Vega VEGAPULS Air 23 Autarkic, continuous level measurement in plastic vessels Information produit

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
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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.
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•
•
•
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
-
-
-
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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
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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
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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
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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
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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.
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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".
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10
Radar
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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
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