Transmetteur de pression de type crayon

Capteur piézorésistif compact en silicium série SH316

Silver Automation Instruments fabrique la série SH316, de type crayon, un transmetteur de pression compact en acier inoxydable conçu pour les panneaux, les collecteurs hydrauliques et les châssis OEM où un transmetteur à bride de taille normale ne peut tout simplement pas être installé.

Réponse rapide

La série SH316 est un transmetteur de pression compact de type crayon, doté d'un capteur piézorésistif en silicium logé dans un boîtier en acier inoxydable. Son corps fileté standard couvre une plage de pression de 0 à 7 kPa (environ 1 psi) jusqu'à 0 à 70 MPa (10 000 psi / 700 bar), avec une précision de ±0,2 % ou ±0,5 % de la pleine échelle et des options de sortie de 4-20 mA, 4-20 mA avec HART, Modbus RS485 RTU, 0-5 V ou 0-10 V.

Au-delà du filetage standard, la série est également livrée en quatre versions spéciales sur la même plateforme de capteur : connexion tri-clamp pour les lignes sanitaires, un radiateur haute température (150/250/350 °C) pour les fluides chauds, un diaphragme à membrane affleurante pour les fluides épais ou fibreux et un joint à diaphragme à bride pour les services corrosifs ou cristallisants.

Que signifie pour les ingénieurs un transmetteur de pression de type « crayon » ?

Dans le secteur, un transmetteur de pression de type crayon désigne généralement un petit corps à visser qui se monte directement sur l'orifice de process, sans capillaire, joint externe ni boîtier encombrant. Les acheteurs recherchent également ce produit sous les appellations de transmetteur de pression compact, transmetteur de pression OEM ou capteur de pression miniature. Ces quatre termes désignent la même chose : un corps fin en acier inoxydable, un raccord fileté et un encombrement minimal.

La série SH316 correspond à cette catégorie. L'élément de détection et l'électronique sont logés dans un boîtier en acier inoxydable doté d'un méplat hexagonal pour le serrage à la clé. Sa longueur totale varie d'environ 72 mm à 153 mm selon le type de connexion électrique choisi. Cette compacité permet son intégration dans un bloc hydraulique ou un panneau de commande où un transmetteur à bride G1/2 risquerait d'entrer en collision avec les composants voisins.

Comment fonctionnent les transmetteurs de pression de type crayon ?

À l'intérieur du boîtier se trouve un capteur piézorésistif en silicium. La pression du procédé déforme une membrane, ce qui modifie la résistance d'un pont de silicium sur la puce. L'électronique de conditionnement du signal convertit cette variation en un courant linéaire de 4 à 20 mA, en tension ou en sortie numérique. Grâce à la technologie à semi-conducteurs, le temps de réponse est très rapide (0,25 seconde), un atout majeur pour la protection d'une pompe contre les surpressions ou la détection des pulsations dans une conduite hydraulique.

La précision est de ±0,2 % ou ±0,5 % de la pleine échelle, avec une stabilité à long terme de ±0,2 % de la limite supérieure de la plage sur 12 mois. La dérive thermique reste inférieure à ±0,2 % de la pleine échelle par tranche de 10 °C, et l'appareil est compensé en température de 0 à 50 °C. La capacité de surcharge atteint 200 % de la limite supérieure de la plage ; ainsi, une brève surtension au-delà de la plage définie n'endommagera pas le capteur. En cas de défaillance de l'instrument, la fonction de diagnostic force la sortie à un courant d'alarme, un détail qui permet de gagner un temps précieux lors du dépannage en production.

Spécifications techniques du transmetteur de pression de type crayon

Le tableau ci-dessous présente le corps fileté standard. Les configurations spéciales décrites plus bas conservent le même capteur et la même précision, et ne modifient que le raccordement au process ou l'interface du diaphragme.

Options de sortie, d'alimentation et de câblage

La plupart des transmetteurs de pression de type crayon utilisés sur le terrain fonctionnent en alimentation standard 4-20 mA à deux fils, car ils se connectent directement à une carte d'entrée analogique d'automate programmable existant sans configuration supplémentaire. Lorsqu'un technicien doit vérifier le zéro et la plage de mesure à partir d'un communicateur portable sans avoir à se déplacer jusqu'au transmetteur, la version 4-20 mA avec interface HART est plus adaptée.

Transmetteur de pression de type crayon avec sortie 4-20 mA

Pour les installations évoluant vers l'intégration numérique directe, la sortie Modbus RS485 RTU permet à l'émetteur de communiquer directement avec un automate programmable ou une unité terminale distante (RTU) via un bus série à deux fils, réduisant ainsi le nombre de cartes d'entrée analogiques. Cette gamme est uniquement disponible en Modbus RS485 RTU et non en Modbus TCP/IP. Veuillez donc vérifier que votre appareil maître prend en charge le protocole RTU sur RS485 avant de le spécifier. L'alimentation est de 10 à 32 V CC pour les versions standard et à sortie tension, d'au moins 18,5 V CC pour la version HART et de 9 à 30 V CC pour la version RS485.

