VEGAPULS Air 42 | VEGAPULS Air 41 | Vega VEGAPULS Air 23 Autarkic, continuous level measurement in plastic vessels Information produit
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Informations techniques Radar Mesure du niveau en autarcie dans des liquides et des solides en vrac/pulvérulents VEGAPULS Air 23 VEGAPULS Air 41 VEGAPULS Air 42 Document ID: 65343 Table des matières Table des matières 1 Principe de mesure, alimentation tension et transmission de valeurs mesurées........................................................................................... 3 2 Aperçu des types.................................................................................................................................................................................................... 4 3 Sélection des appareils.......................................................................................................................................................................................... 5 4 Montage................................................................................................................................................................................................................... 6 5 Exemples d'application, dispositions de mesure................................................................................................................................................ 7 6 Transmission de la valeur de mesure................................................................................................................................................................... 8 7 Paramétrage............................................................................................................................................................................................................ 9 8 Dimensions............................................................................................................................................................................................................ 10 Pour les applications Ex, respectez les consignes de sécurité spécifiques Ex figurant sur la notice jointe à la livraison ou sur www.vega.com. En zone à atmosphère Ex, il faut respecter les réglementations, certificats d'homologation et de conformité des capteurs et sources d'alimentation. Les capteurs ne doivent être connectés qu'à des circuits courant de sécurité intrinsèque. Consultez le certificat pour les valeurs électriques tolérées. 2 Radar 65343-FR-210428 Respecter les consignes de sécurité pour les applications Ex Principe de mesure, alimentation tension et transmission de valeurs mesurées 1 Principe de mesure, alimentation tension et transmission de valeurs mesurées Principe de mesure Les appareils envoient via leur antenne un signal radar continu. Celui-ci est réfléchi par le produit et l'antenne capte son écho. - sans dispositifs de transmission supplémentaires - depuis le monde entier dans le VEGA Inventory System. La différence de fréquence entre le signal émis et l'écho reçu est proportionnelle à la distance et dépend de ce fait de la hauteur de remplissage. La distance ainsi déterminée est convertie en signal de sortie et transmise en tant que valeur de mesure. VEGA Inventory System Technologie 80 GHz La technologie 80 GHz utilisée permet une focalisation sans équivalent du rayon radar et une grande plage dynamique des capteurs radar. Plus la plage dynamique d'un capteur radar est grande, plus son éventail d'utilisations est vaste et plus la fiabilité de la mesure est élevée. Grandeur d'entrée La mesure est effectuée suivant le type de l'appareil par le couvercle en plastique fermé de la cuve ou par un orifice d'embout sur la cuve. La grandeur de mesure et ainsi la grandeur d'entrée du capteur est la distance entre le niveau de référence du capteur et la surface du produit. 