eau de Javel, eau... donc présence de NaOH, KOH, NaCl possible)

Pour la gamme de pH, c'est donc de basique à priori (je n'ai pas de valeur exacte, ne connaissant pas le degré de dissolution des produits employés), à... je ne connais pas le pH d'une huile ! (se mesure-t-il seulement ? je sais que le pH de solutions non aqueuses peut se mesurer, mais je ne sais pas si l'on peut considérer de l'huile comme une solution non aqueuse...) Le but étant de différencier l'huile des autres liquides, la distinction peut se faire en détectant un fluide basique... mais les électrodes résisteraient-elles à des contacts avec de l'huile, et au contact avec l'air quand le tuyau n'est pas utilisé ? Je ne suis pas sûr du tout !

La viscosité est de l'ordre de 80.10^-3 à 10^-2 Pa.s pour l'huile. Pour les autres produits, ça doit être autour de 10^-3.

Pour la température, l'huile sera à environ 180°C, je considère 200°C pour avoir une marge de sécurité ; les autres produits seront à température ambiante. Pour ce que j'ai vu pour l'instant, la température est une grosse contrainte, peu de capteurs/sondes résistent à cette limite, dans la gamme qui m'intéresse.



De ce côté-là, je pense qu'un AO avec un gain adapté (fonction du capteur) devrait suffire.



En fait, il existe déjà un système qui gère notamment des capteurs de niveau, avec lequel ce serait avantageux de s'interfacer. Mais il faut limiter au maximum l'électronique, le système actuel étant essentiellement analogique (pour ne pas dire complètement).



Merci beaucoup

Maintenant que tu as dit la nature du problème réel, ça change tout !
L'huile est un liquide non pôlaire, non conducteur. Les autres liquides le sont.
Donc une sonde à courants de Foucault, derrière une fenêtre étanche en téflon, fait parfaitement l'affaire.
Ce sera vachement moins fragile, vachement moins cher !
Si on veut être plus qualitatif, ajouter sonde de température, sur un regard distinct. On trouve des tables pour dire : Telle température, telle perte de Foucault, donc tels liquides sont impossibles, tels autres le sont.
Et voilà !


J'oubliais : le capteur sera sensible à tout ce qui est conducteur et/ou magnétisable à proximité. Si tu approches ta clé à molette, probable que tu auras une alerte. Un gros caca d'oiseau tombé dessus, sera lui aussi probablement détecté, jusqu'à ce qu'il sèche. Quelques précautions à prendre donc pour garantir un périmètre indemne de perturbateurs conducteurs et/ou magnétiques.