CAPTEURS DE PRESSION - Aix - Marseille

Capteurs de pression.




























[pic]








R.HATTERER , Professeur de Physique Appliquée au lycée la Méditerranée de
La Ciotat.

Sources :
. http://perso.club-internet.fr/gatt/
. G. Asch et collaborateurs, Les capteurs en instrumentation industrielle
(DUNOD)
. G. Asch et collaborateurs, Acquisition de donnée ; du capteur à
l'ordinateur (DUNOD)

Document annexe :
. 26PC.pdf






Présentation :

Le thème 2001 concerne la gestion électronique d'un moteur. Pour assumer
cette gestion électronique il a fallu implanter toute une série de
capteurs.
> Le capteur de régime moteur
> Le capteur de position de soupape
> Le capteur de position papillon
> Le capteur de pression d'admission
> Le capteur de température d'air d'admission
> Le capteur de température moteur
> La mesure du niveau de tension batterie

Le capteur de pression d'admission est nécessaire à la cartographie
d'injection. Il s'agit d'un capteur situé sur une carte du rack. La
pression d'admission lui est acheminée depuis la pipe d'admission par un
tuyau rigide.

. Le capteur utilisé est un capteur piézorésistif de pression de la série
26PC[1] de Honeywell.

. Il comporte quatre capteurs résistifs (jauges piézorésistives) montés en
pont de Wheatstone.

. Ce capteur une fois polarisé, traduit sous forme de tension, la pression
positive ou négative régnant dans la tubulure d'admission.
Capteurs de pression


1. Définitions
1. Définition de la pression
2. Les différentes unités de pression
. pascal (Pa)
. bar (b)
. atmosphère
3. Définition des pressions
. La pression atmosphérique
. La pression relative
. La pression absolue
. Le vide
4. Pression pour les fluides (liquide et gaz)
. Pression hydrostatique
. Pression due à des forces extérieures
. Pression hydrodynamique
1. Manomètres hydrostatiques
1. Définition de la fonction remplie
2. Manomètre à tube en U
3. Mesure de la pression atmosphérique
. Baromètre de Torricelli
4. Problème de la capillarité
. Définition
. Cas de liquides manométriques
. ascension capillaire
. Dépression capillaire
. Loi de Jurin
5. Avantages et inconvénient des manomètres à tubes
. Avantages
. Inconvénients
6. Domaine d'emploi
2. Manomètres à déformation de solide
1. Le manomètre à tube de Bourdon
. Fonctionnement
. Utilisation
. Avantages et inconvénients
2. Manomètre à membrane
. Fonctionnement
. Utilisation
3. Manomètre de pression absolu
. Fonctionnement
. Utilisation
4. Manomètre à capsule
. Fonctionnement
. Utilisation
5. Manomètres pour pression différentielle
. Fonctionnement
. Utilisation

3. Les procédés de conversion
1. Conversion par variation de résistance
2. Jauges d'extensiométrie
3. Jauges piézo-résistives
. Présentation
. Caractéristiques métrologiques ordres de grandeur.
. Avantages et inconvénients
4. Jauges à fils tendus
5. Conversion par variation de capacité
. Variation de d'épaisseur
. Variation différentielle de capacité
. Avantages et inconvénients
6. Conversion par variation d'inductance
. Avantages et inconvénients
7. Conversion par effet piézo-électrique
. Présentation
. Avantages et inconvénients
4. Les capteurs à balance de force ou équilibre de forces
1. Présentation
2. Avantages et inconvénients
5. Mesure de la pression du vide
1. Présentation
2. Différents domaines du vide
3. Les différents types de jauges à vide
6. Transmetteurs de pression
1. Fonction
2. Canalisations
3. Surcharge
4. Montages
. Mesures de débits de liquides
. Mesures de débits de gaz
. Mesures de débits de vapeurs
Capteurs de pression

1. Définitions
1. Définition de la pression
Un corps liquide ou gazeux enfermé dans un récipient, qu'il remplit
entièrement, exerce sur toutes les parois de celui-ci une force dite de
pression. La pression est une grandeur dérivée du système international.
Elle est définie comme le quotient d'une force par une surface.
Ce quotient est indépendant de l'orientation de la surface. La pression
s'exerce perpendiculairement à la surface considérée.

