Mesure de niveau d'eau par capteur de niveau radar CR420

Capteur de niveau d'eau par radar CR420

Le capteur radar de niveau d'eau PARATRONIC CR420 à technologie radar pulsé peut être mis en place pour effectuer une mesure de niveau de rivière. Le modèle presenté est le capteur radar de niveau d'eau CR4/20-10.

 

1- Caractéristiques du capteur radar de niveau d'eau PARATRONIC CR420.

 

Résolution: La résolution des capteurs radar de niveau d'eau CR420 est de 1mm pour une pleine échelle de 1 à 8m et de 2µA pour une pleine échelle de 8 à 20m.

Plage de mesure du capteur radar de niveau d'eau radar CR420 : La plage de mesure ou portée du capteur radar de niveau d'eau CR420 (distance maximum entre le capteur et le niveau d’eau mesuré) est de 10m. Il est possible d’étendre cette plage de mesure à 20m.

Type de signal  du capteur radar de niveau d'eau CR420: Le capteur radar de niveau d'eau  CR420 délivre un signal 4/20mA sur deux fils.

Cône nécessaire à la mesure pour le  capteur radar de niveau d'eau CR420 : Les capteurs radar de niveau d'eau CR420 émettent des ondes qui forment un cône. Le cône dans lequel s’effectue la mesure du capteur radar de niveau d'eau CR420 est extrêmement réduit : +/-6°.

Emprise verticale du capteur radar de niveau d'eau  CR420 : L’emprise verticale  ne pouvant faire l’objet d’une mesure correspond à la hauteur (épaisseur) du capteur radar de niveau d'eau CR420 à laquelle s’ajoute la zone morte ou zone aveugle. Concernant le capteur radar de niveau d'eau CR420 cette emprise est de : 23,5cm (8,5cm d’épaisseur + 15cm de zone aveugle).

Distance station / capteur radar de niveau d'eau CR420 : les capteurs radar de niveau d'eau  CR420 délivrent un signal 4/20mA sur deux fils. En conséquence, la distance de transport du signal n’a aucune influence sur la précision de la mesure ou sur l’usure des pièces, ni même sur le courant consommé par le capteur.La distance maximum entre capteur radar de niveau d'eau  CR420 et la centrale d’acquisition dépend uniquement de la tension minimum de fonctionnement du capteur radar de niveau d'eau CR420 et de la tension d’alimentation. A titre d’exemple, si la station délivre une tension de 12V= la distance maximum entre le capteur radar de niveau d'eau CR420 et la station est de plus de 2 km et si la station délivre une tension de 24V= la distance maximum est de plus de 12 km.Pour des distances supérieures à 12 km, et toujours sans dégrader la précision de la mesure, il suffit d’augmenter la tension d’alimentation.La longueur de câble blindé pré-montée en standard est de 2 m. Les capteurs radar de niveau d'eau CR420  peuvent, en option, être équipés d’une longueur de câble plus importante. Dans tous les cas ce câble peut être allongé sur site par simple raccordement au travers d’une boite de jonction (cas par exemple d’un câble préexistant sur site).

Encombrement et type d’antenne du capteur radar de niveau d'eau CR420 : Le capteur radar de niveau d'eau CR420 est équipé d’une antenne pleine plate ce qui lui confère des dimensions réduites : L : 30cm, l : 22cm, h : 8,5cm.

Couleur du boitier extérieur du capteur radar de niveau d'eau CR420 : La couleur retenue pour la coque standard extérieure du capteur radar de niveau d'eau CR420 est la plus neutre possible afin d’assurer une discrétion optimale du capteur radar de niveau d'eau CR420 une fois installé sur site. Il s’agit d’un vert/kaki mat.

Plage de température de fonctionnement du capteur radar de niveau d'eau  CR420 : capteur radar de niveau d'eau CR420 est prévu pour fonctionner dans une plage de température allant de –20°C à +60°C.

Indice de protection : Le capteur radar de niveau d'eau CR420 est étanche à l’immersion : IP68. Ce niveau de protection est atteint grâce à un système de surpression en azote.

Fréquence utilisée par le capteur radar de niveau d'eau : Le capteur radar de niveau d'eau CR420 est un radar spécifiquement destiné à la mesure en extérieur : conformément au texte de référence définissant les fréquences autorisées pour les radars de mesure de hauteur de liquide installés en extérieur (CEPT/ERC 70-03 Version E), La fréquence utilisée par les capteurs radar de niveau d'eau CR420 , est 24,125GHz.Ce document précise qu'en France dans le domaine 24 GHz, la bande d'émission autorisée est: 24,125 +- 50 MHz. En Europe la bande se situe à 24,150 +- 100MHz pour une puissance de 20dBm.

