Les capteurs de pression différentielle LBA

Transcription

Les capteurs de pression différentielle LBA :
particulièrement insensibles à la poussière
SYNTHÈSE
La présente note d’application compare expérimentalement les capteurs de pression différentielle LBA de
First Sensor avec d'autres capteurs fonctionnant selon le même principe, en déterminant la pression
différentielle par une mesure thermique du débit massique d'air d’un petit flux d’air à travers le capteur.
Lorsque ce flux d’air contient de la poussière, tous les capteurs utilisés à titre de comparaison, présentant des
résistances au flux situées entre 15 Pa (ml/s) et 300 Pa(ml/s) se dérèglent ou tombent en panne. Grâce à leur
canal minuscule intégré à la puce en silicium, les capteurs de pression différentielle LBA de First Sensor,
présentant des résistances au flux supérieures à 10 kPa(ml/s), nécessitent entre 100 et 1.000 fois moins d’air
chargé en poussière pour effectuer les mesures et gardent leur précision de mesure spécifiée sur toute la
durée des essais.
1 INTRODUCTION
Les capteurs LBA de très basse pression, avec des
plages de mesure à partir de 0 à 25 Pa (0,25 mbar),
déterminent la pression différentielle (∆P) en
mesurant un très petit flux de gaz à travers un canal
d'écoulement intégré à la puce du capteur et
présentant une impédance pneumatique très élevée.
Ces capteurs fonctionnent selon le principe de la
mesure du débit massique au niveau MEMS. Outre
le canal d’écoulement et l’élément de mesure, la
puce en silicium du capteur inclut également un
traitement de signal analogique CMOS complet.
2 CAPTEURS DE PRESSION
DIFFÉRENTIELLE BASÉS SUR LE DÉBIT
Le principe de mesure des capteurs de pression
différentielle basés sur le débit implique le passage
d’un flux de gaz à travers le capteur. Cet aspect
concerne tous les capteurs de pression différentielle
basés sur le principe de la mesure thermique du
débit massique, contrairement aux capteurs de
pression piézorésistifs dans lesquels le gaz à
mesurer rencontre une membrane étanche en
silicium. Du fait de leur sensibilité élevée, les
capteurs basés sur le débit sont utilisés avec succès
pour mesurer de façon précise et économique de
pressions différentielles minimes d’à peine quelques
millibars.
Pour chaque application, il convient de décider du
débit tolérable à travers le capteur. Ce débit dépend
dans une large mesure de la façon dont le capteur
de ∆P est intégré et utilisé dans l'application.
pour mesurer des pressions différentielles minimes
peuvent être perturbés par d’autres composants
pneumatiques tels que les tuyaux de connexion et
les filtres. C’est pourquoi certains fabricants
recommandent des longueurs de tuyau maximales
ou fournissent des formules de correction permettant
de garantir la calibration du capteur. La présence de
poussière ou d’humidité dans l’air peut également
avoir un impact négatif sur le résultat des mesures.
C'est pourquoi de nombreux capteurs utilisent des
filtres ou des pièges à poussière intégrés.
Les développeurs de systèmes et d'appareils
utilisant des capteurs de pression différentielle basés
sur le principe de la mesure thermique du débit
massique doivent tenir compte des effets du flux sur
le capteur afin de garantir la précision et la longévité
de leurs produits. Il n’existe malheureusement pas
de tests normalisés ni de procédures de certification
en la matière, et il est généralement impossible de
trouver des informations techniques exactes. Les
essais décrits dans le présent rapport ont été
réalisés afin de souligner l’importance vitale du flux à
travers les capteurs de pression différentielle basés
sur le débit pour une utilisation fiable dans des
conditions d'environnement réelles.
