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Centrales de mesure & Systèmes d'acquisition de mesure

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Notions de base sur les Centrales de mesure & Systèmes d'acquisition de mesure

Qu'est-ce qu'une centrale de mesure ou un datalogger ?

Une centrale de mesure ou un datalogger est un périphérique utilisé pour enregistrer et stocker la sortie d'un ou plusieurs capteurs. Dans certains cas, la centrale de mesure interprète le signal électrique du capteur et le convertit en unités. Dans les cas où un capteur intelligent fournit une sortie numérique, l'enregistreur de données enregistre simplement les données. Les premières centrales de mesure étaient des enregistreurs sur du papier, qui enregistraient des données de mesure sur du papier. Au fil du temps, les centrales de mesure ont évolué pour stocker les données numériquement sur différents types de supports. Aujourd'hui, les données sont généralement stockées sur la mémoire flash moderne et souvent transmises via une variété de méthodes de télémétrie.

centrale de mesure

Note : Les termes similaires en français pour "centrale de mesure" comprennent les termes suivants : "centrale d'acquisition de données", "centrale d'acquisition de mesures", "enregistreur de données" et "système d'acquisition de données" en anglais on utilise le terme de "datalogger" pour "data logger," et "RTU" (remote terminal unit). Le terme utilisé varie souvent selon l'industrie ou la discipline.

Aujourd'hui, une large gamme de périphériques sont appelés "centrale de mesure", et ils peuvent varier considérablement dans leur fonctionnalité. Par exemple, une centrale de mesure peut être intégrée à un capteur pour un seul but spécifique à l'application, comme la mesure de température. Une autre centrale de mesure peut être un périphérique pour un usage général, utilisée dans de nombreuses applications différentes pour consigner des données à partir de plusieurs capteurs de types très différents. Afin d'illustrer notre propos, notre attention sera centrée sur les centrales de mesure pour un usage général.

La plupart des centrales de mesure modernes, pour un usage général, sont des appareils électroniques contrôlés par un microprocesseur, qui peuvent interagir directement avec une variété de capteurs pour effectuer les opérations suivantes :

  • Pour fournir des mesures à des intervalles de temps spécifiques
  • Les traitements statistiques et mathématiques des données
  • Le stockage de données
  • Initier une variété de télécommunications
  • Transmettre les données de mesure et les valeurs calculées

En plus de leurs fonctions de mesure et de surveillance, certaines centrales de mesure peuvent déclencher une alarme ou un message, ainsi que contrôler un périphérique externe, en réponse à l'une des conditions suivantes : une condition de site spécifique et mesurée ; à un moment de la journée ; ou selon un événement. Par exemple, une centrale de mesure peut être programmée pour répondre à une élévation mesurée du niveau de l'eau en fermant une vanne et en envoyant un message au personnel.


Quelles sont les différentes parties d'une centrale de mesure ?

L'illustration suivante représente les parties les plus courantes d'une centrale de mesure de base :

Centrale de mesure


Quel est le rôle d'une centrale de mesure dans un système d'acquisition de donnée ?

Un système d'acquisition de données se compose de plusieurs dispositifs électroniques, qui agissent ensemble pour servir le but principal de la collecte des données mesurées. La centrale de mesure pour un usage général est souvent considérée comme le cerveau d'un système d'acquisition de données, mais ce n'est que l'un des composants interfacés utilisés dans le processus d'acquisition, d'enregistrement, de transmission et d'analyse des mesures. Ces composants peuvent inclure ce qui suit :

Un installateur peut choisir individuellement chacun de ses composants du système d'acquisition de données, créant ainsi une solution personnalisée qui répondra à son besoin spécifique.

La centrale de mesure peut être programmée pour analyser les capteurs du système d'acquisition de données à plusieurs reprises après qu'un intervalle spécifié soit passé (la vitesse d'échantillonnage ou vitesse de scan), dans des conditions spécifiées ou après l'apparition d'un type d'événement particulier (comme les précipitations). Une centrale d'acquisition de données sophistiquée peut recevoir les signaux électriques des capteurs, effectuer des calculs programmés, convertir les données nécessaires aux autres unités de mesure et stocker les données résultantes dans la mémoire de la centrale de mesure.

Les données acquises et les valeurs calculées de la centrale de mesure devront être transférées vers un PC ou un autre périphérique pour un accès plus complet, un partage, une analyse et des rapports. Une variété de méthode peut être utilisée pour y parvenir, y compris avec des périphériques de communication ayant des options de télécommunication sur le site.


Où les centrales de mesure peuvent-elles être utilisées ?

Bien que de nombreuses centrales de mesure à usage général soient conçus pour être installées dans des environnements protégés, certaines sont spécifiquement développées pour des conditions environnementales extrêmes. Ces environnements extrêmes comprennent les terrains montagneux, les déserts, les jungles, les mines, les océans et les glaciers. Une centrale de mesure est généralement laissée sans surveillance pendant de longues périodes pour traiter et enregistrer automatiquement les données de mesure à partir d'une variété de capteurs jusqu'à la fin de la période de mesure, ce qui peut être plusieurs décennies plus tard.

L'utilisation universelle des centrales de mesure dans les climats à travers le monde, des pôles à l'équateur, est souvent attribuée à leur robustesse, leur taille compacte, leurs larges plages de température de fonctionnement, leur faible consommation d'énergie et leur capacité à fonctionner dans des environnements divers. L'universalité des centrales de mesure sophistiquées est encore améliorée par leurs nombreux types de connexion et leurs entrées programmables, ce qui leur permet de mesurer presque tous les capteurs disponibles sur le marché. Étant donné que les centrales de mesure fournissent une description complète, précise et fiable des conditions mesurées sans avoir besoin de visites sur le site, Elles sont un outil indispensable pour la mesure et le contrôle sans surveillance, à long terme, pour de nombreuses industries et applications.


