Un conditionneur de signal est un dispositif qui modifie les signaux de sortie analogiques bruts produits par les capteurs et fournit les circuits essentiels entre le capteur et le système d'acquisition de données. Ces modifications convertissent ces différents signaux en signaux compatibles avec les appareils de contrôle et de surveillance des procédés. Pour chaque capteur spécifique, un conditionneur de signal sert d'interface pour exciter, mettre à l'échelle ou tamponner les signaux du monde réel. Les types de conditionneurs de signaux diffèrent à la fois par la valeur physique qu'ils mesurent et par leurs caractéristiques
spécifiques. Types de conditionneurs de signaux en fonction de la mesure de la
valeur physique Conditionneurs de
signaux de température Un conditionneur de signaux de température est compatible avec les capteurs qui mesurent la température ou les variations de température. Les conditionneurs de signaux de température sont utilisés pour amplifier les signaux analogiques produits par les capteurs de température, pour filtrer le bruit et pour transmettre les signaux en vue d'une
analyse et
d'un affichage plus approfondis. Les thermocouples sont couramment utilisés dans de nombreux processus d'application industriels. En général, la sortie d'un thermocouple se situe dans une plage de ±80 mV. Avec une tension de sortie aussi faible, il est difficile pour les appareils de contrôle et de surveillance des processus d'enregistrer et d'afficher le signal analogique brut.
Les conditionneurs de signaux de température amplifient ces signaux. Outre l'amplification, le conditionnement du signal est également nécessaire pour la compensation de soudure froide lors du traitement du signal analogique produit par un thermocouple. Lorsqu'un thermocouple est connecté à un instrument de mesure de la température, la différence de matériau génère une tension au niveau des jonctions appelées « jonctions froides », ce qui affecte la sortie réelle du thermocouple et donne des résultats erronés. Les conditionneurs de signaux de température
compensent ces variations. Les conditionneurs de signaux de température effectuent également une linéarisation du signal analogique, de sorte que la tension de sortie d'un
thermocouple soit
linéaire avec la température. La thermistance est un autre capteur de température couramment utilisé dans diverses applications industrielles. Les thermistances sont des capteurs de température actifs et, à ce titre, nécessitent une excitation en courant et en tension. La stabilité et la précision du signal d'excitation ont une incidence directe sur la stabilité et la précision du capteur. Les conditionneurs de signaux de température assurent également l'amplification et le filtrage passe-bas des thermistances, modifiant ainsi les signaux afin qu'ils puissent être facilement lus par les appareils numériques du système d'acquisition
de
données. RTD Les dispositifs de mesure de température à résistance, ou RTD, sont des capteurs de température qui utilisent la variation de résistance pour calculer la température. Les RTD, comme les thermistances, nécessitent une tension d'excitation, une amplification et un filtrage, qui peuvent tous être effectués par un conditionneur de signal de température. Le conditionnement du signal RTD élimine également les signaux indésirables provenant
de la résistance de ligne, de la non-linéarité
et de l'auto-réparation. Conditionneurs de signaux pour capteurs de pression Un conditionneur de signaux pour capteurs de pression est compatible avec les capteurs qui mesurent la pression . Les capteurs de pression fonctionnent en surveillant la contrainte ou la tension subie par un pont. Le conditionneur de signal de pression excite le pont en fournissant une tension constante et en amplifiant les signaux de sortie. La sortie du
capteur de pression varie en millivolts avec des signaux de mode commun hauts. Le conditionneur de signal de capteur de pression élimine
les signaux de mode commun tout en conservant
les valeurs de variation de pression. Conditionneurs de signal de cellule de charge/déformation Les cellules de charge ou les jauges de contrainte mesurent la force exercée sur un dispositif en tension ou en compression, et produisent une sortie dans la gamme des millivolts CC bas. Le conditionneur de signal pour capteurs de force/jauges de contrainte est nécessaire pour capter ces petites variations afin de garantir une mesure précise et amplifier le signal vers le dispositif d'acquisition de données approprié. Les capteurs de force et les jauges de contrainte
nécessitent également une
tension d'excitation comprise entre 2,5 V et 10 V, ce qui est obtenu à l'aide d'un conditionneur de signal. Les transformateurs différentiels variables linéaires, ou LVDT, mesurent la position d'un sujet . Une onde d'excitation sinusoïdale (entre 400 kz et 10 kHz) est obligatoire pour exciter le capteur LVDT. La sortie passe ensuite par un filtre passe-bas afin de garantir que les niveaux de bruit sont maintenus à un minimum. Le signal final envoyé par le conditionneur de signal est facile à
reconnaître pour les appareils de
lecture numériques du système d'acquisition de données. Conditionneurs de signal de couple Les conditionneurs de signal de couple suivent la suite du conditionneur de signal de charge et de pression, car ils peuvent
produire une tension de sortie
bas ou élevée en fonction de la tension d'excitation du capteur. Le conditionnement des signaux CC est généralement obligatoire pour convertir ou amplifier un signal de courant ou de tension CC, et pour rejeter le
bruit du signal, ce qui est réalisé en filtrant l'entrée. Les conditionneurs de signaux CA sont utilisés pour accepter les signaux de courant ou de tension CA et les convertir en signaux de courant ou de tension
CC adaptés aux instruments de
mesure. Les conditionneurs de signal de fréquence permettent d'utiliser divers capteurs qui produisent des sorties de fréquence qui sont converties en un signal de sortie analogique CC utilisable qui peut être facilement mesuré à l'aide d'appareils de mesure
courants. Types de conditionneurs de signaux en fonction de
leurs caractéristiques Conditionneurs
de signaux universels Un conditionneur de signal universel est un appareil qui peut être programmé pour de multiples combinaisons de configurations d'entrée/sortie. Acceptant les signaux de courant, de tension, de thermocouple, de RTD, de potentiomètre et de résistance linéaire, cet appareil facilite la connexion des capteurs les plus courants sans nécessiter un conditionneur de signal distinct pour chacun d'entre eux. Les conditionneurs de signaux universels sont équipés d'un module programmable qui permet de les configurer en fonction
des exigences spécifiques d'entrée/sortie.
Conditionneurs de signaux multicanaux Un conditionneur de signaux multicanaux est similaire à un conditionneur de signaux universel, mais alors qu'un conditionneur de signaux universel ne permet qu'une seule entrée et une seule sortie, un conditionneur de signaux multicanaux
dispose de deux options d'entrée/sortie
supplémentaires. Les conditionneurs de signaux isolés sont souvent utiles dans les applications où les signaux provenant de la source vers les appareils de mesure doivent être transmis sans connexion physique. Les isolateurs empêchent également les courants de boucle de masse indésirables et protègent le système de contrôle contre les transitoires et les bruits électriques produits par des conditions de terrain
imprévisibles. Répartiteur de
conditionneur de signal Un répartiteur de conditionneur de signal accepte un signal d'entrée et divise la sortie en deux signaux identiques via deux canaux distincts. Ces canaux sont isolés l'un de l'autre et fonctionnent indépendamment. L'isolation contribue en outre à prévenir les boucles de masse et les signaux transitoires. Ces appareils sont utiles dans les applications qui nécessitent une mesure de sortie dans deux zones différentes à partir d'une seule unité de base répéteur.
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