Remarque :
L’impédance pneumatique Rpn du capteur, mesurée
en [kPa/(ml/s)], détermine le flux de gaz à travers le
capteur pour une chute de pression donnée ∆Ps via
le capteur:
Débit de gaz à travers le capteur =
∆Ps
R pn
Dans certaines circonstances, les capteurs utilisés
F / 11165 / 0
1/11
www.first-sensor.com
www.sensortechnics.com
3 MESURE DU DÉBIT AU MOYEN DE
CAPTEURS DE PRESSION
DIFFÉRENTIELLE
Les capteurs de pression différentielle basés sur le
débit sont souvent utilisés pour mesurer les
différences de pression engendrées par les flux de
gaz dans des conduites et canaux d'écoulement. Ils
sont par exemple indiqués pour déterminer le flux
respiratoire dans le génie médical ainsi que pour
mesurer les échanges respiratoires ou pour le
contrôle du filtre dans le domaine du génie climatique.
Le capteur est mis en place dans une branche
secondaire (Bypass) de la conduite principale et
mesure la chute de pression ∆P = P1 – P2 au niveau
d'un élément de flux, comme le montre la Figure 1.
La chute de pression indique le débit volumique dans
la conduite principale. Différents éléments permettent
de provoquer artificiellement une chute de pression:
des diaphragmes, des éléments de flux laminaires,
des tubes de Pitot ou des tuyères Venturi. En
spirométrie, on utilise des pneumotachygraphes
spéciaux (par ex. Fleisch ou Lilly).
Les capteurs de pression différentielle LBA
présentent des résistances pneumatiques très
élevées allant de >10 à >100 kPa/(ml/s) en fonction
de la plage de pression. Les capteurs LBA ont donc
besoin d’une pression de Bypass nettement moindre
pour mesurer la pression, et perturbent donc aussi
nettement moins le flux principal que les capteurs
présentant une résistance pneumatique moindre. Du
point de vue de cette caractéristique importante pour
de nombreuses applications, les capteurs de
pression différentielle LBA sont donc comparables
aux capteurs de pression à membrane.
Dans des applications comme la climatisation, il peut
arriver que l'air soit chargé en poussière. Dans ce
cas, les particules de poussière risquent de pénétrer
à l'intérieur du capteur de pression basé sur le débit.
Les effets négatifs possibles sont :
•
•
•
Une augmentation de la résistance pneumatique
interne du capteur entraînant une diminution de la
sensibilité de mesure, qui se manifeste par une
réduction du signal de sortie du capteur à
pression constante.
Une obstruction complète du canal de flux interne
du capteur de pression, c'est-à-dire une
défaillance complète du capteur.
De la poussière adhère aux microstructures
sensibles de l’élément de mesure à l’intérieur du
capteur et modifient la calibration.
De façon générale, l’air chargé en poussière
représente un risque pour la sécurité de
fonctionnement des capteurs de pression basés sur
le débit. L’incidence négative possible dépend
toutefois dans une large mesure de la résistance
pneumatique du capteur.
4.1 Facteurs de risque pour la présence
de poussière
Quantité de poussière et vitesse d’écoulement
La quantité de particules de poussière que le flux
amène à l’entrée du capteur dépend du volume de
gaz transporté à travers le capteur et de la vitesse
d’écoulement.
La quantité de particules de poussière pénétrant
dans le canal d’écoulement du capteur dépend de la
quantité de poussière à l'entrée du capteur et de la
vitesse du flux entrant dans le capteur.
Conduite de flux
Diaphragme
débit
P1
P2
P = P1 - P2
Flexible de
raccordement
4 RISQUES LIÉS À LA POUSSIÈRE
Capteur
P
V
P
Outre son effet sur la quantité de gaz transportée, la
vitesse du flux menant au capteur a également un
autre effet important. Si la vitesse d’écoulement est
suffisamment lente, les particules présentes dans
l’air peuvent retomber avant d’atteindre le capteur,
diminuant ainsi la charge de poussière.
Figure 1 : Agencement typique pour la mesure du débit
selon le principe de la pression différentielle
F / 11165 / 0
2/11
Remarque :
La résistance pneumatique du capteur a une
incidence directe sur la vitesse d'écoulement de l'air
à travers le capteur et à travers toute la branche
secondaire sur laquelle se trouve ce capteur. Une
résistance élevée réduit la quantité d’air et la vitesse
de flux de l’air. Les particules de poussière
retombent ainsi avant d'atteindre le capteur, et la
pression sur les particules situées à l'entrée du
capteur est réduite.