Comment les modèles de centrale de mesure diffèrent les unes des autres ?

Dans cette rubrique, plusieurs types différents de centrales de mesure à usage général sont affichés. Ces différents types permettent aux centrales d'acquisition de données de s'adapter à une grande variété d'applications de mesure.

Différents modèles de datalogger

Alors que les centrales d'acquisition de données peuvent être comparées et confrontées en fonction de différents critères techniques, les critères techniques suivants peuvent être utiles pour vous :

  • Les dimensions
  • La gamme de température de fonctionnement
  • La variété et quantité d'options de connexion
  • Les capacités d'extension
  • L'exactitude de la mesure
  • La justesse et de la fidélité de la mesure
  • Le niveau de résolution
  • La vitesse de scrutation et la vitesse d'échantillonnage
  • Les capacités de communications
  • Le contrôle de périphérique
  • La programmation
  • Le traitement informatique dans la centrale
  • Le protocole de communication
  • Le clavier avec afficheur
  • Le stockage de données

Ces paramètres techniques sont discutés brièvement dans les sections suivantes.

Les dimensions

En général, la taille de la centrale de mesure est dictée par le nombre d'entrées et de sorties (E/S) et des points de connexion. Les centrales d'acquisition de données plus petites ont une exigence d'empreinte plus petite, ce qui permet à une installation d'utiliser un coffret plus petit moins coûteux et plus discret. Une centrale de mesure plus petite, cependant, est limitée en fonctionnalité, car moins de capteurs ou de périphériques peuvent y être connectées.

Même si une centrale de mesure n'est pas logée à l'intérieur d'un coffret, il peut y avoir des restrictions d'espace sur le site qui interdisent l'utilisation d'une centrale d'acquisition de données plus importante.

La gamme de température de fonctionnement

Bien que certains fabricants ne soient pas conformes à cette convention, la gamme de température de fonctionnement publiée se réfère généralement à la plage à laquelle la centrale de mesure fonctionnera dans la précision de mesure spécifiée. Les mesures peuvent encore être enregistrées en dehors de cette plage de température, mais la précision de la mesure peut être remise en question et la centrale d'acquisition de données peut ne pas fonctionner comme prévu. D'autres erreurs opérationnelles peuvent également se produire.

Certaines centrales de mesure n'ont qu'une plage de température de fonctionnement standard, tandis que d'autres centrales de mesure peuvent offrir une option de plage de température étendue qui est utile dans des environnements avec des températures plus extrêmes.

La variété et quantité d'options de connexion

Le bornier de câblage d'une centrale de mesure fournit des bornes pour connecter des capteurs. Ces bornes permettent à l'enregistreur de données de mesurer, de communiquer et d'alimenter les capteurs.

Les centrales d'acquisition de données varient à la fois dans la quantité et les types de connexions d'entrée qu'elles offrent. Une centrale de mesure avec moins d'options de connexion pour les capteurs :

  • Fournit une option bon marché pour une installation qui ne nécessite que quelques capteurs pour y être connectés
  • Est limitée par la quantité et la variété des données qu'elle peut collecter à partir d'un seul site
  • Peut être limitée aux mesures analogiques unipolaires uniquement
  • Est généralement plus petite et pèse moins qu'une centrale de mesure avec plus d'options de connexion

En revanche, une centrale de mesure avec plus d'options de connexion :

  • Est moins coûteuse lorsque de nombreux capteurs sont nécessaires
  • Est souvent modulaire et permet l'expansion du système d'acquisition de données par l'intermédiaire de voies ou de connexions supplémentaires pour mesurer plus de capteurs, satisfaisant ainsi aux exigences actuelles de l'application et permettant une croissance future

Certaines centrales de mesure peuvent analyser presque tous les capteurs ayant une réponse électrique, que la sortie du signal du capteur soit en tension, en courant, de type impulsion, en numérique ou en série. Cependant, pour que la centrale de mesure interprète le signal du capteur, le signal de sortie du capteur doit être compatible avec la voie d'entrée du datalogger auquel il est connecté. En règle générale, le manuel d'instructions d'un capteur fournit des informations concernant le type de connexion à la centrale d'acquisition, ainsi que la façon de câbler le capteur vers la centrale de mesure.

Voici quelques types de voies communes utilisées pour connecter des centrales d'acquisition de mesures avec des capteurs :

  • Les entrées analogiques
  • Les compteurs d'impulsions
  • Les sorties d'excitation en tension
  • Les ports numériques d'E/S
  • Les ports RS-232, RS-422 et RS-485
  • Les bornes 5 V
  • Les bornes 12 V
  • Les bornes commutées 12 V

Ces types de voies ou de bornes sont présentées brièvement dans les sections suivantes.

Les entrées analogiques

Les entrées analogiques se rapportent aux entrées en tension et en courant, et elles sont souvent utilisées avec l'une des options suivantes :

  • Les capteurs avec ponts de Wheatstone
  • Les boucles de courant de 0 à 20 mA et de 0 à 40 mA
  • Les sondes platine (TRP)
  • Les potentiomètres
  • Les transducteurs de pression
  • Les ponts résistifs
  • Les jauges de contrainte
  • Les thermistances
  • Les thermocouples
  • Les thermopiles
  • Les cordes vibrantes
  • Les courant de tension avec résistances de shunt
  • Les sorties en tension, y compris des mesures à la fois en unipolaires et différentielles
Les compteurs d'impulsions

Les compteurs d'impulsions sont utilisés par la centrale de mesure pour mesurer les fermetures de contacts secs, les fréquences CA de faible niveau ou les impulsions à haute fréquence. Les compteurs d'impulsions additionnent le nombre de comptage sur chaque intervalle d'exécution (taux d'échantillonnage), ce qui permet de déterminer des variables telles que le Les contacts secs, la vitesse, l'écoulement et l'intensité des précipitations.