2. Les différentes unités de pression
La relation p = dF/ds définit, à la fois, la pression et l'unité de
pression en tant qu'unité dérivée. Cette unité, le pascal (Pa), correspond
dans le Système International (S.I.) à une pression uniforme exerçant sur
une surface de un mètre carré, une force totale de un newton. La pression
d'un pascal étant relativement faible on utilise de préférence pour la
mesure des pressions dans l'industrie son multiple le bar valant 105
pascals.

| |pascal (Pa) |bar (b) |atmosphère |
|(1 pascal |1 |10-5 |9,869 10-6 |
|)[2] | | | |
|(1 bar |105 |1 |0,987167 |
|)[3] | | | |
|(1 kgf/cm2 |98039 |0,9803 |0,968 |
|)[4] | | | |
|(1 atmosphère |101 325 |1,0133 |1 |
|)[5] | | | |
|(1 cm d'eau |98,04 |980 10-6 |968 10-6 |
|)[6] | | | |
|(1 mm de Hg |133 |1,333 10-3 |1,316 10-3 |
|)[7] | | | |
|(1 mb |102 |10-3 |987 10-6 |
|)[8] | | | |
|(1 inch Hg |3,386 103 |33,86 10-3 |33,42 10-3 |
|)[9] | | | |
|(1 psi |6892 |68,9 10-3 |68 10-3 |
|)[10] | | | |
|(1 torr |133 |1,33 10-3 |1,316 10-3 |
|)[11] | | | |

exemple de données constructeur : (Honeywell - 26PC series)

| |étend| | |sensibili|tension |
| |ue de| | |té[14] |maximale |
| |mesur|erreur de |plage de sortie[13]|(mV/psi) |admissible|
|type |e[12]|linéarité |(mv) | |(psi) |
| |(psi)|(% span) | | | |
| | |Typ. |Max |Min. |Typ. |Max |Typ. |Max. |
|26PCA |1 |0.25 |0.5 |14.7 |16.7 |18.7 |16.7 |20 |
|26PCB |5 |0.4 |0.5 |47 |50 |53 |10.0 |20 |
|26PCC |15 |0.25 |0.5 |97 |100 |103 |6.67 |45 |
|26PCD |30 |0.1 |0.2 |97 |100 |103 |3.33 |60 |
|26PCF |100 |0.1 |0.2 |95 |100 |105 |1.0 |200 |
|26PCJ |38 * |0.1 |0.5 |37.5 |39.5 |41.5 |2.63 |60 |
|26PCK |38 * |0.1 |0.5 |37.5 |39.5 |41.5 |2.63 |60 |


* calculée à 15 psi

3. Définition des pressions














La pression atmosphérique
La pression atmosphérique moyenne au niveau de la mer, à 15 °C, est de 1013
mbar. Elle peut varier, de ± 25 mbar, avec la pluie ou le beau temps. Elle
est fonction de l'altitude (hydrostatique).

La pression relative

C'est la différence de pression par rapport à la pression atmosphérique.
C'est la plus souvent utilisée, car la plupart des capteurs, soumis à la
pression atmosphérique, mesurent en relatif. Pour mesurer en absolu, il
leur faut un vide poussé dans une chambre dite de référence. Exemple : La
pression de gonflage d'un pneu de voiture.
La pression absolue
C'est la pression réelle, dont on tient compte dans les calculs sur les
gaz. Elle est comptée à partir de zéro.
Remarque : on peut rajouter 1 bar à la pression relative pour avoir une
approximation de la pression absolue.
Le vide
Le vide est une pression inférieure à la pression atmosphérique. Le vide
parfait correspond théoriquement à une pression absolue nulle. Il ne peut
être atteint, ni dépassé. Quand on s'en approche, on parle alors de vide
poussé.
4. Pression pour les fluides (liquide et gaz)
Les fluides sont également soumis à la force de pesanteur. C'est pourquoi
par exemple, dans le cas d'une colonne liquide, contenue dans un tube
ouvert, placé verticalement, la pression en un point M, à la distance h de
la surface libre, est égale à la pression atmosphérique po augmentée du
poids de la colonne s'exerçant sur l'unité de surface. De même, pour un
fluide soumis à une accélération quelconque, il y a lieu de tenir compte de
l'influence de la force d'inertie sur la pression.
Pression hydrostatique
À l'intérieur d'une colonne de fluide se crée une pression due au poids de
la masse de fluide sur la surface considérée. Cette pression est :

Pour chacun des trois récipients, la pression au fond de ceux-ci est
identique :

P1 = P3 = P3 = P4 = r.g.h + Pa
Expérience du tonneau de Pascal :
À partir d'une certaine hauteur h, le tonneau éclate, car la pression
exercée par le liquide est supérieure à la force de cohésion du tonneau.


Pression due à des forces extérieures


Si la force F agit sur un fluide enfermé, il en résulte une pression Po =
F/S. Si l'on néglige la pression hydrostatique, la pression est la même
dans tout le liquide.
Pression hydrodynamique
Un fluide se déplaçant crée une pression supplémentaire P :

avec V la vitesse de déplacement du fluide. La pression to