5 ÉTUDE EXPÉRIMENTALE DES
CAPTEURS DE PRESSION BASÉS
SUR LE DÉBIT DANS DE L’AIR
CHARGÉ EN POUSSIÈRE
Type de poussière
Les tests ont été conçus de façon à permettre
l'établissement et la reproduction de conditions
identiques pour les différents tests. Différents
capteurs présentant des résistances pneumatiques
différentes ont été montés en parallèle de façon à
être toujours exposés aux mêmes pressions
différentielles et aux mêmes conditions de test.
Les particules de poussière plus grosses et lourdes
ont moins de chance d’être transportées jusqu’au
capteur par les flexibles de liaison que les petites
particules légères. La taille des particules de
poussière détermine également leur capacité à
bloquer le flux vers le capteur et à pénétrer à
l'intérieur du capteur.
Concentration en poussière
La concentration en poussière qui parvient jusqu’au
capteur dépend de la concentration en poussière
dans la conduite principale.
Flexibles de raccordement menant au capteur
Plus le diamètre intérieur des flexibles de
raccordement de la branche secondaire (Fig. 1) est
élevé, plus la vitesse de l’air à l’entrée du capteur est
faible. Plus le flexible de raccordement est long, plus
sa résistance pneumatique est élevée, ce qui a une
incidence sur la vitesse d'écoulement de l'air chargé
en poussière. Des filtres ou des pièges à poussière
peuvent également protéger le capteur.
Remarque :
L’étude expérimentale ci-dessous vise à évaluer et à
comparer l’influence de l’air chargé en poussière sur
les capteurs eux-mêmes. Elle n’étudie pas les
systèmes de filtres ou autres mesures de protection.
F / 11165 / 0
Différents tests comparatifs ont été réalisés afin
d’évaluer le risque posé par l’air chargé en poussière
pour les capteurs de pression différentielle basés sur
le débit.
5.1 Poussière d’essai
La poussière utilisée pour la source de poussière a
été fournie par un producteur de poussières de test
normalisées. Il s’agit de « ISO 12103-1, A2 Fine Test
Dust » avec une taille de particule située entre 1 µm
(<3,5 % Volume) et environ 100 µm, avec une
répartition volumique à peu près régulière entre
~5 µm et ~40 µm.
Composition chimique de la poussière de test :
SiO2
68-76 %
Al2O3
10-15 %
Fe2O3
2-5 %
Na2O3
2-4 %
CaO
2-5 %
MgO
1-2 %
K2O
2-5 %
TiO2
0.5-1 %
3/11
5.2 Configuration du test
5.3 Conditions de test
Dans la première configuration (voir Fig. 2), les
capteurs étudiés sont installés horizontalement par
rapport à la chambre à poussière et se trouvent tous
à la même hauteur.
Pour tous les tests, les capteurs étudiés ont été
montés en parallèle les uns par rapport aux autres et
en parallèle d'un capteur de pression différentielle à
membrane du commerce (qui n'est pas perturbé par
la poussière). Tous les capteurs étaient donc
exposés à la même pression différentielle ∆P.
L’apport d’air vers les différents capteurs était assuré
par un flexible court (environ 12 cm) d’un diamètre
intérieur d’1/8" (3,175 mm).
Dans la deuxième configuration (Fig. 3), les capteurs
sont situés à la verticale de la chambre à poussière,
de sorte que l’air chargé en poussière doit s’écouler
vers le haut. On s’attend à ce que la pesanteur retienne
les particules de poussière, offrant ainsi au capteur
une certaine protection contre l’encrassement.
Nous nous sommes efforcés d'éviter les turbulences
dans les flux afin de maintenir une répartition
régulière de la poussière dans l'espace.