1 Fig. 3: Transmission sans fil des valeurs de mesure par téléphonie mobile 2 Fig. 1: Données relatives à la grandeur d'entrée VEGAPULS Air 23 1 2 Niveau de référence Grandeur de mesure, plage de mesure maxi. 1 2 Une autre possibilité est la transmission des données dans un réseau LoRaWAN privé existant. LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) est un protocole réseau pour la transmission sans fil de signaux. Pour cela, une passerelle correspondante est nécessaire. Les données sont ici transmises dans une base de données de l'utilisateur. La combinaison de réseau de téléphonie mobile public et de LoRaWAN permet également l'établissement d'un " concept Fall-Back" : commutation automatique sur LoRaWAN en cas de défauts dans la transmission du réseau mobile. VEGA Inventory System Le VEGA Inventory System a été développé spécialement pour la surveillance des stocks dans les cuves de liquides et les silos de solides en vrac. Fig. 2: Données relatives à la grandeur d'entrée VEGAPULS Air 42 1 2 Niveau de référence Grandeur de mesure, plage de mesure maxi. Tension d'alimentation Les appareils sont alimentés en énergie par des cellules primaires intégrées. La cellule Lithium utilisée à cet effet est un accumulateur compact à haute tension et haute capacité de cellule pour une forte longévité, Comme aucune autre alimentation tension n'est nécessaire et qu'ainsi l'ingénierie et le travail de câblage sont supprimés, le capteur en autarcie constitue une solution particulièrement économique. Envoi des mesures en fonction de l'heure Le cycle de mesure décrit auparavant est effectué avec un pilotage temporel via l'horloge intégrée. Hors du cycle de mesure, l'appareil est en veille. Ce concept d'envoi de valeur mesurée avec pilotage temporel et de mode de veille pendant la période intermédiaire permet un fonctionnement de l'appareil pouvant atteindre plus de 10 ans, en fonction de la périodicité de mesure. Transmission de la valeur de mesure Les appareils transmettent leurs valeurs mesurées ainsi que d'autres données sans fil aux systèmes de gestion des actifs, par ex. le VEGA Inventory System. 65343-FR-210428 • • • Téléphonie mobile NB-IoT (LTE-CAT-NB1) Téléphonie mobile LTE-M (LTE-CAT-M1) Réseau LoRaWAN La téléphonie mobile via (Long Term Evolution for Machines) ainsi que via NB-IoT (Narrow Band Internet of Things) est une extension de la norme de téléphonie mobile LTE sur les applications IdO. Fig. 4: VEGA Inventory System Le logiciel fonctionne en collaboration avec les instruments de mesure qui détectent en permanence le niveau de divers liqudies (par ex. eau, produits chimiques, carburants, lubrifiants, additifs et gaz liquide) ainsi que de produits en vrac (par ex. ciment, céréales, poudre, granulés et pellets). De plus, les données sont aussi disponibles via les interfaces API correspondantes pour les évaluations de données de l'utilisateur. Il s'agit de la manière la plus simple d'amener les données directement Radar 3 Aperçu des types 2 Aperçu des types VEGAPULS Air 23 Cuves en plastique, conteneur IBC Plage de mesure maxi. 3 m (26.25 ft) 15 m (49.21 ft) 30 m (98.42 ft) Antenne/Matériau Système d'antenne intégré/encapsulage PVDF Système d'antenne intégré/encapsulage PVDF Système d'antenne intégré/encapsulage PVDF Angle d'émission 8° 8° 4° Antenne radio Intégré Intégré Intégré Raccord process -/ G1½, 1½ NPT, R1½ PVDF Bride tournante DN 80/3", bride d'adaptation à partir de DN 100/4" Technique de montage Montage collé, au plafond, avec sangle de serrage Manchon fileté Bride Température process -20 … +60 °C (-4 … +140 °F) -20 … +60 °C (-4 … +140 °F) -20 … +60 °C (-4 … +140 °F) Pression process - -1 … +2 bar/-100 … +200 kPa -1 … +2 bar/-100 … +200 kPa Écart de mesure ≤ 5 mm ≤ 2 mm ≤ 2 mm Plage de fréquence Bande W Bande W Bande W Sortie signal Interface de communication PVDF • • Silos mobiles, cuves et réservoirs de tous types (-14.5 … +29.00 psi) NB-IoT (LTE-Cat-NB1), LTE-M (LTECAT-M1) LoRa WAN NFC • • NB-IoT (LTE-Cat-NB1), LTE-M (LTECAT-M1) LoRa WAN NFC/Bluetooth PVDF (-14.5 … +29.00 psi) • • NB-IoT (LTE-Cat-NB1), LTE-M (LTECAT-M1) LoRa WAN NFC/Bluetooth Affichage/Paramétrage Sans Smartphone/Tablette (App VEGA Tools, PC/ordinateur portable PACTware/DTM, VEGA Inventory System Smartphone/Tablette (App VEGA Tools, PC/ordinateur portable (PACTware/DTM, VEGA Inventory System Tension d'alimentation Batteries Lithium intégrées 2 x 3,6 V (non remplaçables) Batteries Lithium intégrées 2 x 3,6 V (rem- Batteries Lithium intégrées 2 x 3,6 V (remplaçables) plaçables) Durée d'utilisation 1) > 10 ans > 10 ans > 10 ans Agréments - - - 65343-FR-210428 4 VEGAPULS Air 42 Applications Matériau 1) VEGAPULS Air 41 En fonction de la périodicité de mesure, de la qualité du réseau sans fil et des conditions de mise en œuvre Radar Sélection des appareils 3 Sélection des appareils Domaine d'application Les capteurs radar des séries VEGAPULS Air 23, 41, 42 sont mis en oeuvre pour la mesure de niveau sans contact en autarcie de liquides et de solides en vrac. 4 5 Dans ce cadre, ils peuvent être utilisés aussi bien dans des liquides simples que dans des liquides agressifs. Les capteurs mesurent aussi des produits légers et lourds avec une sécurité absolue, aussi bien avec un fort développement de poussières et une forte émission de bruit qu'indépendamment des colmatages ou de la formation de condensation. 3 2 1 Aperçu des appareils VEGAPULS Air 23 Le VEGAPULS Air 23 est le capteur idéal pour la mesure de niveau dans des cuves IBC et en plastique. L'appareil mesure à travers le plafond fermé de la cuve et est adapté à la quasi-totalité des liquides et des produits en vrac. L'appareil est rapidement mis en place par un montage simple et sûr par collage, sous plafond ou avec sangle de serrage. Fig. 6: Composants du capteur radar VEGAPULS Air 41 (exemple de version avec filetage G1½) 1 2 3 4 5 Antenne radar Raccord process Surface de contact pour l'activation de la communication NFC ou aimant Couvercle de boîtier Aération Le capteur du boîtier avec fort indice de protection IP69 permet un fonctionnement en continu sans entretien, y compris en extérieur ou lors du nettoyage de la cuve. 4 VEGAPULS Air 41, 42 5 Les VEGAPULS Air 41, 42 sont les capteurs idéaux pour toutes les applications autonomes pour les produits en vrac et les liquides. Ils sont particulièrement appropriés pour la mesure de niveau avec des silos à produits en vrac mobiles pour le mortier sec, le béton et l'enduit ainsi que pour les cuves de tous types de liquides. 2 Les appareils permettent un montage sûr par des raccords filetés ou à bride variés sur quasiment toutes les cuves. Le boîtier du capteur avec indice de protection élevé IP66/IP68 (0,2 bar) permet un fonctionnement continu sans entretien, y compris en extérieur. Structure Les capteurs radar des séries VEGAPULS Air 20 et 40 sont disponibles avec des formes et des techniques de montage diverses. Les illustrations suivantes fournissent une vue d'ensemble. 