CEM: Les capteurs radar de niveau d'eau CR420  de PARATRONIC sont conformes aux normes EN61000-6-2 - EN61000-6-3 - EN60950-1 et bénéficient, conformément à la directive 2004/108/CE du parlement européen et du conseil, du marquage CE.

Résolution:La résolution des capteurs radar de niveau d'eau CR420 est de 1mm pour une pleine échelle de 1 à 8m et de 2µA pour une pleine échelle de 8 à 20m.

Dérive en température du capteur radar de niveau d'eau ar CR420:Les ondes radar ne sont pas perturbées par les variations de températures. Aucune dérive de la mesure proprement dite n’est donc possible en température. Toutefois l’électronique de génération du signal 4-20mA est, elle, comme toute électronique, sujette à de faibles variations de caractéristiques en températures.

Une mesure de la température du capteur radar de niveau d'eau CR420 est donc effectuée en permanence afin de réaliser une compensation des éventuelles dérives. La dérive en température résultante est donc extrêmement réduite

Correction automatique des erreurs d’horizontalité et angle maximum du capteur radar de niveau d'eau CR420 avec l’eau

Les capteurs radar de niveau d'eau CR420 corrigent automatiquement les erreurs d’horizontalité de plus ou moins de 10°. Cela signifie qu’un capteur de niveau radar CR420 dont le corps serait fixé de manière à former un angle de 10° avec le plan d’eau pourrait encore réaliser des mesures correctes.

Logiciel de paramétrage du capteur de niveau radar CR420:

Aucun logiciel spécifique de paramétrage n’est nécessaire. Le capteur de niveau radar CR420 peut être raccordé à une entrée 4/20mA d’une station d’acquisition (par exemple CPL+) sans qu’aucun paramétrage ne soit réalisé dans le capteur de niveau radar. En effet, le choix de l’affichage du tirant d’eau ou du tirant d’air, tout comme la saisie de la cote réelle, peut être réalisée directement par le paramétrage de la station d’acquisition.Toutefois, si l'on souhaitait vérifier le bon fonctionnement du capteur de niveau radar en dehors de toutes connections à une centrale d’acquisition, ou envisageait le raccordement à une centrale d’acquisition ne permettant pas les paramétrages de base standard des entrées 4/20mA, il est possible, à l’aide d’un logiciel et d’un boitier d’interfaçage spécifique de :

* Vérifier la mesure délivrée par le capteur de niveau radar,

* Visualiser sous la forme d’une représentation graphique les échos des ondes radars,

* Paramétrer la pleine échelle  du capteur de niveau radar CR420 (dans les limites de 0-1m à 0-10m pour la version CR420/10 ou 0-1m à 0-20m pour les capteurs de niveau d'eau radar CR420/20 munis de l’option 0-20m),

* Choisir un signal correspondant au tirant d’air plutôt qu’au tirant d’eau,

* Saisir la côte échelle,

* Définir la durée de lissage (temps sur lequel on souhaite réaliser une éventuelle moyenne),

* Définir la temporisation de défaut (temps, entre 10 et 250 secondes, au bout duquel le capteur radar de niveau d'eau  CR420 délivre un signal de défaut si aucune mesure n’a put être effectuée),

* Paramétrer le signal de défaut souhaité (entre 4 et 22 mA).

Possibilité de régler un lissage (moyenne à l’acquisition)

Les capteurs de niveau d'eau radar CR420 délivrent un signal 4-20mA sur 2 fils qui peut correspondre soit à la mesure instantanée soit à une moyenne des mesures réalisées sur un temps donné. Cette fonction permet si on le souhaite de, par exemple, filtrer les effets de vagues ou de batillage.

 

Durée de la phase de mesure et gestion du mode veille

Dans certains cas, afin d’optimiser la consommation électrique globale du site, il est souhaité que l’alimentation du ou des capteurs de niveau d'eau radar soit réalisée de façon « pulsée » ; c'est-à-dire que le capteur radar de niveau d'eau CR420 ne soit alimenté que quelques secondes à un pas de temps régulier (par exemple 5 secondes toutes les 5minutes).

Le capteur radar de niveau d'eau CR420 fonctionne donc alors avec des phases dites de mesure et des phases dites de veilles.

 

* Phase de veille du capteur radar de niveau d'eau CR420 : phase durant laquelle le capteur radar de niveau d'eau CR420 n’est pas alimenté, la durée dépend donc uniquement du pas de temps d’acquisition paramétré dans la centrale.