Capteur P
à membrane
Entrées d’air
Flux d’air
P
Chambre
à poussière
Haut-parleur
Capteurs P de test
basés sur le débit
Soufflerie
Figure 2 : Représentation de la configuration d’essai
à l’horizontale
Afin d’obtenir une concentration en poussière
reproductible, un volume d’environ 10 cm3 de
poussière de test a été déposé dans une chambre
de quelques centaines de cm3. Un haut-parleur
conventionnel à basses fréquences (Subwoofer) a
été utilisé pour stimuler cette chambre à poussière
de façon continue par des pulsations triangulaires
d’une fréquence de 20 Hz et d’une amplitude
d’environ 1 mm. Cette chambre possédait des
entrées d’air permettant l’afflux d’air extérieur à
pression atmosphérique à travers la chambre à
poussière et vers l’entrée des capteurs.
Une soufflerie réglable a généré une sous-pression
continue à la sortie des capteurs de pression
différentielle basés sur le débit à tester. Cette souspression a « aspiré » simultanément l’air depuis la
chambre à poussière à travers tous les capteurs. Le
flux traversant chaque capteur était inversement
proportionnel à son impédance pneumatique.
Flux d’air
Capteurs P de test
basés sur le débit
Entrées d’air
P
Chambre
à poussière
Haut-parleur
Capteur P
à membrane
Soufflerie
Figure 3 : Représentation de la configuration d’essai
à la verticale
F / 11165 / 0
4/11
5.4 Capteurs testés
5.5 Procédure de test
Les capteurs de pression différentielle suivants,
fabriqués par différents constructeurs et disponibles
dans le commerce, ont été testés :
Entre 2 et 4 capteurs ont été comparés par différents
tests. La pression ∆P d’essai était approximativement
égale à celle du capteur dont la valeur supérieur de
la plage de mesure était la plus élevée.
• Capteurs LBA de First Sensor avec une
plage de mesure de 0 à 250 Pa,
résistance pneumatique ~80 kPa/(ml/s) et
signal de sortie entre 0,5 et 4,5 V.
- Désignation : LBAS250UF6S (n° 1)
- Désignation : LBAS250UF6S (n° 2)
• Capteur LBA de First Sensor avec une
résistance pneumatique ~30 kPa/(ml/s) et
- Désignation : LBAS050UF6S
• Capteurs du fabricant n° 1 avec une
plage de mesure de 0 à ±20 Pa,
résistance pneumatique ~15 Pa/(ml/s) et
signal de sortie de ±70 mV.
- Désignation : Capteur 1-1
Ces capteurs possèdent un micro-dispositif
intégré de séparation de la poussière.
Au cours des tests, les signaux de sortie de tous les
capteurs étudiés et du capteur de pression de
référence à membrane ont été contrôlés et notés en
permanence. Les capteurs possédant une plage de
mesure inférieure à la pression ∆P d’essai ont
affiché un signal de sortie saturé. Afin de contrôler
ces capteurs, les tests ont été interrompus à
plusieurs reprises et le flux a été réduit.
Une courbe signal-pression brute a été enregistrée
pour tous les capteurs testés en modifiant la
puissance de la soufflerie et en définissant
différentes pressions ∆P. Cet enregistrement de
courbe brute a été effectué avant le début des tests
de poussière, à plusieurs reprises au cours des
essais et à la fin des essais.
En outre, des courbes ont été enregistrées avec des
pressions différentielles précises pour tous les
capteurs LBA avant et après les tests afin de contrôler
les résultats bruts et d'analyser plus précisément les
capteurs qui avaient affiché des signaux de sortie
saturés pendant les essais (voir ch. 10).
plage de mesure de -20 à +500 Pa,
F / 11165 / 0
5/11
6 TEST N° 1
2.8
La Figure 4 montre les résultats bruts du test pour le
capteur 2-1. Les illustrations 11 et 12 (voir dernière
page) montrent les résultats précis pour les deux
capteurs LBA.
Comme le montre la Figure 4, le signal de sortie du
capteur 2-1, le signal de sortie a chuté de plus de
50% après une exposition de 219 minutes du capteur
à de l'air chargé en poussière. Au bout de 20 heures
de test, le signal de sortie du capteur était presque
nul – le capteur était donc pratiquement en panne.
Les deux capteurs LBA, par contre, n’ont présenté
aucune modification de la courbe signal-pression
après 20 heures dans de l’air chargé en poussière à
∆P = 200 Pa, comme le montrent les figures 11 et 12.