Les compteurs d'impulsions sont souvent utilisés avec l'un des éléments suivants :

  • Les anémomètres
  • Les contacts secs
  • Les débitmètres
  • Les pluviomètres à auget basculant
Les sorties d'excitation en tension 

Les sorties d'excitation commutées en tension sont utilisées avec des capteurs qui mesurent une tension à travers une résistance. Ces sorties fournissent une excitation de tension programmable pour les mesures du pont résistif en allumant ou éteignant la tension. Les mesures de pont sont le rapport de la tension de sortie à la tension d'excitation, éliminant toute erreur dans la tension d'excitation.

Les ports numériques d'E/S

Par défaut, les ports numériques d'E/S sont configurés comme des entrées binaires pour effectuer des fonctions telles que la détection d'état ou la lecture de périphériques SDM. En outre, chaque port peut être programmé individuellement comme une sortie de contrôle pour contrôler physiquement un périphérique externe.

Les ports RS-232, RS-422 et RS-485

Les ports RS-232, RS-422 et RS-485 sont utilisés pour connecter à la centrale de mesure  un capteurs intelligent ou une interface de communication.

Les bornes 5 V

Ces bornes peuvent être des sources d'alimentation régulée ou non régulée pour les capteurs et d'autres périphériques.

Les bornes 12 V

La ou les bornes 12 V sont généralement utilisées comme source d'alimentation continue non régulée pour les capteurs et d'autres dispositifs.

Les bornes commutées 12 V

Une borne commutée à 12 V est utilisée pour alimenter des périphériques tels que des capteurs qui nécessitent d'être alimentés à certain moment. Ces bornes sont contrôlées par la centrale de mesure pour alimenter le capteur uniquement pendant les mesures.

La variété et la quantité d'autres options de connexion

Le panneau de câblage d'une centrale de mesure fournit également des bornes pour connecter des alimentations, des périphériques de communication et des dispositifs de commande externes. Les connexions d'entrée et de sortie sur le panneau de câblage permettent à l'enregistreur de données de communiquer et d'alimenter divers périphériques.

Voici quelques types de bornes communes utilisées pour connecter les centrales de mesure avec d'autres périphériques :

  • Les sorties analogiques continues
  • Les ports propriétaires (souvent uniques au fabricant)
  • Les borniers d'alimentation amovibles
Les sorties analogiques continues

Les sorties analogiques continues fournissent des niveaux de tension aux périphériques ou des niveaux proportionnels de tension aux contrôleurs. Cela permet à la centrale de mesure d'avoir un contrôle sur d'autres périphériques, y compris les écrans numériques et les appareils contrôlés tels que les portes proportionnellement contrôlées.

Les centrales de mesure sont souvent utilisées comme appareils de mesure dans un système SCADA (supervisory control and data acquisition - contrôle de supervision et acquisition de données). Les sorties analogiques continues peuvent ensuite être utilisées pour envoyer des données directement de la centrale de mesure à un PLC ou automate programmable.

Les ports propriétaires

Ces ports sont utilisés pour communiquer avec d'autres périphériques d'extension qui sont propres au fabricant.

Les borniers d'alimentation amovibles

Ces borniers sont utilisés pour connecter la centrale de mesure à une alimentation externe. Étant donné que ces borniers peuvent être facilement enlevés, ils offrent une option de déconnexion rapide.

Les capacités d'extension

Une centrale de mesure peut permettre l'expansion de ses capacités d'entrée et de sortie à l'aide de modules d'extension tels que les appareils synchrones pour la mesure (SDM) et les multiplexeurs. Ces modules complémentaires et les multiplexeurs permettent à la centrale de mesure de mesurer plus de capteurs en augmentant le nombre et le type de connexions disponibles au-delà de ce que la centrale d'acquisition de données fournit sur le panneau de câblage. Les modules de contrôle augmentent le nombre de périphériques pouvant être contrôlés par la centrale de mesure.

L'exactitude de la mesure

L'exactitude de la mesure est la capacité d'une mesure à fournir un résultat aussi proche que possible de la valeur réelle. Par exemple, une centrale de mesure qui produit une mesure de ±0,1 de la valeur réelle est plus précise qu'une centrale de mesure qui produit une mesure à ±0,5 de la valeur réelle. La précision ou exactitude de mesure est souvent indiqué par le fabricant à une température spécifique (typiquement 25°C). Certains fabricants spécifieront une précision sur une plage de température.

La justesse et la fidélité de la mesure

La justesse est la quantité d'accord entre les mesures répétées de la même quantité. Par exemple, une centrale de mesure qui produit 10 mesures du même échantillon à ±0,1 l'un de l'autre est dit plus précise qu'une centrale d'acquisition de données qui produit 10 mesures du même échantillon à ±0,8 l'un de l'autre.

Le niveau de résolution

Dans les mesures, la résolution se réfère au plus petit changement d'une quantité qui peut être détecté. Par exemple, si une centrale de mesure détecte une différence au dixième de millivolt le plus proche, on dit que la centrale d'acquisition a une résolution supérieure à celle d'une autre centrale de mesure qui détecte une différence au millivolt entier le plus proche.

La vitesse de scrutation et d'échantillonnage

En fonction du fabricant, certaines centrales de mesure ne peuvent pas différencier entre l'intervalle au cours duquel elles numérisent (mesurent) le capteur et l'intervalle auquel elles enregistrent la valeur mesurée. (Les deux vitesses sont traitées comme étant les mêmes.) L'enregistreur de données numérise le capteur en fonction d'un intervalle d'enregistrement sélectionné et chaque paramètre mesuré est enregistré à chaque scrutation.

