Capteur de pression

Une sonde de pression (ou capteur de pression) est un dispositif destiné à convertir les variations de pression en variations de tension électrique.

Lorsque la sonde est reliée à un système numérique, les variations analogiques sont d'abord converties en signaux numériques binaires par un convertisseur analogique-numérique avant d'être transmises à l'ordinateur de contrôle et de gestion.

L'unité de pression fournie par la sonde peut être exprimée en différentes unités, telle que bar, pascal, etc.

Pression absolue et pression relative

Une pression absolue utilise le vide comme point de départ de l’échelle. Il est impossible d’avoir une pression négative puisque le vide est la plus basse pression possible. Un manomètre calibré avec le zéro absolu indiquera une valeur de 101325 Pa au niveau de la mer à cause de la pression atmosphérique.

Afin d’éviter l’addition répétitive de 101325 Pa, les instruments de mesures ont pour origine ("zéro") la pression atmosphérique. Ils indiquent donc la pression relative et non la pression absolue.

Choix de la sonde

Le choix de la sonde dépend de plusieurs facteurs :

• La grandeur et l'étendue des valeurs à mesurer
  • L’étendue de la valeur à mesurer va influencer grandement le choix de l’instrument qui sera utilisé. Il est important de faire une sélection de capteurs ayant une étendue de mesure plus grande que la pression prévue à mesurer incluant les pics, les pulsations et autres comportements attendus de la pression. Par contre, une étendue beaucoup plus grande que les besoins de l’application forcera l’utilisation d’un capteur de plus grande capacité disposant de moins de précision. Une étendue plus petite que les besoins de l’application va quant à elle engendrer de fausses lectures fournies par le capteur si la pression est supérieure à sa capacité. De plus, les pics de pression risquent d’endommager le capteur et le rendre inutilisable.

• L'unité de mesure
  • La sonde sera calibrée en tenant compte de la précision, de la grandeur et des unités demandées par l'utilisateur

• La précision de la mesure
  • La précision d’un capteur est le pourcentage d’erreur de son signal de sortie par rapport à la vraie valeur (mesurande). Plus la précision d’un capteur est grande, plus son coût est important. C’est pourquoi il est essentiel de connaître la précision nécessaire pour l’application afin de réduire les coûts.

• La linéarité de la mesure
  • La linéarité est également un facteur dont il faut tenir compte. Elle se traduit par la proportionnalité entre le signal d’entrée et celui de sortie. Un capteur de qualité disposera d’une sortie proportionnelle à l’entrée pouvant être représentée par une droite. Un capteur de mauvaise qualité ne sera pas proportionnel, la relation qui lie l’entré à la sortie sera courbe au lieu de linéaire de type y=mx+b.

• L'hystérésis
  • L’hystérésis d’un capteur doit également être prise en considération. Il correspond à la différence de pression entre le signal de sortie d’une même mesurande tout dépendant si elle est prise lors d’une valeur montante ou descendante.

• La répétabilité de la mesure
  • La répétabilité peut elle aussi influencer le choix d’un capteur, car elle indique l’aptitude de ce capteur à reproduire le même signal de sortie lorsqu’une même pression y est appliquée avec les mêmes conditions et la même direction.

• D'autres facteurs comme la compensation de la température, etc.
  • En plus de tous ces facteurs dont il faut tenir compte, il faut également considérer les effets de la température sur un capteur de pression. La pression est proportionnelle à la température, il est donc très important d’en tenir compte lors du choix d’un capteur de pression. En effet, la température est généralement la principale source d’erreur lorsqu’il faut mesurer une pression. Il faut s’assurer de connaître les conditions d’utilisation du système et d’utiliser des capteurs qui compensent les variations de température. Une autre alternative est d’utiliser un capteur calibré pour la température d’utilisation du système. Un bon capteur doit donc être parfaitement testé et compensé selon l’étendue de température de l’application.

Le type de fluide à mesurer peut influencer le choix du capteur principalement lorsqu’il faut mesurer la pression d’un élément corrosif qui pourrait endommager les éléments internes du capteur. Les fournisseurs peuvent généralement fournir des capteurs résistants aux milieux agressifs, il suffit de leur spécifier.

Le signal de sortie et son traitement

Le signal de sortie des capteurs de pression se divise généralement en deux catégories : ceux de type passif et ceux de type actif. Les capteurs de type passifs ne sont pas alimentés et fournissent donc un signal faible qui doit être amplifié. Les capteurs actifs, quant à eux, ont des circuits électriques internes qui permettent de conditionner le signal de sortie à un haut niveau.

Le signal de sortie à pression zéro est le voltage engendré lorsque la pression est à zéro. Dans plusieurs applications, à pression zéro le voltage sera zéro, mais il faut parfois inclure un décalage, principalement lorsque des pressions négatives doivent être mesurées.

• Portail de l’électricité et de l’électronique
• Portail de la physique