La grande différence entre le capteur 2-1 et les
capteurs LBA ne surprend pas, étant donné la
différence d'un facteur d'au moins 1.000 entre leurs
impédances pneumatiques respectives. Cela signifie
que le capteur 2-1 est traversé par 1.000 fois plus
d’air poussiéreux que les capteurs LBA, et que la
vitesse de flux à travers le capteur 2-1 est plus de
1.000 fois plus élevée.
Les petits flexibles de raccordement menant au
capteur 2-1 contenaient une quantité significative de
poussière retombée, tandis que les flexibles menant
aux capteurs LBA ne présentaient pour ainsi dire
aucun dépôt de poussière.
Capteur 2-1
2.4
2
Uout (V)
Lors du premier test, les capteurs
- LBAS250UF6S (n° 2)
- LBAS050UF6S
- Capteur 2-1
ont été étudiés dans la configuration d'essai indiquée
à la Figure 2. Les capteurs étaient installés à
l’horizontale par rapport à la chambre à poussière et
se trouvaient tous à la même hauteur. Le test a duré
20 heures à une pression différentielle constante
∆ P = 200 Pa.
1.6
1.2
0.8
0.4
0
40
80
120
P (Pa)
160
200
avant le début du test
après 173 minutes d'essai de poussière à P=200 Pa
après 219 minutes d'essai de poussière à P=200 Pa
après 20 heures d'essai de poussière à P=200 Pa
Figure 4 : Résultats de l’essai n° 1 pour le capteur 2-1
(configuration de test horizontale)
7 TEST SUPPLÉMENTAIRE N° 1A
Afin de vérifier les résultats du test n° 1, un capteur
de même conception produit par le constructeur n° 2
(capteur 2-3) a été testé dans la même configuration
parallèlement au capteur LBAS250UF6S (n° 2) déjà
utilisé. Ce test a également duré 20 heures.
Les résultats observés sont très semblables à ceux
du test n° 1. Le signal de sortie du capteur 2-3 s'est
considérablement affaibli après quelques heures, et
était presque nul au bout de 20 heures. Le capteur
LBAS250UF6S (n° 2) n’a présenté pratiquement
aucune modification de courbe après 20 heures
supplémentaires d’exposition à la poussière.
Après cet essai, les deux capteurs 2-3 ont été
ouverts (démontés) afin de rechercher la cause de la
panne. Nous y avons retrouvé une grande quantité
de poussière accumulée, dont des dépôts importants
juste derrière l’entrée du capteur.
Le capteur LBA a lui aussi été démonté, mais ne
présentait aucun dépôt de poussière.
F / 11165 / 0
6/11
8 TEST N° 2
40
20
0
-20
0
Les figures 5 à 7 illustrent les résultats bruts de ce
test. Les illustrations 10 et 12 montrent les résultats
précis pour les deux capteurs LBA.
Les courbes enregistrées, illustrées par la Figure 5,
montrent que la calibration du capteur 1-1 avait déjà
varié considérablement au bout d’une heure. Au bout
de 2 heures, le signal de sortie était déjà réduit de
plus de moitié. On observe également un glissement
du point zéro au bout de deux heures.
Capteur 1-1
60
Uout (mV)
Lors du deuxième test, les capteurs
- LBAS050UF6S
- Capteur 1-1
- Capteur 3-1
à la Figure 2. Les capteurs étaient installés à
l’horizontale par rapport à la chambre à poussière et
se trouvaient tous à la même hauteur. Le test a duré
18 heures à une pression différentielle constante
∆ P = 450 Pa. Cette pression était proche de la valeur
maximale de mesure du capteur 3-1 et supérieure
aux valeurs maximales de mesure de tous les autres
capteurs testés, qui ont donc présenté un signal de
sortie saturé tout au long du test.
80
20
40
P (Pa)
60
80
après 1 heure d'essai de poussière à P=450 Pa
4
Capteur 3-1
Uout (V)
3
La Figure 6 indique qu’au bout de 18 heures
d’exposition à la poussière, le capteur 3-1 était
presque complètement défaillant.