En revanche, une centrale de mesure sophistiquée peut être programmée pour numériser un capteur en fonction d'un pas de temps horaire, dans des conditions spécifiées ou en réponse à un événement. Les vitesses de scrutation programmées peuvent varier considérablement, selon le modèle de la centrale de mesure et peuvent varier, par exemple, d'une fois toutes les quelques heures à 100 000 fois par seconde (Hz). Il est important de noter que chaque mesure à partir des scans n'a pas besoin d'être enregistrée. Par exemple, si un capteur est échantillonné toutes les cinq secondes (la vitesse de scrutation), seule une lecture moyenne pour une période de 15 minutes (le vitesse d'échantillonnage) peut devoir être enregistrée.

La vitesse de scrutation maximale est la fréquence la plus élevée à laquelle la centrale de mesure analyse les capteurs. Par exemple, les centrales d'acquisition peuvent varier d'une vitesse de scrutation de 1 à 100 000 Hz.

Une centrale de mesure avec une vitesse de scrutation plus lente peut être moins coûteuse, mais la vitesse auxquelles les paramètres (comme les précipitations) peuvent être mesurés et enregistrés est limitée. Par conséquent, moins de données de mesure sont disponibles pendant une période spécifiée par rapport à la quantité de données qui pourraient être acquises pendant la même période à l'aide d'une centrale de mesure avec une vitesse de scrutation maximale plus rapide.

Les capacités de communications

Pour transférer des données d'une centrale de mesure vers un emplacement central, tel qu'un PC de station de base ou une base de données hébergée par un ''Cloud'', une centrale de mesure peut avoir des capacités de communication intégrées ou peut être en mesure d'interagir avec un périphérique de communication externe. Ces appareils peuvent prendre en charge une connexion câblée (comme Ethernet), sans fil ; le cellulaire ou le Wi-Fi. Diverses autres options de communication telles que les radios à étalement de spectre à saut de fréquence ou satellite sont également utilisées.

Le contrôle de périphérique

Une centrale de mesure peut être équipée pour contrôler des périphériques externes comme un automate programmable - en plus de fournir des capacités avancées de mesure et de surveillance. En tant que mécanisme de contrôle, une centrale de mesure peut être programmée pour activer un dispositif à un moment préréglé, en réponse à une condition mesurée ou en réponse à un événement. Les centrales d'acquisition de mesures peuvent activer ou arrêter des moteurs, des barrières, des pompes, des purificateurs, des vannes, des injecteurs, etc. Par exemple, si un niveau de température dépasse un maximum prédéterminé, le système peut activer l'équipement HVAC (Chauffage, ventilation, climatisation). En outre, les fonctions de contrôle peuvent être basées sur de multiples conditions ou événements, par exemple en décidant d'initier ou de suspendre l'échange d'air en fonction de l'heure, de la température extérieure et/ou de la température intérieure.

La programmation

Certaines centrales d'acquisition de mesures offrent une flexibilité de programmation très limitée, de sorte que l'utilisateur est restreint aux fonctions prédéfinies que la centrale de mesure peut gérer. Les autres centrales d'acquisition de données utilisent un microprocesseur avec un langage de programmation intégré et des instructions permettant à l'utilisateur de créer et d'exécuter de nouveaux programmes personnalisés. Ces centrales de mesure offrent à l'utilisateur plus de contrôle et la possibilité de programmer des calculs entre voies. Voici un exemple d'extrait de code à partir du langage de programmation d'un datalogger:


'Declare Variables and Units
Public BattV
Public PTemp_C
Public Temp_C

Units BattV=Volts
Units PTemp_C=Deg C
Units Temp_C=Deg C

'Define Data Tables
DataTable(OneMin,True,-1)
	DataInterval(0,1,Min,10)
	Average(1,Temp_C,FP2,False)
EndTable

'Main Program
Begin Prog
	'Main Scan
	Scan(1,Sec,1,0)
		'Datalogger Battery Voltage measurement 'BattV'
		Battery(BattV)
		'Datalogger Panel Temperature measurement 'PTemp_C'
		PanelTemp(PTemp_C,60)
		'Type T (copper-constantan) Thermocouple measurements 'Temp_C'
		TCDiff(Temp_C,1,mv34,1,TypeT,PTemp_C,True,0,60,1,0)
		'Call Data Tables and Store Data
		CallTable OneMin
	NextScan
EndProg

Le traitement informatique des données dans la centrale

Certaines centrales de mesure peuvent effectuer un traitement de base des données collectées à partir des capteurs du système. Les exemples incluent les calculs des minimums journaliers, des maximums, des moyennes, des totaux ou d'autres valeurs statistiques. En outre, des paramètres peuvent être calculés en utilisant les données fournies par les capteurs comme : l'altitude densité, le point de rosée, l'évapotranspiration, l'indice de chaleur et la température ressentie.

En fournissant un traitement statistique et mathématique sur place, la centrale de mesure ne peut enregistrer que les valeurs calculées plutôt que toutes les mesures individuelles. Cela fournit l'information nécessaire avec moins de données, en simplifiant l'analyse des données ou les données à examiner. Étant donné que la fréquence des mesures enregistrées diminue, la quantité de données stockées est considérablement réduite. En réduisant votre quantité de données stockées, vous pouvez prolonger le temps avant que la mémoire de votre datalogger ne soit pleine et doivent être téléchargée, de plus vous diminuez la quantité de données, qui sont transmises via le téléphone cellulaire ou d'autres dispositifs de communication sans fil.

