Les bascules integratrices

1. Les bascules integratrices :

Dans le but de maîtriser les débits et la qualité des tonnages transportés, un nombre de bascules integratrices est installé sur d'un installations

1.1 Le but de pesage

Le but principal de pesage est de contrôler le débit du produit passant sur un convoyeur à la sortie et à l’entrée d’un procès tout en maîtrisant les proportions de mélange pour la fabrication des qualités marchandes.

1.2 Pesage statique

Il est estimé à être fait dans le cas des matières qui ne sont pas en mouvement. Ce pesage utilise des ponts bascules et des trémies peseuses, dont le principe de ce dernier consiste à déterminer la quantité du produit remplie dans la trémie.
Le principe lui aussi est élémentaire : un capteur de poids délivre une tension qui est l’unique de la quantité de matière à être pesée. Ce signal est traité, et ensuite il est affiché. (Dans les trémie par exemple).
L’affichage étant l’étape finale, elle exprime de forme visible à l’utilisateur, la quantité de matière.
Les capteurs de poids les plus fréquents restent les jauges de contraintes. Son principe sera décrit dans le point suivant :

1.3 Pesage dynamique

La quantité du produit circulé sur un convoyeur (une bande transporteuse) ou le débit du produit véhiculé sur ce convoyeur est déterminé par la formule suivante : 

Q= (P x V x BL) x 3,6 / ZP

- Q : Le débit de produit (T/h).
- P : Charge spécifique de la bande (Kg/s).
- V : Vitesse défilement de la bande (Kg/s)
- BL : C’est le bras du levier, un facteur multiplicatif constant
(Donné en m/m)
- ZP : C’est la zone de pesage, la longueur mètre.
- 3,6 : Constante qui permet de rendre le débit de Kg/s en T/h.

Le principe de ce type est de réaliser la formule précédente et d’après cette dernière le débit est proportionnel à la charge qu’exerce le produit sur la bande, et à sa vitesse aussi. Ce qui nécessite l’utilisation de deux capteurs, l’un pour le poids et l’autre pour la vitesse permettant de développer le signal image (P* V).

1.4 Principe de fonctionnement des bascules integratrices

Le principe générale du fonctionnement de la bascules est basé sur la détermination du débit par l’opération suivant : (POIDS X VITESSE), qu’on peut considérer comme paramètres d’entrée. Pour cela on utilise des capteurs de poids et des capteurs de vitesses qui transmettent des tensions image du poids et de la vitesse et qui dépendent de la bascule utilisée.

La tension émanant du capteur de vitesse et la tension à la sortie du peson (partie active du capteur de poids) alimentent l’entrée d’un multiplicateur qui effectuera l’opération (POIDS * VITESSE) dont la tension de sortie sera convertie en courant pour attaquer d’une part l’indicateur de débit et d’autre part un totaliseur à travers une unité d’intégration. Son schéma de principe de fonctionnement est le suivant :

- Capteur de poids : il lit quantité de produit.

- Capteur de vitesse : il lit vitesse de la bande (convoyeur).

- Carte de débit : elle est faite de façon à lire les données venant des deux capteurs (poids et vitesse) et donner ainsi l’image du débit en fonction des lecteurs des capteurs.

- Intégrateur : il permet de donner la quantité de matière accumulée dans le temps.

- Indicateur : il permet de visualiser le débit instantané.

- Enregistreur : il enregistre des indications du débit instantané.

- Totalisateur : il permet de visualiser la quantité du produit.
Donc, on a besoin d’un capteur de poids et d’un capteur de vitesse qui délivrent des signaux analogiques en tension continue image de poids et de vitesse. Ces signaux viennent pour attaquer une carte de multiplication qui les traite en courant continu pour l’indication soit en local soit à distance et puis ce signal vient attaquer une carte d’intégration pour la totalisation du débit horaire sous forme d’impulsions.

1.5 Constituants des bascules integratrices :

Chaque bascule de pesage se compose de deux parties :

1) La partie mécanique :

Se trouvant sous le convoyeur où on veut faire l’opération de pesage, la station de pesage est constituée par une balance articulée en un point et exerce sur le peson une force proportionnelle à la charge du produit passant sur le convoyeur.

a) La zone de pesage : C’est la surface dans laquelle s’effectue l’opération de pesage. 

b) La balance : C’est un cadre en forme de levier attaché à un rouleau peseur rotatif autour d’in point fixe et équilibré par un contre poids.

c) Le peson : C’est l’élément qui permet la conversion de la grandeur physique « poids » en un signal électrique.

d) Le capteur de vitesse : tout comme le peson, il permet la conversion de la vitesse linéaire de la bande en un signal électrique.