2
1
0
0
100
200
300
P (Pa)
400
500
F / 11165 / 0
7/11
La Figure 12 illustre les résultats pour le capteur
LBAS050UF6S. Il s’agit du même capteur qui avait
déjà subi 20 heures d’exposition à la poussière lors du
test n° 1. Il ne présente aucune modification de
courbe, même après 18 heures supplémentaires
d’exposition à la poussière dans le test n° 2.
Ici non plus, la grande différence entre les capteurs 11 et 3-1 et les capteurs LBA ne surprend pas, étant
donné la différence d'un facteur d'au moins 100 entre
leurs impédances pneumatiques respectives. Les
capteurs 1-1 et 3-1 sont donc traversés par une
quantité nettement plus élevée d’air poussiéreux
s’écoulant à une vitesse beaucoup plus élevée que
dans les capteurs LBA.
Les petits flexibles de raccordement menant aux
capteurs 1-1 et 3-1 contenaient une quantité
significative de poussière retombée, tandis que les
flexibles menant aux capteurs LBA ne présentaient
pour ainsi dire aucun dépôt de poussière.
F / 11165 / 0
5
LBAS250UF6S (n° 1)
4
Uout (V)
Le capteur LBAS250UF6S (n° 1) n’affiche presque
aucune modification de courbe après 1, 2 et 18
heures, comme le montre le diagramme des mesures
de test brutes à la Figure 7. Les résultats plus précis
de la Figure 10, mesurés avant et après le test n° 2,
confirment que le capteur LBA ne présente aucune
détérioration après 18 heures d'exposition à la
poussière.
3
2
1
0
0
50
100
150
P (Pa)
200
250
Figure 7 : Résultats de l’essai n° 2 pour
LBAS250UF6S (n° 1)
8/11
9 TEST N° 3
Capteur 2-2
2
Uout (V)
Lors du troisième test, les capteurs
- LBAS050UF6S
- Capteur 2-2
- Capteur 3-2
à la Figure 3.
2.4
1.6
1.2
Les capteurs étaient cette fois installés à la verticale
par rapport à la chambre à poussière et se trouvaient
tous à la même hauteur. Le test a duré 27 heures à
une pression différentielle constante ∆ P = 250 Pa.
Cette pression était supérieure à la valeur maximale
de mesure des capteurs 2-2 et LBAS050UF6S, qui
ont donc présenté un signal de sortie saturé tout au
long du test.
Les figures 8 et 9 illustrent les résultats bruts de ce
test. Les illustrations 11 et 12 montrent les résultats
précis pour les deux capteurs LBA.
0.8
0.4
0
200
300
P (Pa)
(configuration de test verticale)
Les capteurs LBA sont les mêmes que ceux qui
avaient déjà subi une exposition prolongée à la
poussière lors des tests n° 1 et 2.
2
Capteur 3-2
1.6
Uout (V)
Les résultats illustrés par les figures 8 et 9 montrent
que, l'agencement à la verticale prolonge
considérablement le temps écoulé avant que l'air
chargé de poussière ne produise des effets. La
calibration des capteurs 2-2 et 3-2 a
considérablement changé au bout de 25 heures, et
plus encore au bout de 2 heures supplémentaires.
Cela n’a rien de surprenant dans la mesure où la
pesanteur retient et ralentit les particules de
poussière dans le flux d’air qui se dirige vers l'entrée
des capteurs.
100
1.2
0.8
0.4
0
0
100
200
300
P (Pa)
(configuration de test verticale)
F / 11165 / 0
9/11
La Figure 11 indique que la courbe signal-pression
du capteur LBAS250UF6S (n° 2) reste inchangée au
bout de 25+2=27 heures (qui viennent s'ajouter aux
20 heures du test n° 1).
La figure 12 indique que le capteur LBAS050UF6S
montre les premiers signes d'une modification de sa
courbe signal-pression (quelques pour cent
seulement) après avoir été exposé à de l'air
poussiéreux pendant 25+2=27 heures en plus des
20+18=38 heures des tests n° 1 et 2. Il n’est pas
surprenant que le LBAS050UF6S soit touché avant
le LBAS250UF6S, étant donné son impédance
pneumatique moins élevée (~30 kPa/(ml/s) contre
~80 kPa/ (ml/s)).
