Les afficheurs de panneau expliqués : Comment ils surveillent et contrôlent les équipements industriels

Les afficheurs de panneau (Panel Meters) sont un composant essentiel de toute industrie où la surveillance et/ou le contrôle d'équipements ont lieu. Ce sont des instruments qui affichent la valeur analogique ou numérique d'un signal, selon les spécifications du produit. Les afficheurs de panneau modernes ont des capacités avancées telles que les alarmes, le transfert de données via différents supports, etc. Le principe de base de fonctionnement est le suivant : un échantillon de tension ou de courant est prélevé sur le signal et une représentation visuelle est créée. Les mesures de tension sont généralement effectuées aux bornes de la charge tandis que les mesures de courant sont en configuration série. Des dispositifs supplémentaires sont également utilisés pour les mesures de grande magnitude tels que les transformateurs de courant/tension dans les systèmes de haute puissance.

Une application courante d'un afficheur de panneau est la surveillance du courant moteur. Un moteur qui fait fonctionner des ventilateurs ou des pompes dans un environnement industriel aura certains paramètres de ligne. Par exemple, la résistance du ventilateur peut augmenter en raison du colmatage du filtre, ce qui, s'il n'est pas traité, peut entraîner une cascade de problèmes, notamment l'arrêt des opérations. Alternativement, une courroie cassée peut entraîner une chute du courant de sortie du moteur, ce qui doit être traité immédiatement pour retrouver la productivité. Un transformateur de potentiel ou de courant peut être utilisé pour mesurer la tension et les courants respectivement, qui peuvent ensuite être affichés sur un afficheur de panneau.

Il existe deux types majeurs d'afficheurs de panneau : numériques et analogiques.

Afficheurs de panneau numériques

Les afficheurs de panneau numériques lisent généralement un signal d'entrée et l'affichent dans un panneau, exemples étant la tension, le courant et la résistance. Le signal provient d'un capteur, dont l'entrée est convertie en forme numérique et ensuite affichée comme une variable, par exemple température, pression, etc. Selon les fonctionnalités, les afficheurs peuvent également agir comme contrôleurs, générant un signal de contrôle qui actionne un actionneur, un relais, une porte de sécurité, etc.

La fonctionnalité de sortie de l'afficheur de panneau peut être :

• Analogique : l'afficheur de panneau fournit une sortie analogique, c'est-à-dire un courant ou une tension variable, proportionnelle au signal d'entrée, qui peut ensuite être amplifiée pour contrôler des dispositifs de sortie.
• Interface de données : cela permet à l'utilisateur de transférer la mesure du panneau vers un autre appareil tel qu'un automate programmable (PLC) ou un ordinateur.
• Point de consigne (Set point) : la valeur qui, si elle est franchie, entraîne l'activation d'une alarme.

Affichage

L'affichage d'un afficheur de panneau peut être de l'un des deux types :

• Numérique : cela signifie que le panneau n'affiche que des nombres ; la plupart des produits ont ce type de construction car les valeurs à afficher sont principalement des nombres.
• Alpha-numérique : à la fois des nombres et des lettres peuvent être affichés sur l'écran, ce qui convient aux signaux complexes.

Technologie

Soit LCD, soit LED est utilisé comme affichage d'un afficheur de panneau. Un affichage LED consiste en des diodes qui s'allument, suivant généralement un algorithme N-segments. L'avantage d'un affichage LED est sa visibilité dans le noir.

D'autre part, un LCD affiche des chiffres noirs sur un écran gris/vert. Les LCD consomment moins d'énergie que les LED mais nécessitent un rétroéclairage pour la visibilité dans le noir.

Taille

La compatibilité physique de l'appareil avec le panneau est déterminée par la taille de sa face de panneau. Généralement notée en millimètres ou en pouces, la taille est spécifiée par la longueur et la largeur, parfois même la profondeur. L'affichage à sélectionner doit avoir des dimensions qui peuvent tenir à l'intérieur du panneau de contrôle. De plus, l'affichage doit être assez grand pour que les opérateurs puissent le voir, selon la distance à laquelle ils se tiendraient.

Afficheurs de panneau analogiques

Ce sont des dispositifs qui mesurent des signaux analogiques et les affichent directement sans aucune conversion intermédiaire. Les valeurs sont affichées sur un cadran, généralement avec une échelle, un pointeur et une aiguille. Généralement, un afficheur de panneau analogique accepte une entrée de signal, mais selon le modèle peut également accepter plusieurs signaux, tels que des fréquences pulsantes. Ce sont ce qu'on appelle des afficheurs de panneau analogiques multi-canaux. L'introduction des afficheurs de panneau numériques a repoussé les produits analogiques, cependant, ils sont encore utilisés dans certaines applications. Les afficheurs analogiques modernes présentent généralement des affichages antireflet et à face illuminée.

Sélection

Le mécanisme d'un afficheur doit être compris pour sélectionner un afficheur de panneau analogique. Deux méthodes de base de fonctionnement sont disponibles :

• Bande tendue (Taut band) : Un pointeur mobile est suspendu entre deux rubans de métal qui réduisent la friction et améliorent la sensibilité. Ces dispositifs peuvent résister aux chocs générés aléatoirement, les rendant adaptés aux environnements difficiles.
• Pivot et bijoux (Pivot & jewels) : Ceux-ci peuvent résister aux chocs mais ne sont pas aussi précis que les afficheurs à bande tendue. La méthode de fonctionnement implique une bobine et un pointeur suspendus par de l'acier, montés dans deux roulements à bijoux.

L'utilisation la plus courante du type Pivot & Jewel est la mesure du courant alternatif tandis que le type à bande tendue est employé pour la mesure du courant continu.

De plus, les afficheurs de panneau analogiques sont disponibles en plus d'un canal, ayant la capacité de mesurer plusieurs variables dans différentes unités. Ils sont couramment utilisés pour mesurer la puissance triphasée. Des dispositifs sont également disponibles qui peuvent mesurer les signaux de radiofréquence.

Spécifications

La plupart des afficheurs de panneau analogiques ont généralement une plage de mesures qui se situe entre 0 – 4 mA ou 0 – 10 VDC. Type de face, profondeur derrière le panneau et dimensions sont des spécifications courantes pour un afficheur de panneau analogique. Les types de face les plus couramment utilisés sont soit ronds, soit rectangulaires. Les dispositifs ronds varient par le diamètre de la face avant tandis que les dispositifs rectangulaires varient en termes de hauteur de la face avant. Pour les dispositifs qui ont zéro comme point de référence, les méthodes d'échelle couramment utilisées sont zéro-droite, zéro-gauche et zéro-centre.

Exemples d'afficheurs de panneau

Totalisateurs : ces afficheurs de panneau font la somme d'un signal d'entrée sur une période spécifiée. Les totalisateurs sont généralement utilisés pour compter les entrées d'impulsions ou dans les applications de mesure de débit.

Afficheurs de température et de processus : c'est le type d'afficheur de panneau le plus courant, et accepte une entrée mono-canal, l'affichant numériquement sur l'écran. Les entrées courantes sont celles provenant de capteurs de température tels que les RTD et les thermocouples.

Indicateurs multi-entrées : un type d'afficheurs de panneau numériques, il peut accepter plus d'une entrée. La plupart des afficheurs ont un bouton de commutation qui affiche la sortie du canal suivant, tandis que d'autres peuvent scanner tous les canaux automatiquement, changeant leur sortie périodiquement.