Sondes et détecteurs Une présence accrue associée à l'automatisation

Dans un système automatisé, toutes les informations nécessaires à son fonctionnement doivent être détectées pour que les commandes puissent agir intelligemment sur les actionneurs.

Les fonctions « détection » sont donc absolument nécessaires dans toutes sortes de processus automatiques installés dans les bâtiments : le pilotage du confort thermique, de l'éclairage, des ouvrants, des occultations solaires, etc. La RT 2012, avec ses obligations de comptage et d'affichage des consommations d'énergie par usages, par surface minimale, etc. multiplie les obligations d'acquisition de données.

Sauf exceptions notoires, tels les détecteurs de fumées, sondes et détecteurs n'existent pas seuls, mais font partie d'un système plus ou moins complexe.

On rencontre trois types de sondes et détecteurs. • Les sondes embarquées. Dans un appareil, elles assument des fonctions complexes. Cela va du thermostat d'ambiance mural pour le pilotage du chauffage avec sonde de température embarquée, à des vannes multifonctions motorisées complexes ou des circulateurs à fréquence variable. Ces deux derniers types d'appareils embarquent des sondes de température, de débit, de pression, de pression différentielle et leur propre électronique intègre toutes ses informations pour piloter l'appareil. Le bureau d'études et l'installateur n'ont aucune prise sur la nature et les fonctions des sondes embarquées.

• La sonde ou le détecteur directement raccordable à un appareil ou à un automate. Il s'agit, dans ce cas, de choisir une sonde mesurant une ou plusieurs grandeurs précises (température, présence, humidité relative...), installable d'une manière correspondant aux besoins du chantier (à l'extérieur, en gaine, murale en saillie, murale encastrée, etc.) et, surtout, dont les caractéristiques d'alimentation et de consommation électrique et de signal électrique en sortie (0-10 V Courant Continu, 0-20 mA CC...) correspondent bien aux caractéristiques des appareils ou automates auxquels elles seront raccordées. Ce type de sondes et de détecteurs est le plus fréquent, les grandeurs mesurées se comptent par dizaines, les marques et fabricants par centaines et les modèles par milliers. Dans le tableau ne figurent que les applications les plus courantes du Bâtiment, ainsi que les marques et modèles les plus fréquents.

• Les sondes et détecteurs raccordés à un bus de terrain. Le but étant d'économiser le hardware (sondes et câblage) et de partager l'information fournie par la sonde entre plusieurs appareils et automates susceptibles de l'utiliser. Ces sondes et détecteurs sont soit raccordés à des bus ouverts, comme par exemple les stations météo extérieures montées sur une façade de bâtiment et détectant vent, luminosité, pluie et température, raccordées en KNX, en LonWorks, en Zigbee ou en BACNet à la GTB. Celle-ci se charge de partager les informations de la station avec tous les automates qui en ont besoin dans le bâtiment : ceux qui ouvrent les fenêtres, actionnent les protections solaires, pilotent la lumière et le confort thermique.

D'autres sondes sont raccordées à des bus de terrain propriétaires. C'est le cas pour le pilotage d'un équipement de grande taille, comme une CTA (Centrale de traitement d'air), un aéroréfrigérant ou un groupe électrogène. Plusieurs fabricants, dont Belimo, Saia-Burgess (racheté par Honeywell), Danfoss et d'autres, ont développé des bus propriétaires, faciles à installer, à maintenir, peu coûteux, capables à la fois d'alimenter les sondes, de véhiculer l'information et les ordres, parfois même d'alimenter les actionneurs en électricité. Ces protocoles sont certes propriétaires, mais ouverts à tous les fabricants d'automates qui en ont besoin.

Mesure de la pression et de la dépression : première application

Pressostats, vacuostats et transmetteurs de pression ont pour fonction de contrôler, réguler ou mesurer une pression ou une dépression dans un circuit hydraulique ou pneumatique. Les pressostats ou vacuostats transforment un changement de pression en signal électrique « Tout ou Rien », lorsque les points de consigne déterminés sont atteints. Ils sont de technologie électromécanique ou électronique. Les transmetteurs de pression transforment la pression en un signal électrique proportionnel et sont de technologie électronique. Les détecteurs de pression électromécaniques utilisent le déplacement d'une membrane, d'un piston ou d'un soufflet pour actionner mécaniquement des contacts électriques. Les détecteurs de pression électroniques, comme ceux de Télémécanique, sont équipés d'une cellule céramique piézorésistive. Les contacts électriques de sortie peuvent être de puissance, bipolaires ou tripolaires, pour commander directement des moteurs monophasés ou triphasés, ou bien standard, pour commander des bobines de contacteurs, de relais, d'électrovannes, d'entrée d'automates, etc. Les différentes sondes revêtent des formes tout à fait différentes, selon qu'elles sont employées à la mesure de pression d'air, de gaz, de fluides, qu'elles sont montées en doigt de gant, dans des canalisations, en ambiance, etc.

Air : une qualité sous surveillance

Une autre application concerne les grandeurs utilisées pour maintenir la qualité de l'air intérieur. En 2007, l'Agence nationale de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail (Anses) a fixé comme valeur guide pour le formaldéhyde une exposition à long terme (> 1 an) inférieure à 10 ?g/m3. Depuis le 1er janvier 2012, l'étiquetage des produits de construction et de décoration quant à leurs émissions en polluants volatils (A+, A, B et C) est obligatoire. Le label HQE tient compte de la qualité de l'air intérieur. En tertiaire, l'employeur doit faire procéder à des contrôles techniques, par un organisme accrédité, au moins une fois par an et lors de tout changement potentiellement risqué.

Les industriels proposent deux types de sondes pour mesurer la QAI : les sondes de CO2 et celles de COV. Ces sondes supposent l'existence d'un système de ventilation à débit modulable, actionné par un automate en fonction des informations des sondes. Mais, il existe également des sondes de CO2, spécialement conçues pour les écoles dépourvues de ventilation. Le boîtier émet un signal lumineux et/ou sonore et l'enseignant ouvre les fenêtres.

Les fabricants proposent des sondes qui mesurent le CO2 et les COV. Siemens propose des sondes mesurant la température, le CO2, les COV et l'humidité relative.