Ici aussi, la grande différence entre les capteurs 2-2
et 3-2 et les capteurs LBA s’explique facilement par
la différence d'un facteur d'au moins 100 entre leurs
impédances pneumatiques respectives. Comme
dans les tests précédents, les capteurs 2-2 et 3-2
sont traversés par une quantité nettement plus
élevée d’air poussiéreux s’écoulant à une vitesse
beaucoup plus élevée que dans les deux capteurs
LBA.
Dans ce test avec agencement des capteurs à la
verticale de la chambre de poussière également, les
petits flexibles de raccordement menant aux
capteurs 2-2 et 3-2 présentaient des dépôts de
poussière significatifs. Les flexibles menant aux
capteurs LBA ne présentaient pour ainsi dire aucun
dépôt de poussière.
10 CONCLUSION
Les capteurs de pression différentielle ∆P basés sur
le principe de la mesure thermique du débit massique
nécessitent le passage d’un flux de gaz à travers le
capteur. Pour ces capteurs, la résistance pneumatique
du canal d’écoulement intérieur est un facteur
déterminant de leur comportement dans les
applications en milieux poussiéreux.
Les capteurs de pression différentielle LBA de First
Sensor, présentant des résistances pneumatiques
>10 kPa/(ml/s), ont été comparés, dans des
applications utilisant de l’air chargé en poussière, à
d’autres capteurs basés sur le même principe de
mesure mais présentant des résistances au flux
nettement inférieures (15 à 300 Pa/(ml/s)). Dans tous
les tests, les capteurs présentant des résistances
pneumatiques faibles ont perdu leur calibration ou se
sont arrêtés complètement de fonctionner. Les capteurs
LBA n’ont présenté aucune modification notable de
leur courbe signal-pression.
La résistance élevée aux perturbations des capteurs
LBA a plusieurs effets :
• La quantité d’air chargé en poussière qui atteint
l’entrée du capteur est réduite.
• La vitesse d’écoulement de l’air chargé en
•
poussière vers le capteur ralentit, et la poussière
peut se déposer avant d’atteindre l'entrée du capteur.
La pression sur les particules de poussière
situées à l'entrée du capteur est réduite.
Lorsque le flexible de raccordement menant au
capteur est en position verticale, et donc que le flux se
dirige vers l'entrée du capteur dans le sens contraire
de la gravité, la contrainte liée à la poussière dans
l'air est moins importante.
Plus le flux dont le capteur a besoin pour mesurer la
pression est réduit, mieux il se comporte dans
l’application et plus il est insensible à l’air chargé en
poussière. Les capteurs LBA de First Sensor
présentent des résistances au flux très élevées, et donc
des avantages considérables dans les applications.
Les développeurs de systèmes et d’appareils utilisant
des capteurs de pression différentielle fonctionnant
sur le principe de la mesure thermique du débit
massique sont invités à réaliser des tests semblables
pour leurs propres applications afin de contrôler
l’adéquation des capteurs.
F / 11165 / 0
10/11
COURBES SIGNAL-PRESSION PLUS PRÉCISES DES CAPTEURS LBA
5
LBAS250UF6S (n° 1)
4
4
3
3
Uout (V)
Uout (V)
5
2
2
1
1
0
0
50
100
150
P (Pa)
200
250
50
100
150
P (Pa)
200
250
après le test n° 1, 20 heures à P=200 Pa
après le test n° 3, 25 heures supplémentaires à P=250 Pa
Figure 10 : Courbes du capteur LBAS250UF6S (n° 1)
5
0
0
LBAS250UF6S (n° 2)
Figure 11 : Courbes du capteur LBAS250UF6S (n° 2)
LBAS050UF6S
Uout (V)
4
3
2
1
0
0
50
100
150
P (Pa)
200
250
Figure 12 : Courbes du capteur LBAS050UF6S
F / 11165 / 0
11/11

Les capteurs de pression différentielle LBA

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