Le protocole de communication

Le protocole de communication est le système de règles qui gère comment les données sont échangées entre la centrale de mesure et d'autres périphériques. Cela comprend la communication entre la centrale de mesure et les dispositifs de mesure externes dans le système d'acquisition de données, entre l'enregistreur de données et d'autres enregistreurs de données dans un réseau, et entre l'enregistreur de données et le PC ou le serveur. Le protocole est particulièrement important lors de l'intégration d'une centrale de mesure avec un système existant pour s'assurer que le système périphérique et l'enregistreur de données puissent tous utiliser le même protocole pour communiquer entre eux. Les protocoles de communication peuvent être propriétaires au fabricant de la centrale de mesure, des périphériques externes ou des logiciels. Ces protocoles peuvent également être développés et gérés par des protocoles tierces telles que Modbus, DNP3, SDI-12 ou FTP.

Le clavier avec afficheur

Certaines centrales de mesure disposent d'un écran et d'un clavier intégré ou amovible. L'affichage permet à l'utilisateur de visualiser les données mesurées, généralement en temps réel et historique.

Les fonctions du clavier de l'écran peuvent également fournir à l'utilisateur la possibilité de programmer, de configurer et d'analyser les données de la centrale de mesure sur le terrain, sans avoir besoin d'autres périphériques de communication externes tels que des ordinateurs portables, des smartphones ou des tablettes.

Le stockage de données

Sachant à quelle fréquence les capteurs sont scrutés (vitesse de scrutation), ainsi que la fréquence à laquelle les données de mesure et/ou les valeurs calculées sont enregistrées (taux d'échantillonnage), cela permet de fournir des informations utiles pour déterminer en combien de temps une centrale de mesure peut enregistrer des données avant que la capacité mémoire ne soit pleine et nécessite un téléchargement. À moins que la centrale de mesure ne dispose d'un écran d'affichage, les données stockées dans la mémoire interne de l'enregistreur de données doivent être transférées physiquement vers un PC ou un autre périphérique compatible avec un navigateur Web pour la visualisation, l'analyse, le partage, la génération de rapports et le stockage permanent.

La mémoire interne de données, du programme, des communications et des systèmes d'exploitation sont stockés dans la mémoire SRAM ou RAM. Selon le type de stockage de mémoire utilisé, cette mémoire est sauvegardée par une batterie au lithium interne. En cas de perte de courant ou lorsque la centrale de mesure n'est pas connectée à une alimentation externe, la batterie maintient la mémoire et l'horloge.

Si la capacité mémoire d'un datalogger n'est pas suffisante pour satisfaire les besoins en vitesse de scrutation et d'échantillonnage d'une installation, un périphérique de stockage de données externe peut être acheté et utilisé. L'utilisation d'un périphérique de stockage de données externe fournit une ressource de données redondante si la mémoire sur la centrale de mesure est pleine, ce qui entraîne une perte de données.


Comment choisir le modèle de datalogger qui convient à votre application ?

La sélection d'une centrale de mesure est une décision importante qui nécessite une attention particulière. Pour obtenir de l'aide sur le processus de sélection, passez en revue la section détaillée des considérations d'achat. (cette section sera disponible prochainement)

Les considérations sur les achats pour les Centrales de mesure & Systèmes d'acquisition de mesure

Différents modèles de centrales de mesure ou dataloggers

Pour évaluer les nombreux modèles de centrales de mesure à usage général et finalement, déterminer celle qui répond le mieux à vos besoins, vous devez d'abord identifier les besoins et les exigences de votre application. Si nécessaire, examinez toute la documentation ou réglementation connexe. Votre connaissance de ces éléments vous permettra de vous assurer que la centrale d'acquisition de données que vous sélectionnez répondra à vos exigences de conformité.

Note : Les considérations présentées ici ne constituent pas une liste exhaustive, mais servent à vous fournir des conseils qui vont vous aider à sélectionner la centrale de mesure qu'il vous faut.

L'environnement du site

Si la centrale de mesure n'est pas conçue pour l'environnement dans lequel il se trouve, la centrale de mesure peut ne pas fonctionner comme prévu ou cesser de fonctionner.


Températures extrêmes

Les températures élevées et basses sur votre site détermineront si vous pouvez utiliser une centrale de mesure avec une plage de température de fonctionnement standard. Si les températures hautes et basses de votre site dépassent la capacité de température de la centrale d'acquisition de données, sélectionnez un enregistreur de données avec une plage de température étendue.


Vibrations et chocs


Si votre centrale de mesure est soumise à des vibrations, telles que celles provenant des ponts, des mines ou des chantiers de construction, assurez-vous que votre centrale d'acquisition de mesures est conçue pour supporter ces conditions. De plus, si vous prévoyez que votre centrale de mesure peut chuter, vérifiez qu'elle peut supporter ces chocs.


Exposition à l'eau


Si votre centrale de mesure est placée dans un environnement humide, vérifiez qu'elle peut supporter le niveau d'humidité. Vous pouvez protéger votre centrale de mesure en la logeant dans un coffret étanche. Sélectionnez une centrale de mesure, qui s'adaptera à l'intérieur d'un coffret que vous avez l'intention d'utiliser sur votre site. Pour garder l'intérieur du coffret sec, utilisez un déshydratant.


Les exigences de mesure

Différents types de capteurs nécessitent des types d'entrée différents sur l'enregistreur de données qui peuvent interpréter les signaux des capteurs.


Types d'entrée de capteur


Déterminez les paramètres que vous devez mesurer, ce qui déterminera les types de capteurs dont vous avez besoin. Consultez le manuel de chaque capteur que vous utiliserez pour déterminer le type de connexion nécessaire sur la centrale de mesure. (Le manuel doit également fournir des informations sur la façon de câbler le capteur à la centrale de mesure.)


Nombre de capteurs


Les centrales de mesure varient considérablement à la fois en ce qui concerne la quantité et les types de connexions qu'elles offrent pour les entrées de capteur. Vous devrez déterminer le nombre d'entrées de capteur de chaque type de capteur dont votre centrale de mesure a besoin pour recevoir tous vos capteurs.