3 1 Fig. 7: Composants du capteur radar VEGAPULS Air 42 (exemple de version avec bride tournante DN 80) 1 2 3 4 5 Antenne radar Bride tournante Surface de contact pour l'activation de la communication NFC ou aimant Couvercle de boîtier Aération 5 4 3 2 1 Fig. 5: Composants du capteur VEGAPULS Air (exemple de version avec connexion par collage) Antenne radar Bague de montage dévissable avec surface de collage Œillets pour la fixation de transport Couvercle de boîtier Surface de contact pour l'activation de la communication NFC ou aimant 65343-FR-210428 1 2 3 4 5 Radar 5 Montage 4 Montage Position de montage VEGAPULS Air 23 Connexion par collage La version de l'appareil pour la connexion par collage possède une bague de montage avec surface de collage sur le côté inférieur du boîtier. Le montage de l'appareil par ex. sur le côté supérieur du conteneur IBC, est effectué dans une des zones représentées ci-dessous : 100 mm (3.94") Fig. 10: Montage du capteur radar dans des cuves à fond conique Pour pouvoir mesurer le volume total de la cuve, l'appareil doit être orienté de telle façon que le signal radar atteigne le niveau de la cuve le plus bas. Dans le cas d'un silo cylindrique avec sortie conique, le montage s'effectuera entre un tiers et un demi-rayon de la cuve de l'extérieur (voir figure suivante). 300 mm (11.82") 130 mm (5.12") 480 mm (18.90") 150 mm (5.91") Solides en vrac 50 mm (1.97") 1 2 r 1/3 r...1/2 r 3 4 5 Fig. 8: Position de montage sur le plafond de la cuve 1 2 3 4 5 Position de montage recommandée Zone de montage autorisée Orifice de remplissage Traverse Bord de la cuve Support interchangeable flexible La version d'appareil avec support interchangeable flexible est fixée sur la cuve avec une sangle de serrage. Pour que l'appareil ne glisse pas hors de sa position de montage, il possède un appui en mousse antidérapant sur le côté inférieur. Montage au plafond La version de l'appareil pour le montage au plafond dispose de languettes de montage sur le couvercle du boîtier. Le montage est effectué au moyen de vis et de chevilles appropriées du client. Position de montage VEGAPULS Air 41, 42 Fig. 11: Position de montage et orientation Montez l'appareil à une position distante d'au moins 200 mm (7.874 in) de la paroi de la cuve. En cas de montage centré de l'appareil dans une cuve torosphérique ou à toit bombé, il pourra se créer des échos multiples. Ceux-ci peuvent cependant être éliminés par un réglage adéquat. > 200 mm (7.87") Fig. 9: Montage du capteur radar dans une cuve à toit bombé Liquides 6 65343-FR-210428 Dans le cas des cuves à fond conique, il peut être avantageux de monter l'appareil au centre de la cuve car la mesure est alors possible jusqu'au fond. Radar Exemples d'application, dispositions de mesure 5 Exemples d'application, dispositions de mesure Les figures suivantes montrent des exemples de montage et de possibles dispositions de mesure. Cuve à liquides Conteneur IBC Fig. 12: Mesure de niveau avec VEGAPULS Air 23 dans la cuve IBC Conteneur de déchets Fig. 14: Mesure de niveau avec VEGAPULS Air 41 dans la cuve de liqudie Silo de matériau de construction Fig. 15: Mesure de niveau VEGAPULS Air 42 dans le silo de matériau de construction 65343-FR-210428 Fig. 13: Mesure de niveau avec VEGAPULS Air 23 dans la cuve de déchets Radar 7 Transmission de la valeur de mesure 6 Transmission de la valeur de mesure 6.1 Aperçu Les valeurs mesurées ou données suivantes sont transmises : Distance par rapport à la surface du produit Température de l'électronique Position géographique déterminée par GPS Position de montage Durée de fonctionnement restante des piles au lithium État appareil VEGA Inventory System VEGA LoRa Gateway LoRa Sever Les séries d'appareils VEGAPULS Air 20, 40 offrent plusieurs manières de transmettre des données. Outre les versions d'appareil avec réseau de téléphonie mobile NB-IoT (LTE-CAT-NB1)/LTE-M (LTE-CAT-M1) plus LoRa, celles avec LoRa uniquement sont aussi disponibles. Dans ce cas, les données restent dans le réseau LoRaWAN propre au client et ne sont pas routées/hébergées via un serveur