Matériaux et parties en contact avec le fluide

Le matériau standard de la membrane est l'acier inoxydable SUS316L, adapté à la plupart des applications avec l'eau, l'air, l'huile hydraulique et les produits chimiques doux. Pour les fluides corrosifs comme l'acier inoxydable 316L, tels que certains acides ou les saumures riches en chlorures, des membranes en Hastelloy C-276, en tantale ou en titane sont disponibles sur le même corps compact, garantissant ainsi un encombrement constant même en cas de changement du fluide en contact avec le fluide. L'étanchéité est assurée par du caoutchouc fluoré (FKM) et le matériau standard des raccords process est l'acier inoxydable SUS304, l'acier inoxydable SUS316L étant proposé en option. Veuillez noter que ce transmetteur de pression de type crayon n'est pas antidéflagrant, conformément au catalogue standard. Par conséquent, pour les applications en zones dangereuses ATEX ou IECEx, veuillez nous demander un transmetteur de pression certifié ATEX plutôt que de supposer que ce modèle répond aux exigences.

Configurations spéciales pour applications difficiles

Le capteur SH316 fileté standard est parfaitement adapté aux gaz propres, à l'eau et à l'huile hydraulique. Quatre versions spéciales étendent cette même plateforme de capteur aux fluides sanitaires, chauds, visqueux et corrosifs sans nécessiter de changement de famille de transmetteurs ; ainsi, la précision, le temps de réponse et le délai de livraison restent quasiment identiques à ceux du modèle standard.

Capteur de pression de type crayon avec connexion Tri-Clamp (code T)

Transmetteur de pression de type crayon à pince tri-clamp

Cette version remplace le filetage G1/4 ou NPT par un raccord Tri-Clamp sanitaire, permettant ainsi de retirer le transmetteur en quelques secondes pour le nettoyage ou de le remplacer entre les cuves sans outil. La taille du raccord n'est pas standard ; veuillez nous indiquer la taille souhaitée (par exemple, 1,5 pouce ou 2 pouces) lors de votre demande. Applications : lignes NEP (Nettoyage En Place) pour l'industrie laitière et des boissons, cuves de brassage et de fermentation, cuves de mélange pour cosmétiques et stockage d'intermédiaires pharmaceutiques. Ce raccord Tri-Clamp est un raccord mécanique et non une conception hygiénique certifiée. Veuillez donc vérifier auprès de nous toute exigence 3-A ou EHEDG avant de l'utiliser pour un processus validé.

Transmetteur de pression de type crayon pour fluides haute température

L'électronique standard est conçue pour une plage de température compensée de 0 à 50 °C. Un procédé fonctionnant à une température bien supérieure endommagerait irrémédiablement le circuit imprimé si le capteur était placé directement au contact du procédé. Le radiateur haute température ajoute un tube d'extension à ailettes entre le raccordement au procédé et le boîtier électronique, permettant ainsi à la chaleur de se dissiper avant d'atteindre l'élément de détection. Trois modèles sont disponibles : R1 pour les fluides jusqu'à 150 °C, R2 jusqu'à 250 °C et R3 jusqu'à 350 °C. Applications : collecteurs de vapeur saturée, boucles de chauffage d'huile thermique, chambres d'autoclave et de stérilisation, conduites d'alimentation de chaudières à eau chaude et tuyauteries de transfert d'asphalte ou de bitume.

Transmetteur de pression de type crayon avec membrane affleurante

Une membrane standard est légèrement encastrée dans le filetage du raccord de process. Sur les fluides épais, collants ou fibreux, ce léger retrait suffit à retenir le produit, ce qui ralentit le temps de réponse et, sur les lignes de production agroalimentaires ou pharmaceutiques, pose un problème de nettoyage. La membrane affleurante est montée au niveau de la face du raccord, éliminant ainsi tout risque d'accumulation de produit. Elle est proposée avec un raccord Tri-Clamp ou un joint à membrane à bride, car les deux exposent la membrane à la limite du process. Applications : purées et sauces alimentaires, boues d'épuration et suspensions épaissies, pâtes à papier et cuves de mélange d'adhésifs ou de résines visqueux.

