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Jusqu’aux années soixante-dix et au début des années quatre-vingt du siècle dernier, les équipements de mesure et la transmission des données associée étaient majoritairement analogiques.
Un signal analogique est une traduction d’une propriété physique en une propriété électrique sur une plage définie. Par exemple, un capteur de température pt100 traduit la température en résistance électrique. Entre 0°C et 100°C, la résistance varie entre 100Ω et 138,5Ω.
Sur le cadran où la température mesurée est affichée, une échelle en °C est présente, mais techniquement le cadran indique la résistance du capteur.
Il est évident que la longueur des fils entre le capteur et l’affichage influence la lecture du cadran. En effet, des connexions à 3 ou 4 fils, combinées à des circuits de compensation astucieux, peuvent théoriquement compenser la longueur des fils, mais même dans ce cas, les connexions et l’affichage peuvent introduire des variations que l’on ne peut détecter et corriger qu’en étalonnant le système sur site.
Il en va de même lorsque la résistance est convertie en grandeurs plus robustes telles que la tension ou le courant.
Et étant donné que tous les éléments de la boucle de mesure sont soumis à une détérioration lente, un étalonnage régulier est indispensable pour garantir l’intégrité des données sur le long terme.
Avec l’introduction des systèmes DCS et PLC, les signaux analogiques devaient être convertis en signaux numériques avant que le système d’automatisation puisse les utiliser dans sa logique interne. Le circuit qui effectue cette conversion s’appelle un ADC ou convertisseur analogique-numérique. Pour convertir un signal numérique en signal analogique, on utilise un DAC ou convertisseur numérique-analogique.
Un DAC convertit les signaux analogiques en une séquence de deux valeurs possibles, représentant des zéros ou des uns. Une fois cette conversion effectuée, de nombreuses nouvelles possibilités d’altérer les données mesurées deviennent possibles.
La sortie brute du DAC doit être mise à l’échelle en valeurs significatives à l’aide de facteurs d’échelle qui peuvent être incorrects.
Lorsque les données sont échangées entre systèmes, des erreurs de conversion peuvent être introduites si différentes représentations sont supposées (par exemple, signé ou non signé).
Lors de la transmission des données sur une longue distance, les valeurs zéro et un peuvent être tellement déformées que les zéros sont interprétés comme des uns et vice versa.
Le logiciel peut contenir des bugs entraînant l’échange de valeurs.
En d’autres termes : numériser vos données ne garantit pas l’intégrité des données. Mais la calibration n’est pas la solution pour assurer cette intégrité.
Seule la partie analogique d’une boucle de mesure est soumise à calibration, les flux de données après l’ADC sont soumis à la validation des systèmes informatiques. Les transmissions de données numériques doivent inclure des algorithmes de détection d’erreurs, et des mesures de sécurité contre les virus et les intrusions doivent être présentes.
Bien que la validation des systèmes informatiques soit beaucoup plus complexe et élaborée que la calibration, il n’est pas nécessaire de la répéter chaque année si des procédures adéquates de contrôle des changements et de surveillance des performances sont mises en place.
Avec l’électronique devenant moins chère et plus petite depuis plusieurs décennies, des capteurs avec ADC intégré sont devenus disponibles pour presque toutes les grandeurs physiques. Les données sont alors transmises via un protocole de communication numérique tel que Modbus, OPC UA ou BACnet.
Comme vous pouvez le voir, la partie soumise à calibration est entièrement contenue dans le capteur lui-même. Lorsque la calibration du capteur est due, il n’y a pas de problème à le remplacer par un capteur précalibré, à condition que la communication numérique soit exactement la même. Pour garantir cela, une procédure permettant de régler l’adresse et les paramètres de communication des nouveaux capteurs aux mêmes valeurs que celui remplacé peut être nécessaire. La calibration sur site n’est alors plus une exigence.
Petite anecdote : certains capteurs ont un ADC intégré pour numériser d’abord la valeur mesurée réelle, puis un DAC intégré la reconvertit en un signal analogique 4-20mA ou 0-10V, selon la configuration que vous sélectionnez via une communication numérique (!). Utilisés de cette manière, la calibration sur site reste une exigence.