de réseau VEGA: Les possibilités de transmission sont décrites dans ce qui suit. 6.2 NB-IoT/LTE-M plus LoRa – VEGA Inventory System Avec NB-IoT (Narrow Band Internet of Things) et LTE-M (Long Term Evolution for Machines), l'accent est porté sur des taux de transmission faibles et des portées de transmissions élevées. Un autre accent est porté sur la pénétration des obstacles à la propagation comme par ex. les bâtiments pour lesquels un signal à ondes longues est bien adapté. API • • • • • • Customer Customer Database LoRa Cellular 10 – 15 km or LAN Fig. 17: Transmission sans fil des valeurs mesurées via LORA-WAN, serveur LoRa au VEGA Inventory System Là, aussi bien les terminaux que les passerelles sont enregistrés avec leurs données. Les capteurs et les passerelles disposent de ce qu'on appelle des Device EUIs permettant une identification univoque. Le serveur LoRa transmet ensuite les données au VEGA Inventory System. 6.4 NB-IoT/LTE-M – VEGA-Cloud (interface API) L'envoi des données se fait par le biais d'une carte eSIM intégrée au capteur. Celle-ci envoie les données via le réseau de téléphonie mobile directement vers le VEGA Cloud. VEGA Inventory System API LoRa Sever API Customer Customer Database Fig. 16: Transmission des valeurs mesurées sans fil via NB-IoT et LTE-M au VEGA Inventory System L'envoi des données est effectué par une carte SIM intégré dans le capteur. Celle-ci envoie les données via le réseau de téléphonie directement dans la direction du VEGA Inventory System. Si aucun réseau de téléphonie mobile n'est disponible, elle se rabat automatiquement sur le LoRa (cf. ci-dessous.) Après l'envoi des données via le réseau de téléphonie mobile, les capteurs sont portés à la connaissance dans le VEGA Inventory System au moyen de leur numéro de série. Dès que les capteurs y sont intégrés, les données sont disponibles pour la visualisation. 6.3 Customer Customer Database Fig. 18: Transmission sans fil des valeurs mesurées via NB-IoT et LTE-M dans le VEGA Cloud De là, elles peuvent être reprises dans la base de données de l'utilisateur via une interface API. 6.5 LoRa-WAN - Réseaux privés L'autre possibilité est l'envoi des données via le réseau LoRa-WAN privé de l'utilisateur. Pour ce faire, le capteur doit être connu dans ce réseau. LoRa-WAN (Fall back) – VEGA Inventory System LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) est le type de transmission de données qui est disponible en cas de défaillance du réseau de téléphonie mobile. Une passerelle correspondante est toutefois nécessaire à cet effet. Cette passerelle capte les données des capteurs via LoRa et les transmet par téléphonie mobile au serveur LoRA propre à VEGA. Customer Customer Database Fig. 19: Transmission des valeurs de mesure sans fil 8 Radar 65343-FR-210428 L'utilisateur crée à cet effet le capteur avec ses valeurs caractéristiques (DevEUI, AppKey et JoinEUI) dans son interface. Après avoir déclenché un "Join", le capteur apparaît dans l'interface de l'utilisateur. La Payload autrement dit le nombre d'octetrs envoyés - est décrite dans la notice de mise en service du capteur respectif et décodée en conséquence dans le système d'applications. Paramétrage 7 Paramétrage 7.1 VEGAPULS Air 23 – Paramétrage sur l'appareil Les possibilités suivantes existent pour activer l'appareildepuis l'état désactivé à la livraison : • • Par smartphone avec l'app VEGA Tools via NFC Par aimant 2 1 3 N O TI VA TI AC Fig. 22: Connexion sans fil aux appareils de réglage standard par Bluetooth t ne ag M Le paramétrage est effectué au moyen d'une application gratuite disponible dans " Apple App Store", " Google Play Store" ou " Baidu Store". En alternative, il est possible d'y procéder aussi via PACTware/DTM et un PC Windows. Fig. 20: Activer le capteur - Aimant 1 2 3 Capteur radar Surface de contact pour l'aimant Aimant Après l'activation, une mesure unique est réalisée et la périodicité de mesure cyclique est démarée. La valeur mesurée est envoyée une fois via le réseau de téléphonie mobile ou le LoRaWAN. En cas de répétition de l'activation, une nouvelle mesure individuelle est exécutée. Le VEGAPULS Air 23 offre ainsi la possibilité de tester la communication dans le réseau respectif. Il n'existe aucune autre possibilité de réglage sur le capteur. 