Une mesure de niveau innovante à la vitesse de la lumière

En raison de l'automatisation croissante, de plus en plus de capteurs intelligents sont utilisés pour des applications innovantes dans l'industrie de la meunerie. Un groupe important de capteurs pour le contrôle de processus sont les sondes pour la détection de niveau haut et bas des bacs et silos, la protection contre l'accumulation, la surveillance du débit, la mesure de la portée et le suivi de la position. Les solutions les plus fréquemment installées pour les capteurs de niveau ponctuels sont les indicateurs de niveau rotatifs, les sondes capacitives et les tiges vibrantes dans l'industrie de la meunerie. Les capteurs de niveau rotatifs ont fait leurs preuves pour l'indication de niveau dans les bacs et les silos pour les matériaux granulaires en vrac. Une palette rotative est entraînée en rotation continue par un moteur. Lorsque cette palette entre en contact avec le matériau, la force qui surmonte le couple de rotation de la palette arrête son mouvement circulaire. Le détecteur de niveau détecte l'arrêt de la rotation et envoie un signal au système de contrôle. Un détecteur de niveau rotatif à sécurité intégrée est une solution bien connue pour démarrer ou arrêter un processus critique dans l'industrie céréalière. La mesure de niveau capacitive est une méthode bien établie de mesure des niveaux depuis des décennies. Le produit en vrac provoque un changement de capacité au niveau du capteur, qui est converti en un signal de commutation. Avec l'évolution des caractéristiques du produit, des étalonnages répétitifs de la sonde sont nécessaires et avec les produits à faible densité apparente, aucune détection fiable ne se produit. Les sondes capacitives sont également sensibles aux dépôts de poussière. Dans le cas où des tiges vibrantes sont amenées à la fréquence de résonance par des éléments piézocéramiques, le produit en vrac recouvre la sonde, l'amplitude est amortie et un message est déclenché. Ces sondes peuvent être utilisées dans différentes positions d'installation et sont plus indépendantes des caractéristiques du produit. Les progrès technologiques dans le développement des capteurs progressent. La tendance en matière de mesure de niveau dans les environnements à forte teneur en poussière s'est orientée vers les capteurs sans contact et notamment la mesure de distance par radar. Radar est l'abréviation de "radio detection and ranging" qui signifie "localisation et mesure de distance par radio". Cette technologie est basée sur les ondes électromagnétiques. Un appareil radar émet une onde électromagnétique concentrée, qui est réfléchie par les objets sous forme d'écho, puis évaluée par l'appareil en fonction de différents critères. L'électronique génère une impulsion électromagnétique lorsque l'onde frappe la surface du matériau, une partie de l'énergie est réfléchie. Ce signal dit d'écho est reconnu par le capteur et converti en une indication du niveau de remplissage au moyen d'une mesure du temps de transit. Le temps de transit est la différence de temps entre l'impulsion émise et le signal d'écho reçu. Comme la vitesse de propagation d'une onde électromagnétique dans l'air, le milieu porteur, peut être assimilée à la vitesse de la lumière, cette relation simple peut être utilisée pour calculer la distance à la surface du milieu. Le niveau peut être mesuré avec précision dans les environnements poussiéreux grâce à la technologie radar.

La technologie des capteurs radar est capable de fournir des données de distance très précises, nécessaires à la détection d'objets de précision, à la mesure de la distance et aux applications de suivi de position. Une résolution à l'échelle du millimètre peut être obtenue à des fréquences de mise à jour élevées. Cependant, lors de l'intégration de la technologie radar dans la conception de produits intelligents, les développeurs de produits sont généralement contraints de choisir entre une faible consommation d'énergie et une grande précision. L'exigence de précision augmente également avec des niveaux de puissance limités, car cette technologie est avantageuse avec un budget de puissance réduit. SWISCA a développé une solution innovante de mesure de distance pour les applications de meunerie qui combine la précision des méthodes avancées de radar cohérent avec les exigences de puissance plus faibles des systèmes de radar pulsé. Les systèmes radar à impulsions consomment moins d'énergie lorsque l'émetteur est éteint entre les impulsions. Les systèmes radar cohérents conventionnels transmettent une séquence continue d'impulsions et utilisent les mesures de phase précises des signaux de retour. Cela nécessite une consommation d'énergie élevée et, par conséquent, une dissipation de puissance plus importante et des composants électroniques plus grands. Avec sa résolution temporelle à l'échelle de la picoseconde, le capteur SWISCA est capable de mesurer la distance avec une précision millimétrique sur une plage de 100 mm à deux mètres et de l'utiliser en même temps dans des dispositifs à faible puissance. La question du niveau des fréquences se pose toujours avec les appareils de mesure de niveau radar. Alors que les capteurs radar sans contact fonctionnent avec des fréquences élevées allant jusqu'à 130 GHz, la technologie des micro-ondes guidées utilise une fréquence comparativement basse de 1 GHz. En général, on peut dire que les basses fréquences sont nettement moins sensibles aux interférences liées au processus, telles que les accumulations et la poussière. Lors du développement du capteur radar de SWISCA, les développeurs du produit se sont concentrés sur la robustesse et la fiabilité dans les environnements poussiéreux et ont utilisé la gamme de fréquences de 60Hz.

La tendance à l'optimisation des processus à l'aide de capteurs intelligents dans l'industrie de la meunerie permet non seulement de nouvelles applications, mais aussi de soutenir les meuniers et d'améliorer leur excellence opérationnelle. Les impulsions électromagnétiques générées électroniquement avec des mesures de phase précises des signaux de retour d'un capteur spécialement développé pour la mesure de niveau dans l'industrie de la meunerie ouvrent de nouvelles possibilités pour améliorer l'excellence opérationnelle. Cette nouvelle génération de capteurs radar est fiable, robuste et insensible à la poussière, ne nécessite pas de recalibrage, atteint une plus grande précision et constitue une avancée majeure pour répondre aux exigences élevées de la mesure du niveau global dans l'industrie de la meunerie.