Extension


Un périphérique d'extension peut considérablement augmenter le nombre et les types de capteurs que votre centrale de mesure peut mesurer. Si le nombre ou le type de capteurs que vous utiliserez dépasse les entrées disponibles sur une centrale d'acquisition de mesures, vous pouvez utiliser un périphérique d'extension compatible. En outre, considérez comment les objectifs à long terme de votre installation peuvent différer des objectifs actuels et nécessitent des entrées et/ou des sorties supplémentaires sur l'enregistreur de données. 


Compatibilité


Vous possédez peut-être déjà des capteurs que vous prévoyez d'utiliser dans votre système d'acquisition de données. Assurez-vous que ces capteurs sont compatibles avec la centrale de mesure que vous avez sélectionnée.


La qualité des mesures

Alors que la précision et la résolution d'un système d'acquisition de données peuvent être directement liées aux performances de la centrale de mesure, la précision du système est souvent déterminée par le composant le moins précis du système.


L'exactitude


L'exactitude est la capacité d'une mesure à fournir un résultat aussi proche que possible de la valeur réelle. Par exemple, une centrale de mesure qui produit une mesure à moins de ±0,1 de la valeur réelle est dite plus précise qu'une centrale de mesure qui produit une mesure à ±0,5 de la valeur réelle. Parce que la précision globale que vous pouvez atteindre est déterminée par le composant le moins précis de votre station météorologique automatique, vérifiez que vos composants fournissent un niveau de précision adapté à vos besoins. Notez que les niveaux de précision varient en fonction de la plage de température.


La justesse


La justesse est la quantité d'accord entre les mesures répétées de la même quantité. Par exemple, une centrale de mesure qui produit 10 mesures d'un même échantillon à ±0,1 l'une de l'autre est dite plus précise qu'une centrale de mesure qui produit 10 mesures du même échantillon à ±0,8 l'une de l'autre. Faites correspondre le niveau de précision de votre centrale d'acquisition de mesures aux besoins de vos données de mesure.


Résolution


Dans les mesures, la résolution se réfère au plus petit changement dans une quantité qui peut être détectée. Par exemple, une centrale de mesure qui détecte une différence au dixième de millivolt près est dit avoir une résolution plus élevée qu'une centrale de mesure qui détecte une différence au millivolt près. Pour améliorer votre résolution absolue, utilisez la plage de tension fixe la plus basse / la plus petite possible qui couvrira la plage de sortie du capteur mesuré.


La flexibilité de la programmation

Les centrales de mesure programmables offrent des options pour planifier des analyses, ainsi que pour développer et exécuter des programmes personnalisés.


La flexibilité des mesures


Une centrale de mesure programmable peut être programmé pour analyser un capteur en fonction d'une vitesse de scrutation programmée, dans des conditions spécifiées ou en réponse à un événement. Certains enregistreurs de données ne nécessitent pas l'enregistrement de chaque mesure des scans. Par exemple, si un capteur est échantillonné toutes les cinq secondes (la fréquence de scrutation), seule une lecture moyenne d'une période de 15 minutes (la fréquence d'échantillonnage) peut devoir être enregistrée. Assurez-vous que la centrale de mesure sélectionnée a un niveau de flexibilité adapté à vos besoins. Si votre application nécessite une vitesse de scrutation plus élevée, qui utilise plus de puissance, assurez-vous que l'alimentation de la station est suffisante pour répondre à ces exigences.


Le langage de programmation


Alors que certaines centrales d'acquisition sont codées en dur pour n'effectuer qu'un ensemble de fonctions, d'autres centrales de mesure intègrent un langage de programmation complet, afin de permettre aux utilisateurs de développer et d'exécuter leurs propres programmes personnalisés. Déterminer le niveau de compétence de l'utilisateur, qui pourrait potentiellement programmer la centrale de mesure, ainsi que les besoins de votre installation pour développer vos propres programmes. Sélectionnez une centrale de mesure qui correspondra bien à vos besoins.

 

Le traitement  interne


Une centrale de mesure sophistiquée peut avoir des algorithmes embarqués qui peuvent calculer les minimums quotidiens, les maximums, les moyennes, les totaux ou d'autres valeurs statistiques. De plus, les paramètres suivants peuvent être calculés à l'aide des données fournies par les capteurs : altitude de densité, point de rosée, évapotranspiration, indice de chaleur et de température ressentie.


La flexibilité du stockage des données


En fournissant un traitement statistique et mathématique in situ, une centrale de mesure sophistiquée peut enregistrer uniquement les valeurs calculées plutôt que toutes les valeurs de mesure. Cela minimise la quantité de données qui doivent être stockées et transmises par la centrale d'acquisition, ce qui prolonge le temps avant que la mémoire de votre centrale de mesure ne soit pleine et que les données doivent être téléchargées. De plus, avec moins de données, le coût de récupération des données peut être réduit (selon la méthode utilisée) et l'analyse des données ou le processus d'examen peut être simplifié.


Le contrôle de périphérique externe


Certaines centrales de mesure peuvent être programmées pour commander des appareils externes, comme l'activation d'un appareil à un moment prédéfini ou en réponse à une condition ou un événement mesuré. Les centrales d'acquisition peuvent activer ou désactiver des moteurs, des vannes, des pompes, des purificateurs, des injecteurs, etc. Si vous avez besoin de centrales de mesure pour contrôler les périphériques externes, vérifiez que la centrale de mesure ou le datalogger associé à un périphérique d'extension a cette capacité.


Le stockage de données

La valeur de vos données de mesure ne réside pas seulement dans leur collecte, mais aussi dans votre capacité à utiliser les données n'importe quand, n'importe où et comme vous le souhaitez, par exemple en transférant des données vers des bases de données ou directement aux utilisateurs; surveiller de près les données en temps réel ; les moyennes, les maximums et les minimums de mesures ; examiner un ensemble de données historiques ou rechercher des tendances ou des modèles sur une période plus longue.