7.2 VEGAPULS Air 41, 42 – Paramétrage sur l'appareil Les possibilités suivantes existent pour activer l'appareildepuis l'état désactivé à la livraison : • • Par smartphone avec l'app VEGA Tools via NFC Par aimant 2 Fig. 23: Paramétrage via PACTware™ ou une appli 7.3 VEGAPULS Air 23, 41, 42 – Paramétrage par accès distant Le VEGA Inventory System offre la possibilité de modifier les paramètres par accès distant via le réseau de téléphonie mobile dans le capteur (canal de retour). VEGA Inventory System 1 Fig. 21: Activer le capteur - technique NFC 1 2 Outil de réglage, par ex. smartphone Surface de contact pour la communication NFC Après l'activation, une mesure unique est réalisée et la périodicité de mesure cyclique est démarée. La valeur mesurée est envoyée une fois via le réseau de téléphonie mobile ou le LoRaWAN. En cas de répétition de l'activation, une nouvelle mesure individuelle est exécutée. Les VEGAPULS Air 41, 42 nt ainsi la possibilité de tester la communication dans le réseau respectif. 65343-FR-210428 Les appareils sont dotés d'un module Bluetooth intégré et peuvent être opérés sans fil au moyen des outils de réglage standard • • Fig. 24: Accès distant du VEGA Inventory System via NB-IoT ou LTE-M au capteur Les paramètres suivants peuvent ainsi être modifiés : • • Hauteur de la cuve/zone de travail Intervalle de mesure et de transmission • Détermination du lieu Les actions suivantes peuvent en outre être ainsi déclenchées : Smartphone/tablette (système d'exploitation iOS ou Android) PC/ordinateur portable avec adaptateur Bluetooth-USB (système d'exploitation Windows) Radar 9 Dimensions 8 Dimensions 51 mm (2.00") 46 mm (1.81") 50,5 mm (1.99") VEGAPULS Air 23 ø 96 mm (3.78") ø 96 mm (3.78") ø 96 mm (3.78") ø 110 mm (4.33") ø 110 mm (4.33") m m 0 ) 14 9" ø (5.4 mm 06 ø 1 .17") (4 1 mm 06 ø 1 .17") (4 3 2 Fig. 25: Encombrement VEGAPULS Air 1 2 3 Connexion par collage Montage au plafond Support interchangeable flexible VEGAPULS Air 41 25,3 mm (0.99") 22 mm (0.86") 102 mm (4.01") ø 102 mm (4.02") G 1½ 1 R 1½ 1½ NPT 2 ø 35,5 mm (1.40") 3 ø 90 mm (3.54") Fig. 26: Encombrement VEGAPULS Air 1 2 3 Filetage G1½ Filetage 1½ NPT Filetage R1½ VEGAPULS Air 42 126 mm (4.96") 36,5 mm (1.44") 20 mm (0.79") ø 76 mm (2.99") ø 115 mm (4.53") ø 156 mm (6.14") ø 200 mm (7.87") 2 ø 76 mm (2.99") 17,5 mm (0.67") 1 123 mm (4.84") 18,5 mm (0.73") 108 mm (4.25") ø 102 mm (4.02") ø 91 mm (3.58") ø 98 mm (3.86") Fig. 27: Encombrement VEGAPULS Air 1 2 Version avec bride tournante Version avec bride d'adaptation Les schémas répertoriés représentent uniquement un extrait des possibles versions et possibilités de montage. D'autres schémas sont disponibles sur notre site Internet ainsi que sur " myVEGA". 65343-FR-210428 10 Radar 65343-FR-210428 Notes Radar 11 Les indications de ce manuel concernant la livraison, l'application et les conditions de service des capteurs et systèmes d'exploitation répondent aux connaissances existantes au moment de l'impression. Sous réserve de modifications VEGA Grieshaber KG Am Hohenstein 113 77761 Schiltach Allemagne Tél. +49 7836 50-0 E-mail: [email protected] www.vega.com 65343-FR-210428 © VEGA Grieshaber KG, Schiltach/Germany 2021