B.  Régulation de la pression

AFIN DE NOUS ÉVITER une surveillance pendant le temps de dépôt, la régulation de la pression a été automatisée. Malheureusement, pour les pressions et les débits utilisés dans notre réacteur, nous n’avons pas trouvé une vanne régulatrice adaptée dans le commerce. Nous avons donc conçu nous même un tel mécanisme avec le matériel, dont on dispose :

1. un moteur pas à pas, fournit avec un circuit électronique TTL¹ à deux entrées :
   • selon le potentiel à l’entrée « S », on contrôle le sens de rotation du moteur (0 V pour le sens d’horloge, 5 V pour le sens inverse) ;
   • un front montant à l’entrée « M » entraîne un pas du moteur, c’est-à-dire une rotation de 15° ;

2. un boîtier CAPACITRON DM22 de chez LEYBOLD pour la lecture de pression, qui dispose de deux relais, dont les états² sont déterminés indépendamment par deux valeurs de consigne respectives ;
3. un ordinateur avec une connexion sérielle RS 232 C.

Le boîtier CAPACITRON dispose également d’une telle interface RS 232 C, via laquelle il est possible de non seulement lire la pression P instantanée, mais aussi de changer les deux valeurs de consigne. Il est donc possible d’abuser les deux consignes, afin de directement contrôler les états des deux relais. Ces deux relais enfin, contrôleront les potentiels aux entrées S et M du circuit TTL. La figure  B.1

FIG. B.1: Schéma de la mise en œuvre de la régulation automatique de la pression de dépôt.

• la vanne de sortie ne s’actionne plus manuellement, mais est prise en charge par le moteur pas à pas ;
• un boîtier « alimentation » regroupe le circuit électronique ainsi qu’un transformateur avec un redresseur fournissant la tension d’alimentation de 12 V pour le moteur et une tension de 5 V nécessaire au contrôle du circuit ;
• le boîtier CAPACITRON DM22 est lié par la connexion sérielle RS 232 C à l’ordinateur, permettant une communication dans les deux sens.

L’angle de rotation équivalent à un pas du moteur de 15° est malheureusement beaucoup trop grand, pour permettre d’ajuster la position de la vanne d’une manière suffisamment précise. Deux pignons ont donc été fabriqués avec respectivement 12 et 180 dents³ réduisant la vitesse d’un rapport de 15, donc un angle par pas d’1°.

Le front montant à l’entrée M du circuit TTL —nécessaire pour provoquer un pas du moteur— est réalisé par un changement de la valeur de consigne pour le relais correspondant de 0 mbar à 1000 mbar et à l’inverse : quelque soit la pression⁴ dans l’enceinte, une période d’un signal rectangulaire, donc un front montant suivi d’un front descendant, est ainsi créé. Afin de déterminer la direction de rotation du moteur, on applique de la même manière, grâce au deuxième relais du CAPACITRON, soit un signal logique positif (5 V) ou négatif (0 V) à l’entrée S du circuit de contrôle de moteur.

On a écrit un logiciel en C, qui prend en charge la communication avec le CAPACITRON : via l’interface RS 232 C il est possible avec ce système de

1. lire la pression P instantanée, mesurée par la jauge capacitive ;
2. changer les deux valeurs de consigne indépendamment.

Ces deux fonctions sont déclenchées par le logiciel en suivant un algorithme très simple, illustré sur la figure  B.2.

Il a été conçu en fonction des expériences déjà acquises pendant la période des premiers dépôts, où la régulation a été effectuée manuellement : au début d’un cycle, la pression P instantanée est lue ; puis, si P dépasse une valeur déterminé par la consigne c et la déviation maximale d —ajustée normalement à 1 %—, la vanne est fermée ou ouverte d’un angle déterminé par le nombre de pas p. Ce nombre, comme également d et c, est choisi au début par l’utilisateur du programme et est égal à 1 pour la plupart de conditions de dépôt. Ensuite, le programme marque une pause pendant un temps t (quelques secondes) pour permettre au système de réagir.

Malgré le bon fonctionnement général, dans certains cas de dépôts de grande pulvérulence, l’algorithme n’était plus adapté : quand la poudre s’agglomère au niveau de la vanne, celle-ci se bouche, la pression monte d’une manière monotone et la vanne s’ouvre sans effet, jusqu’au moment, où la poudre part d’un seul coup, entraînant une chute importante de pression. Dans le futur, une adaptation d’une régulation PID⁵ plus élaborée pourrait être mise en place.