Système de supervision de température des enceintes climatiques sous LabVIEW

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"Le choix de la programmation orientée objet avec LabVIEW s’est imposé naturellement : chaque enceinte représente un objet auquel on a affecté des propriétés et des méthodes. Cette méthodologie de programmation permet de gérer plus facilement la diversité du parc des enceintes."

- Josselin Feld, Ineva

The Challenge:
Développer un système composé d’une interface logicielle et d’une chaine d’acquisition permettant de garantir la bonne application des conditions environnementales de tests climatiques (températures) qui contribuent à l’évaluation de la conformité des produits développés et d’optimiser l’utilisation et la maintenance d’un parc d’enceintes climatiques.

The Solution:
Le système d’autocontrôle consiste à vérifier en continu et en temps réel la température des enceintes à l’aide de sondes de température (PT100), d’un convertisseur multiplexé et d’un système d’acquisition. La supervision est réalisée grâce à une application développée sous LabVIEW. Cette solution présente l’avantage de pouvoir s’adapter à toute sorte d’architectures NI.

Author(s):
Josselin Feld - Ineva

INEVA accompagne ses clients, du développement à l’industrialisation des produits, grâce au conseil, à l’ingénierie, à la prestation de laboratoire d’essai et à la conception de bancs de tests ou de contrôle. L'objectif d'INEVA est d'aider ses clients à optimiser leurs coûts et améliorer la qualité de leurs produits par de l’Intelligence en Validation.

Les domaines de compétences d'INEVA sont orientés vers la mécatronique et l’interaction entre la mécanique, l’électronique et le logiciel. INEVA possède une spécificité de qualité perçue, qualification optique, acoustique, vibratoire et climatique.

Des logiciels existants mais pas d’autocontrôle

Le principe d’un test en enceinte climatique est de soumettre un produit (équipement sous tension ou non) à des contraintes de température et d’humidité. Il est important de connaître précisément les valeurs atteintes par les enceintes afin d’éliminer les effets de bord et de garantir la qualité de l’essai. Il peut arriver qu’une étuve n’atteigne pas la température de consigne demandée et rende un essai incomplet, des défauts pouvant apparaître sur le produit dans la plage de température ou d’humidité non testée.

Pour s’affranchir de ces dérives potentielles, l’utilisateur peut effectuer, au préalable du test du produit, un test des équipements. Ce test du test garantit la conformité du test final.

Les logiciels de gestion de parc d’enceintes existent et sont livrés par les constructeurs. Par contre, aucun d’entre eux n’assure un autocontrôle indépendant. Pour réaliser ce test d’autocontrôle, notre client souhaite réutiliser du matériel existant, notamment des modules CANSAS et des sondes PT100 pour la mesure des températures. Ce projet peut néanmoins être réalisé avec des châssis NI Ethernet RIO et des cartes NI-9217.

Une architecture matérielle classique, un logiciel évolutif

L’architecture est très classique. Des sondes sont placées dans les enceintes et reliées à des conditionneurs CANSAS. Le réseau CAN permet de multiplexer les données et de relier les enceintes de façon évolutive. Les températures sont transmises au PC via le réseau CAN.

Le choix de la programmation orientée objet avec LabVIEW s’est imposé tout naturellement pour le développement de cette application. Chaque enceinte représente un objet auquel on a affecté des propriétés et des méthodes. Cette méthodologie de programmation permet de gérer plus facilement la diversité du parc des enceintes. En effet, les méthodes peuvent varier et des propriétés peuvent être ajoutées en fonction du type d’enceinte. La programmation orientée objet permet également d’avoir une application très évolutive, nécessitant peu de modifications dans l’architecture principale du programme si l’on veut ajouter des fonctionnalités aux objets « enceintes », comme l’ajout de la surveillance de l’humidité dans les enceintes ou de la fonction de pilotage.

Déroulement du test de vérification

Avant chaque test de pièce, un test de vérification peut être réalisé pour vérifier les caractéristiques de l’enceinte, comme la température de consigne, la tolérance, le temps de stabilisation, le temps de mesure… On définit un cycle de mesure et selon les résultats obtenus, des ajustements de consignes (gain, offset) sont réalisés pour que l’enceinte réponde aux exigences de l’essai final. Des mesures de température sont effectuées régulièrement (toutes les 30 secondes) afin de garder un historique. Cet autocontrôle  garantit la qualité des tests et évite une dérive en température des enceintes qui peut rendre des tests non conformes aux spécifications. Pour coller encore plus à la réalité, les sondes PT100 sont placées directement au contact des pièces à tester, de manière à ne pas se fier à une température générale, mais au contraire, d’avoir la température réelle au plus proche des pièces. L’historique permet une traçabilité en cas de problèmes.

Test d’efficience pour une meilleure gestion du parc

La collecte des données périodiques permet d’obtenir des statistiques sur le taux d’utilisation de chaque enceinte et indique l’activité du laboratoire sur une période donnée. Ces informations sont importantes car elles permettent de gérer plus efficacement le parc, d’anticiper les révisions pour chaque enceinte et donc d’éviter les pannes en cas de surutilisation, ou de réaliser des économies en espaçant l’entretien dans le cas contraire.

Gain en qualité de test et gain financier

Les coûts de calibration peuvent être importants. En effet, au simple chiffrage financier s’ajoutent le temps d’immobilisation d’enceinte et le coût du technicien en charge de préparer la calibration (arrêt et démontage des tests en cours, remise en état après calibration). Notre système est beaucoup plus souple d’utilisation car la chaîne complète de traitement peut être calibrée par un opérateur de laboratoire à n’importe quel moment, à l’aide d’appareils de mesures certifiés et d’un simulateur de charges. Les sondes PT100 de classe A sont remplacées annuellement, de façon transparente pour l’activité du laboratoire. Le retour sur investissement est d’autant plus conséquent que le parc surveillé est important (ici plus de 25 enceintes).

Résultats et évolutions

L’architecture du projet permet de multiples évolutions. C’est un modèle ouvert qui pourrait facilement intégrer d’autres solutions National Instruments. La prochaine évolution sera d’intégrer le pilotage des enceintes directement au sein du programme de surveillance et d’ajouter une chaîne de mesure de l’humidité. Enfin, une automatisation des tests par une programmation générique facilitera l’utilisation de l’ensemble du système, en choisissant des tests génériques dans une base de tests. Ce modèle peut être déployé dans tous les laboratoires possédant des enceintes climatiques.

Author Information:
Josselin Feld
Ineva
14, rue du Girlenhirsch
Illkirch 67400
France
Tel: +33 (0)3 67 07 95 40
josselin.feld@ineva.fr

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