La fréquence des scrutations et des enregistrements


La connaissance de la fréquence à laquelle les capteurs sont analysés et la fréquence à laquelle les mesures de données et/ou les valeurs calculées sont enregistrées fournissent des informations utiles pour déterminer la durée pendant laquelle une centrale d'acquisition de données peut enregistrer des données.


La capacité de stockage


La sélection d'une centrale de mesure uniquement en fonction de la taille de la mémoire peut ne pas s'avérer avantageux. Au lieu de cela, il peut être plus avantageux de considérer la capacité de stockage en termes de combien de lectures la centrale de mesure peut stocker. Il est possible qu'une centrale de mesure ait plusieurs kilo-octets ou mégaoctets de mémoire, mais ne puisse contenir qu'une petite quantité de lectures. Vérifiez les spécifications de la centrale d'acquisition pour la taille de la mémoire et la quantité de lectures que l'enregistreur de données peut stocker. Si la capacité de la mémoire intégrée de la centrale de mesure n'est pas suffisante pour votre projet, déterminez si des périphériques d'extension de mémoire compatibles soient disponibles.


Le type de mémoire


Consultez les spécifications d'une centrale de mesure pour déterminer si elle utilise le remplissage et l'arrêt de la mémoire ou si elle utilise une mémoire circulaire. Cela peut vous aider à déterminer la fréquence à laquelle votre établissement doit télécharger les données, puis planifier la récupération de vos données en conséquence.


Le stockage de données alimentée par batterie


Si une centrale de mesure perd son alimentation en raison d'une panne de courant ou d'une mise hors tension, il est nécessaire de s'assurer que vos données ne soient pas perdues. Différents types de supports de stockage offrent une protection différente à cet égard.



    • Un support de stockage volatile, tel que le SRAM, finira par perdre ses données. Par conséquent, un support de stockage volatile doit être sauvegardé sur batterie pour garantir que les données soient conservées pendant que la centrale de mesure est déconnectée de sa source d'alimentation principale.

    • Les supports de stockage non volatils, tels que les mémoires EEPROM et la mémoire flash, ne sont pas affectés lorsque l'alimentation est interrompue ; elles vont maintenir leurs données


Si vous prévoyez que l'alimentation de votre centrale de mesure peut subir des pannes de courant fréquentes ou planifiées, sélectionnez une centrale de mesure avec un support de stockage de données non volatile ou avec un support de stockage de données volatiles sur batterie.


Les communications

La capacité d'une centrale de mesure à communiquer avec d'autres composants de votre station météorologique automatique dépend des protocoles de communication utilisés par la centrale d'acquisition, des capacités de communication intégrées de la centrale de mesure et de la compatibilité de la centrale d'acquisition de mesures avec les périphériques de communication.


Les protocoles de communication


Les centrales de mesure varient dans leur support de différents protocoles de communication disponibles, tels que DNP3 ou Modbus. Passez en revue les protocoles pris en charge par la centrale d'acquisition de données pour déterminer si la centrale de mesure est compatible avec un protocole de communication commun avec vos autres composants de la station.


Les communications IP


Déterminez si la centrale de mesure des capacités de communication IP intégrées, telles qu'un terminal Ethernet intégré, ou s'il peut être intégré à un périphérique de communication externe.


Les accès direct


En fonction des limites de votre site de station, vous devrez peut-être compter sur des options sur site telles que des câbles reliant la centrale de mesure directement à un PC ou à un ordinateur portable. Une autre option sur site est d'utiliser un périphérique de stockage de données externe avec une carte mémoire, qui peut être transportée et téléchargée vers un PC à un emplacement hors du site. Vérifiez la compatibilité de la centrale de mesure avec les différentes options de récupération de données et de communication que vous envisagez. Si vous devez utiliser un câble pour connecter votre centrale de mesure et votre ordinateur, calculez la longueur de câble dont vous avez besoin. Un câble RS-232 standard peut seulement avoir une longueur de 20 m. Pour augmenter la longueur de connexion jusqu'à quelques centaines de mètre, un convertisseur sera nécessaire.


La télémétrie


Si la transmission sans fil est disponible, vous pouvez utiliser un périphérique de télémétrie pour transmettre des données à distance. Voici quelques options de télécommunication possibles : Ethernet, réseau multipoints, réseau radiofréquence (RF), système satellite, modem courte distance, téléphone fixe, téléphone à synthèse vocale et téléphone cellulaire. Vérifiez la compatibilité de la centrale de mesure avec les différentes options de récupération de données et de communication que vous envisagez. Chaque option de télécommunication a ses propres exigences qui devra être examinée. Par exemple, examinez la distance de transmission ou la zone pour chaque option, ainsi que les exigences de service applicables. Vous pouvez trouver qu'une option particulière n'est pas disponible ou ne fournit pas la couverture dont vous avez besoin.


Les messages et les alarmes


En utilisant un périphérique de communication, certaines centrales de mesure peuvent être programmées pour envoyer des messages réguliers au personnel concernant les conditions actuelles sur le site. De plus, si un événement atypique se produit, une centrale de mesure peut être programmée pour déclencher une alarme (comme un appel téléphonique, une sonnerie, un sifflet, une lumière, etc.) pour informer le personnel qui peut prendre les décisions et les ajustements nécessaires. Déterminez les paramètres que la centrale d'acquisition de données utilisera pour automatiser les messages ou les alarmes, et assurez-vous que la centrale de mesure peut être correctement programmée.