Joint à membrane avec raccord à bride (code D)

Pour les fluides susceptibles d'attaquer directement la membrane standard en acier inoxydable SUS316L, ou de cristalliser et d'obstruer un petit orifice, l'option de joint d'étanchéité à membrane isole le capteur derrière une membrane secondaire et un fluide de remplissage, reliés par un joint à bride ou fileté plutôt que par un filetage direct. La taille du joint, le calibre de la bride et le fluide de remplissage ne sont pas prédéfinis dans le catalogue standard ; veuillez les préciser lors de votre demande, ainsi que le type de joint souhaité : montage direct ou montage capillaire déporté. Applications : cuves de réacteurs et réservoirs agités dans les usines chimiques, soufre fondu et saumure cristallisable, lignes de fusion de polymères à haute viscosité et réservoirs d'acides concentrés nécessitant un alliage en contact avec le fluide uniquement au niveau du joint.

Applications

• Boucles de régulation de processus sur châssis et unités préfabriquées, où l'espace disponible sur les panneaux est restreint.
• Systèmes hydrauliques et blocs de vannes, surveillance de la pression des cylindres ou des collecteurs
• Commandes de réfrigération et de CVC, y compris la pression d'aspiration et de refoulement du compresseur
• Construction de machines, intégrées directement dans les équipements OEM plutôt que boulonnées ultérieurement
• Pompes et compresseurs, pour la protection contre le fonctionnement à sec et la surveillance de la pression de refoulement
• Mesure du niveau hydrostatique dans les réservoirs et les puisards, en utilisant la gamme de pression de 0 à 70 MPa pour correspondre à la profondeur du réservoir.

Ce format et ce style sont fréquemment utilisés par les constructeurs de machines d'Asie du Sud-Est pour l'installation de presses hydrauliques et de machines de moulage par injection, par les fabricants de pompes en Australie et en Nouvelle-Zélande qui ont besoin d'un transmetteur intégré au corps de pompe, et par les fabricants d'engins mobiles du Moyen-Orient et d'Amérique du Sud pour la conception de groupes hydrauliques compacts destinés aux secteurs de la construction et des mines. Les configurations spéciales mentionnées ci-dessus concernent les mêmes régions pour les lignes de production agroalimentaires et chimiques où le corps fileté standard ne suffit pas.

Pourquoi choisir un transmetteur de pression de type crayon ?

Voici les avantages pratiques de ce produit. Premièrement, son format compact résout un problème de montage concret : les transmetteurs à brides volumineux ne se vissent pas dans un port G1/4 d'un collecteur hydraulique, contrairement à celui-ci. Deuxièmement, une seule gamme de produits couvre une plage de pression de 70 mbar à 700 bar, permettant ainsi aux équipes d'achat des équipementiers de standardiser leur système sur une plateforme de transmetteur unique pour plusieurs gammes d'équipements, au lieu de stocker cinq marques différentes.

Troisièmement, la capacité de surcharge de 200 % et le temps de réponse de 0,25 seconde offrent une protection réelle contre les pics de pression inhérents aux applications hydrauliques et aux pompes, et pas seulement contre les variations de pression en régime permanent lors de tests en laboratoire. Quatrièmement, grâce à la possibilité de modifier le matériau, le raccordement et même le profil de la membrane sans changer le boîtier, un ingénieur concepteur peut spécifier la même plateforme de capteur pour une application d'eau, une conduite de vapeur chaude et une cuve NEP (Nettoyage En Place) sanitaire. Enfin, la sortie sélectionnable (4-20 mA, HART, Modbus RS485 ou tension) permet d'utiliser le même transmetteur physique pour un ancien panneau analogique et un nouveau système SCADA numérique, sans avoir à repenser le montage.

Scénario d'application typique

Une demande fréquente des fabricants d'équipements hydrauliques : un équipementier a besoin d'un transmetteur de pression s'intégrant dans un bloc collecteur avec un dégagement inférieur à 30 mm autour de l'orifice, capable de résister aux pics de pression d'une pompe à pistons et compatible avec un automate programmable sans convertisseur de signal supplémentaire. Dans ce cas, nous recommandons généralement le SH316, avec une plage de mesure de 0 à 35 MPa, une membrane en acier inoxydable SUS316L, un raccord process G1/2 et une sortie 4-20 mA. Son dimensionnement garantit une plage de précision couvrant la pression de service avec une marge de sécurité inférieure à 200 % de la limite de surcharge.

Du côté des configurations spéciales, une demande typique émanant d'une usine de boissons ou de produits laitiers porte sur une version à fixation tri-clamp avec membrane affleurante, car le transmetteur est installé directement dans une boucle NEP et ne peut comporter de cavité où des résidus pourraient s'accumuler. En revanche, une installation à huile thermique ou à vapeur demande généralement le radiateur haute température R2 associé à une sortie standard 4-20 mA, car le panneau est déjà câblé en analogique et le seul véritable problème à résoudre est le refroidissement du capteur.