Le rôle d’un capteur de niveau est de mesurer la hauteur dans un réservoir. Par exemple : un matériau, généralement le niveau d’un liquide.
Puisque il est une partie intégrante du contrôle de processus dans plusieurs domaines dans l’industrie. Il existe deux types de capteurs de niveau. Des capteurs de niveau à mesure ponctuelle. Ils sont utilisés pour déterminer la hauteur d’un seul liquide discret.
En générale, ce capteur est utilisé comme indicateur de niveau haut, pour déclarer une condition de débordement (ou comme indicateur d’une condition d’alarme de niveau bas) . Une sonde de niveau qui est continue est caractérisé par sa complexité .Il peut fournir une surveillance totale de niveau de tout le système.
Ce capteur permet de mesurer le niveau de liquide dans un intervalle qu’en un point unique, en produisant une sortie de type analogique qui est liée au niveau du réservoir. Pour réaliser un système qui contrôle le niveau, on relie le signal de sortie avec une boucle de contrôle au niveau processus et un indicateur visuel.
Dans cet article nous allons préciser les différents types de capteur de niveau .En générale il y’a deux méthodes qui sont très reconnus dans le domaine industriel :
La méthode hydrostatique
Capteur de niveau : le flotteur
Le rôle d’un flotteur est de se maintenir à la surface d’un tel liquide. II est accompagné d’un capteur qui détermine la position . il permet de délivrer un signal de type électrique qui correspondant au niveau du liquide. La masse volumique est un peu dépendante de de la position.
Capteur de niveau : le plongeur
Le plongeur est sous forme d’un cylindre .Il doit être immergé avec une hauteur inférieur ou égale à la hauteur maximale de niveau du liquide qui contient le réservoir. Il est lié à un capteur dynamométrique qui se localise sous une force F qui est le poids apparent en fonction des autres variables comme la hauteur L du liquide et on aura la relation suivante :
F = P − ρ × g × s × L
La mesure de niveau à base d’un capteur de pression
Un capteur de pression permet de mesurer la pression relative au fond du réservoir. Elle nous permet d’extraire le niveau dans le réservoir et de de déterminer L.
La mesure de niveau à base de la masse volumique
On fait la mesure de la différence de pression .Ensuite, on calcule (P1 – P2) qui va nous permettre de déterminer la masse volumique du liquide .
La méthode électrique
La méthode électrique emploie des capteurs spécifiques. C’est à dire il permet de convertir directement le niveau calculé en signal électrique. L’avantage de cette méthode réside dans la simplicité des dispositifs . Elle est facile pour la mise en œuvre.
Le capteur conductimétrie
La sonde du capteur contient deux électrodes cylindriques, le réservoir assure le rôle l’une des deux sondes lorsqu’il est métallique. La sonde est liée à une alimentation de 10 V alternative sans oublier d´éviter la polarisation des électrodes. Dans une mesure continue, la sonde est positionnée verticalement et sa longueur a un intervalle de variation de niveau pour s’étendre. Le courant qui circule dans les sondes a une amplitude qui est proportionnelle à la longueur d’électrode, par contre la valeur dépend de la conductivité du liquide.
La détection
Dans le cas de détection, par exemple, on va placer une sonde qui a une forme courte et horizontale par rapport au niveau de seuil. Le courant électrique a une amplitude constante qu’on le voit lorsque le liquide atteint la sonde.
Il est utilisable seulement avec des liquides conducteurs : une conductance inférieure à l’ordre de 50 S, il est non corrosifs, de plus il n’est pas en suspension avec une phase isolante comme l’huile. L’intervalle de la pression est compris entre la valeur du vide et 160 bars.
Le Capteur capacitif
On réalise un condensateur par deux électrodes qui ont une forme cylindriques .On trouve dans le liquide qui est dans la partie immergé. C’est le diélectrique et l’aire est en dehors. Pour l’implantation des électrodes pour la mesure en mode continu ou bien en détection est similaire au capteur conductimétrie. La mesure ou bien la détection du niveau de liquide est attribuée au changement de capacité. Comme la constante diélectrique r du liquide est plus grand à celle de l’air. Le changement de capacité est plus important. Nous adoptons généralement la méthode de r>2 comme condition d’utilisation. Pour l’objectif de recouvrir l’isolant, il faut utiliser une seule électrode pour un liquide conducteur, cet isolant constitue ce qu’on appelle le diélectrique du condensateur, et l’autre électrode forme un liquide conducteur en contactant l’isolant.
Une Onde acoustique
Dans le cas d’une mesure continue, nous utilisons ce qu’nous appelons un transducteur . Il fonctionne successivement en récepteur et en émetteur. La position du transducteur est au sommet du réservoir émet, plus précisément dans un cône qui a une faible ouverture. Il y a aussi des trains d’onde qui sont acoustiques . Ils retournent vers le transducteur qui fait la conversion en signal électrique, après réflexion sur une surface de type liquide. Pour l’envoie de la réception du train d’ondes qui est réfléchi, il est proportionnel à la surface du liquide à l’espace du transducteur et ils sont séparé par un intervalle du temps ∆t : donc on peut dire c’est une fonction du niveau. ∆t est inversement proportionnel à la célérité du son qui dépend de la température : La célérité du son est inversement proportionnelle à ∆t, elle dépend de la température.
De plus, avant d’effectuer la correction nécessaire, il faut être déterminé. Le transducteur est construit par une matière céramique. Elle est piézo-électrique aux types des ondes ultrasonores comme une fréquence de 40 kHz, 10 kHz par exemple pour le type électrodynamique. Pour mesurer une distance de 10 à 30 m, on utilise des ondes infrasonores moins atténuées en se propagent .Par contre, pour les distances courtes, on utilise les ondes ultrasonores qui ont une meilleure précision.
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credits : http://cira-couffignal.fr/archives/archives2012-2013/document-instrumentation/niveau.pdf
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