2) la partie électronique :

C’est la partie de traitement des signaux issus des capteurs de poids et de vitesse. Les nouvelles générations de bascules offrent plus d’avantages. Elles peuvent servir en même temps comme indicateur de poids, indicateur de vitesse, et même comme totalisateur.
exemple des marques de bascules de pesage installées 

- SAUTELMA

- BASIA 3(PLCD)

- RAMSEY

Les éléments de la bascule BASIA 3

1.6 Principe de fonctionnement des capteurs de poids et de vitesse

- Les jauges de contrainte

Les jauges de contrainte servent à mesurer les très petites variations de dimension qui se produisent lorsqu'une structure est soumise à une force, une traction ou un couple.
Une jauge de contrainte est composée essentiellement d'un papier mince, sur lequel est collée, en zigzag, une longueur de fil résistant mince. Les extrémités de ce fil sont reliées à deux bandes de connexions.

La jauge de contrainte doit être collée le plus près possible sur la surface en déformation. Sous l'action de cette déformation, la jauge subit une variation de longueur, donc de résistance, proportionnelle au déplacement. On peut les retrouver sous diverses formes selon la contrainte mesurée. 

les trois premières formes permettent d'effectuer la mesure de torsion; et la dernière, en forme de spirale, sert pour la mesure de pression.

Les variations de résistances étant généralement inférieures à 1%, des variations aussi faibles de résistance ne sont mesurables qu'avec un pont de Wheatstone.

Quand une jauge subit un allongement longitudinal sous l'effet d'une force, on dit qu'elle est active et elle est dite passive quand elle subit une contraction ou un allongement transversal sous l'effet de la même force. Suivant l'équation 1et l’équation 2, la variation la plus importante de la résistance se retrouve lors d'une variation de la longueur du fil de résistance, donc à la jauge active.

Pour les structures géométriques complexes, des jauges supplémentaires sont placées à des endroits stratégiques pour assurer une compensation en température adéquate au niveau du circuit en pont. 

Dans certaines applications, il est nécessaire d'utiliser simultanément plusieurs jauges actives pour améliorer la sensibilité, J1 et J4 en sont un exemple. On élimine l'effet de la variation de température en montant, sur la même structure, une jauge passive de compensation J2. Dans l'exemple illustré, la jauge J1 est active puisqu'elle subit un allongement longitudinal, tandis que la jauge J2 est passive puisqu'elle subit un allongement transversal qui ne modifie pas sa valeur.

- La cellule de charge

La cellule de charge, « load cell » en anglais, utilisée pour la mesure de poids à l'aide d'une balance électronique, utilise une structure semblable à celle présentée à la figure précédente. Des jauges de contraintes collées sur une structure géométrique nous informe électriquement de la déformation qu'elle subit sous l'influence d'une force. 

Les jauges sont reliées électriquement entre elles, selon une combinaison donnant un pont de Wheatstone. Des éléments résistifs sont placés dans le circuit pour assurer l’équilibrage du pont et ajuster la sensibilité. La caractéristique de sensibilité d'une cellule de charge est fournie en millivolts par volt d'alimentation du pont. Elle est de l'ordre de 1 à 5 mV/V. 

La cellule de charge doit être alimentée selon les caractéristiques du manufacturier. Son utilisation doit respecter la capacité de la cellule, sinon on pourrait endommager la structure de façon permanente. 

Sur une paire de fils en sortie, on recueille un signal en mode différentiel de l'ordre de quelques millivolts lorsque soumis à une force. Ce signal devra être traité par un amplificateur d'instrumentation.

Us=∆E/4(∆R1/R1-∆R2/R2+∆R3/R3-∆R4/R4

1.7 Possibilités d’exploitation des signaux des bascules

L'indication permet à l'exploitant de superviser et de contrôler:

•  L'alimentation des chaînes
•  Le fonctionnement des convoyeurs et des extracteurs
•  Le débit instantané de l'alimentation des chaînes par le phosphate brut
•  Le fonctionnement et l'état des cribles et des convoyeurs associés,

La totalisation permet à l'exploitant de:

•  Le relever du tonnage horaire pour contrôler le rendement La sortie  l’entrée) de chaque chaîne.
•  La totalisation du tonnage rejeté au stérile.(bascule installée récemment   mais non mise en service).