L'affichage sur site


Certaines centrales de mesure possèdent un clavier et un écran intégrés, et d'autres centrales d'acquisition peuvent comporter un clavier et un écran d'affichage distincts et portables. Le personnel peut utiliser ces appareils pour répondre aux invites et aux messages de la centrale de mesure sur le site de la station. Au lieu d'utiliser un clavier avec écran pour interagir avec une centrale de mesure sur site, il peut être possible d'utiliser un ordinateur portable.


L'alimentation

Les besoins en énergie d'une centrale de mesure doivent être pris en compte lors du dimensionnement d'une alimentation pour un système d'acquisition de données complet.


L'alimentation requise


Passez en revue les exigences d'alimentation de votre centrale de mesure pour comprendre son besoin en courant pour les états actifs et en vielle.


La distribution d'énergie


Certaines centrales de mesure peuvent fournir l'énergie nécessaire pour faire fonctionner des capteurs et d'autres appareils.


Le contrôle du capteur


Pour réduire la perte de puissance, envisagez de sélectionner une centrale de mesure capable de mettre le capteur sous tension uniquement lorsqu'une mesure est effectuée.


L'évaluation de la consommation


Certains systèmes d'acquisition de données sont installés dans des endroits qui n'ont pas accès au courant alternatif et nécessitent l'utilisation d'une batterie rechargeable interne ou de piles alcalines, en combinaison avec un dispositif de charge de batterie tel qu'un panneau solaire. Quelle que soit la source d'alimentation utilisée, assurez-vous d'avoir suffisamment d'énergie pour un échantillonnage continu. Estimez les besoins en énergie de votre centrale de mesure et de l'ensemble du système d'acquisition de données en utilisant une évaluation de la consommation.


Pour effectuer votre calcul de consommation, vous pouvez utiliser les documents suivants :

FAQ

Nombre de FAQ au sujet de(s) Centrales de mesure & Systèmes d'acquisition de mesure: 19

Développer toutRéduire tout

  1. La CR1000, CR800, CR850, CR6 et CR3000 peut accepter des connexions PakBus de plusieurs ports simultanément, à condition que tous les noeuds de raccordement aient des adresses PakBus uniques.

  2. Oui. Tous les centrales de mesure Campbell Scientific ont actuellement la mémoire non volatile. La mémoire non volatile a été ajouté à la CR10X en 1996. Tous les modèles de centrales de mesure introduites depuis ont de la mémoire non volatile.

    La mémoire non volatile est tributaire de la pile au lithium de 3 V à l'intérieur de la centrale d'acquisition de données. Tant que cette batterie interne a une charge supérieure à 3 V, aucune donnée ne peut être perdues si l'enregistreur de données perd son alimentation 12V.

  3. Oui. Nous avons développé des programmes pour contrôler les périphériques et collecter des données à distance. Les exemples de programmes et de câblage pour la centrale de mesure sont fournis dans le manuel d'instructions du 10164-L. Contactez Campbell Scientific pour plus d'informations.

  4. Oui. La centrale de mesure peut contrôler l'alimentation des périphériques externes sous le contrôle du programme. Pour plus d'informations, voir l'articleDecisions, Decisions, Decisions…”.

    Pour activer et désactiver un générateur, un relais avec une capacité de charge qui est égale ou supérieure à la puissance du générateur, est nécessaire. Le relais est commandé par l'un des ports de commande de la centrale de mesure.

  5. Les enregistreurs de données Campbell Scientific ne supportent pas directement LonWorks, mais un convertisseur de protocole industriel peut être utilisé pour ajouter une centrale de mesure à un réseau LonWorks neuf ou existant. Le convertisseur de protocole se trouve entre l'enregistreur de données et le réseau, et il convertit les requêtes LonWorks en un protocole pris en charge par la centrale de mesure, tel que Modbus, DNP3, SNMP ou autres.

  6. Les centrales d'acquisition de données de Campbell Scientific ne supportent pas directement BACnet, mais un convertisseur de protocole industriel peut être utilisé pour ajouter une centrale d'acquisition de données à un nouveau réseau BACnet ou un réseau existant. Le convertisseur de protocole se trouve entre la centrale d'acquisition de données et le réseau, et il convertit les requêtes BACnet en un protocole pris en charge par une centrale d'acquisition de données, tel que Modbus, DNP3, SNMP ou autres.

    Pour de plus amples informations sur BACnet, consultez la note d'application “BACnet to Modbus/Modbus to BACnet Protocol Conversion”.

  7. Peut-être. Si une tension supérieure à 16 Vcc est appliquée au bornier de câblage, elle pourrait endommager l'entrée et entraîner des mesures inexactes.

    En outre, dans certains cas, les capteurs peuvent être endommagés s'ils sont câblés sur les mauvaises voies. Si un capteur, câblé sur une voie d'entrée analogique, a une sortie de plus de 5 Vcc, les mesures sur les voies d'entrée analogiques adjacentes peuvent être perturbées. Par exemple, la plage maximale à pleine échelle sur le CR5000 est ± 5Vcc.

  8. Oui, mais il existe le potentiel d'un gaz hydrogène explosif à partir d'une batterie rechargeable placée à l'intérieur d'un coffret hermétique étanche à l'eau. Des précautions doivent être prises pour choisir une alimentation électrique pour les applications où le coffret doit être étanche. Contactez le support technique de Campbell Scientific pour plus d'informations.

  9. Le nombre de capteurs que l'on peut mesurer est déterminé par le capteur (s) et la centrale de mesure (s). Voir le manuel d'utilisation de vos capteurs pour déterminer les voies que chaque capteur utilise, puis aller consulter le tableau comparatif de nos centrales de mesure, disponibles sur ce site Web pour le nombre de voies analogiques, de voies de comptage d'impulsions, des voies d'excitation, des ports numériques et des ports analogiques continus. Pour certains capteurs vous pouvez aussi utiliser le générateur de programme Short Cut, qui vous donnera un plan de câblage en fonction de la centrale de mesure choisie.