* Phase de mesure : phase durant laquelle le capteur radar de niveau d'eau CR420 est alimenté, c'est-à-dire phase regroupant à la fois le temps de chauffe et le temps de réalisation de la mesure proprement dite. La durée de cette phase correspond donc au temps de chauffe proprement dit auquel s’ajoute le temps éventuel sur lequel il a été décidé de lisser (moyenner) les mesures.

 Le temps de chauffe du capteur radar de niveau d'eau CR420 n’est que 2 secondes.

Consommation électrique instantanée du capteur radar de niveau d'eau CR420:

* En veille : 0 mA,

* En mesure : 22 mA durant 2 secondes puis signal entre 4 et 20mA tant que le capteur radar de niveau d'eau CR420 est alimenté.

 Pour mémoire : le temps d’alimentation nécessaire à l’obtention d’une mesure est de seulement 2 secondes + le temps de lissage soit classiquement 10 secondes (le temps de lissage généralement retenu est suivant les sites de 3 à 13 secondes).

Tension d’alimentation du capteur radar de niveau d'eau CR420:

Afin d’être compatible avec un fonctionnement sur des sites dépourvus d’énergie ou alimentés par panneau solaire et donc fonctionnant sur tension batterie, les capteurs de niveau d'eau radar CR420 acceptent des tensions d’alimentation allant de 10 à 33Vcc.

Filtrage des échos automatique et traitement des micros variations permanentes du niveau

Le traitement des échos parasites est réalisé automatiquement par le capteur radar de niveau d'eau CR420, sans paramétrage spécifique, par utilisation automatique d’un algorithme spécifique et élimination des échos divergents.

Les micro-variations sont traitées par le moyennement d’un grand nombre de mesures.

Mode de réglage et de paramétrage

Les capteurs de niveau radar d'eau CR420 étant destinés à la mesure de niveaux sur cours d’eau, aucun réglage ou paramétrage n’est nécessaire. En effet, les traitements des échos sont totalement automatiques et le paramétrage sortie usine permet son utilisation directe sur site.

Toutefois un certain nombre de paramétrages spécifiques peuvent êtres réalisés à l’aide d’un logiciel spécifique en particulier dans le cas ou l'on envisagerait une utilisation spécifique.

 

2- Précautions d’installation


Mode de fixation  du capteur radar de niveau d'eau  CR420 et les kits disponibles

Le capteur radar de niveau d'eau  CR420 se fixe directement sur un tube de diamètre extérieur compris entre 30 et 40mm et approximativement horizontal. De plus, une équerre de fixation réglable, en inox, permettant la mise en place directe du capteur radar de niveau d'eau  CR420 sur une paroi horizontale, verticale ou oblique.

Contraintes particulières à l'installation du capteur radar de niveau d'eau  CR420,

Les capteurs de niveau radar d'eau CR420 ayant été développé spécifiquement pour la mesure sur rivière, les contraintes à l’installation sont réduites au minimum :

* Eviter la présence d’objets  perturbants (surface réfléchissante et orthogonale au faisceau de mesure) dans le cône de mesure du capteur radar de niveau d'eau CR420,

* Les capteurs de niveau radar d'eau CR420 corrigent automatiquement les erreurs d’horizontalité de plus ou moins de 10°. Il faut donc veiller à mettre en place le capteur radar de niveau d'eau CR420 approximativement horizontalement.

Conditions de maintenance du capteur radar de niveau d'eau CR420

Aucune maintenance particulière n’est nécessaire au fonctionnement des capteurs de niveau d'eau radar dans des conditions d’utilisation normales.

Mesures prises ou à prendre vis à vis de l'attaque de la foudre ou des rayons solaires

* Les capteurs de niveau d'eau radar CR420, comme tous les produits PARATRONIC, ont intrinsèquement un niveau d’immunité élevé vis à vis des surtensions. Toutefois, il est préférable de prévoir une protection foudre additionnelle et externe de type PRO CEM30 .

* Aucune protection spécifique n’est à prendre concernant les rayonnements solaires :

·     Boîtier du capteur radar de niveau d'eau CR420 : matériaux, teintés dans la masse, résistant aux rayonnements solaires,

·     Ondes radar : les ondes radar ne sont pas perturbées par les variations de températures,

·     Electronique : les dérives éventuelles de l’électronique de traitement de signal sont compensées automatiquement en température.

 

 3- Références du capteur de niveau d'eau radar CR420


 

Les utilisateurs des capteurs de niveau d'eau radar CR420 sont divers et regroupent aussi bien des utilisateurs tels que :

* DREAL et DDT (Services de Prévision de crues et Services d'hydrologie générale)

* Organismes de recherche

* des Communes, Communautés de communes etc ... 

* des Installateurs.

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