Technologie des capteurs ultrasoniques d’Allengra : Contrôle précis pour une dosage intelligent
September 9, 2020, 6 minute read
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Kärcher développe la prochaine génération de ses machines de nettoyage des sols avec des capteurs combinés dans une vanne de régulation compacte sans pièces mobiles, rendant le dosage plus intelligent et plus précis.
Pendant longtemps, le prix unitaire des débitmètres à ultrasons était trop élevé et leurs dimensions trop grandes pour être intégrés dans des appareils d’usage quotidien.
En 2011, Allengra GmbH, avec l’aide d’un fabricant de puces du sud de l’Allemagne, a réussi à développer un capteur à ultrasons en série pour un design compact, destiné à plusieurs fabricants de chaudières murales à gaz, et à le livrer en production de masse.
En 2015, Kärcher, fabricant d'appareils et de systèmes de nettoyage, leader mondial dans son domaine, a découvert le capteur de débit volumique.
Kärcher travaille sur une nouvelle génération de machines de nettoyage des sols qui seront dotées de technologies intelligentes pour un maniement et un dosage encore plus précis. Le département de développement combine la mesure du débit avec un système de commande intégré dans une vanne compacte, sans pièces mobiles, afin que la mesure ne soit pas affectée par les impuretés dans l’eau.
En outre, Kärcher recherchait un actionneur intégrant divers capteurs capables de mesurer les plus faibles débits ainsi que les différences de pression minimales.
Notre équipe était parfaitement qualifiée pour développer un petit actionneur conçu sur mesure pour les machines de nettoyage, destiné à réguler avec grande précision le dosage de la solution nettoyante.
Allengra avait déjà présenté un design de capteur simple et compact combiné à un actionneur testé et évalué, avec un système de régulation à vanne céramique lors de l’ISH 2017. Une vanne de régulation aussi compacte, intégrant la mesure du débit et de la pression, était une nouveauté sur le marché – jusqu’à ce que nous lancions notre Smart Valve.
Pour une ligne spécifique de ses autolaveuses, Kärcher avait besoin d’un actionneur avec un débitmètre à ultrasons capable de mesurer avec précision l’entrée de produit nettoyant, afin de pouvoir le contrôler et l’ajuster facilement.
Un capteur de pression supplémentaire indique le niveau dans le réservoir d’eau propre, qui varie entre 0 et 90 cm. La mesure devait être effectuée sur une échelle de 0 à 90 millibars – un défi que le capteur de pression a relevé avec brio.
Kärcher souhaitait une solution plus propre et encore plus précise pour le dosage de la solution de nettoyage que sur les précédentes machines. Pour cela, la vanne de dosage doit non seulement être 100 % étanche, mais aussi se fermer rapidement.
La vanne de régulation Allengra atteint un temps de fermeture de 1,4 seconde.
Comme les appareils Kärcher sont utilisés dans le monde entier, la robustesse de tous les composants est un critère essentiel. De plus en plus d’employés ont été impliqués dans le projet, et les exigences n’ont cessé d’augmenter.
Grâce à des tests intensifs, Allengra et Kärcher ont pu affiner la vanne de régulation. Aujourd’hui, la vanne de régulation à ultrasons est en phase de test sur le terrain et son lancement sur le marché est prévu pour cette année.
Ce projet est une réussite tant pour Kärcher que pour Allengra. En tant que laboratoire d’idées agile avec une équipe dynamique, Allengra est un partenaire important pour le développement rapide et rentable d’un produit hautement spécialisé qui, grâce à sa taille compacte, a pu être facilement intégré grâce à des capteurs modernes et peu encombrants.
Pour Allengra, l’équipe projet de Kärcher a été un partenaire de développement professionnel, avec une grande expérience et une infrastructure mondiale établie – deux éléments ayant ouvert de nombreuses possibilités pour intégrer ce nouveau contrôleur dans la prochaine génération de machines de nettoyage.
La vanne à ultrasons peut gérer une température moyenne de 5 à 60 °C et une pression entre 0 et 1 bar. En cas de besoin particulier, le régulateur peut être adapté à une pression de fonctionnement allant jusqu’à 6 bar.
La communication peut se faire, par exemple, via UART et sortie d’impulsion PWM. L’alimentation peut être fournie par une batterie lithium longue durée si nécessaire. Grâce à l’absence de pièces mobiles dans les capteurs, aucune particule en suspension, saleté ou sable n’altère la stabilité à long terme ni la précision des mesures.
En outre, la communication WLAN ou Bluetooth ainsi qu’un bus CAN seront intégrés à la Smart Valve, afin de la rendre compatible avec l’industrie 4.0 et les environnements automobiles.
Les zones mortes devront être éliminées à l’avenir pour répondre aux exigences d’hygiène, ce qui rendra également le contrôleur adapté à l’industrie agroalimentaire.
