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Qu’est-ce qu’une diode Zener ?

Une diode Zener est une diode qui relie un semi-conducteur de type n et un semi-conducteur de type p et qui présente une tension inverse relativement faible et une valeur de tension stable. Elles sont également appelées diodes à tension constante.

Les diodes normales présentent un effet de redressement dans lequel le degré de conduction change en fonction de la polarité de la polarisation appliquée aux deux extrémités, et aucun courant ne circule même lorsqu’une tension de polarisation inverse très élevée est appliquée. Cependant, des diodes spéciales connues sous le nom de diodes Zener présentent des caractéristiques de diode qui permettent à une grande quantité de courant de circuler rapidement lorsqu’une tension de polarisation inverse relativement faible (mais supérieure à un certain seuil) est appliquée.

En utilisant les caractéristiques uniques de redressement des diodes Zener, une tension constante peut être maintenue dans le circuit.

Utilisations des diodes Zener

Les diodes Zener se caractérisent par le fait que lorsqu’une tension inverse supérieure à une certaine valeur est appliquée, elles permettent un flux rapide de courant et suppriment toute augmentation supplémentaire de la tension. Elles sont donc utilisées pour maintenir la tension d’une alimentation instable à un niveau constant et pour protéger les circuits contre les surtensions.

Par exemple, une diode Zener est connectée en parallèle avec une alimentation instable de manière à ce que sa polarisation soit inversée. Par conséquent, si la tension de l’alimentation est supérieure à la valeur de claquage de la diode Zener, un courant important traverse la diode Zener, réduisant ainsi la tension et maintenant la tension à travers le circuit à un niveau constant.

Principe de la diode Zener

L’origine des caractéristiques uniques présentées par les diodes Zener serait liée à deux facteurs : l’effet Zener et l’effet d’avalanche. Le premier est un phénomène dans lequel la couche de déplétion générée lorsqu’une polarisation inverse est appliquée est rendue plus fine en créant intentionnellement une jonction pn à l’aide d’un semi-conducteur à forte concentration d’impuretés (ce qui est unique aux diodes Zener), et à une certaine valeur de seuil, les électrons sautent par-dessus la couche de déplétion en raison de l’effet tunnel, ce qui entraîne une conduction électrique.

Ce dernier est un phénomène dans lequel les électrons accélérés plus fortement qu’à une forte polarisation entrent en collision avec des atomes semi-conducteurs, faisant tomber de nombreux porteurs, qui à leur tour entrent en collision avec des atomes semi-conducteurs, faisant tomber encore plus de porteurs, provoquant de manière répétée une avalanche d’électrons et un flux de courant important.

Lorsque la polarisation dépasse le seuil, l’effet d’avalanche se produit : les électrons qui sautent à travers la couche de déplétion en raison de l’effet Zener provoquent une polarisation inverse élevée et un courant important, qui entraîne à son tour une chute de tension, ce qui abaisse la tension jusqu’au seuil.

La tension à travers le circuit est alors maintenue constante, ce qui stabilise les alimentations électriques instables et protège le circuit contre les surtensions externes. Actuellement, la tension de claquage inverse de ces Diodes Zener peut être fabriquée de manière très contrôlée, en fonction du taux de concentration d’impuretés et du traitement du semi-conducteur.

Une large gamme de types et de tolérances est disponible sur le marché, avec des sélections allant de 1 V à plusieurs centaines de V, et des tolérances étroites de ±0,05% pour certaines valeurs de tension.

Autres informations sur les diodes Zener

1. Montage en série et en parallèle des diodes Zener

Connexion en série
Lors du raccordement en série des diodes Zener, il convient de prêter attention à la valeur du courant zener lz qui circule. La valeur globale du courant maximal admissible correspond au plus petit courant admissible des diodes Zener connectées. Elle doit donc être utilisée dans la limite de la plus petite perte admissible.

Notez que si le courant de zener pour la spécification de la tension de zener est différent pour chaque diode, la valeur de la tension sera différente de la tension de zener que vous souhaitez trouver. La raison en est que l’une des diodes Zener n’aura pas la valeur de courant de Zener spécifiée.

Connexion en parallèle
Les diodes Zener ne peuvent pas être connectées en parallèle car cela augmente les pertes admissibles. Notez que lors d’une connexion en parallèle, le courant de la diode Zener peut se concentrer sur celle qui a la tension la plus faible et dépasser les pertes admissibles.

2. Caractéristiques des diodes Zener

Caractéristiques de température
La caractéristique de température signifie que les caractéristiques changent avec la température. Dans le cas des diodes Zener, cette caractéristique de température change en fonction de la tension de l’élément zener. La raison en est l'”effet tunnel” et l'”effet d’avalanche”.

Le coefficient de température de l’effet tunnel est négatif, tandis que celui de l’effet d’avalanche est positif. Par conséquent, une faible tension Zener diminuera lorsque la température ambiante augmentera. En revanche, ceux qui ont une tension de Zener élevée se caractérisent par une augmentation de la tension de Zener lorsque la température ambiante augmente.

Une tension Zener faible désigne ici généralement une tension inférieure à 5 V, et une tension Zener élevée désigne généralement une tension supérieure à 5 V. Lorsque la diode Zener se trouve aux alentours de 5 V, les effets de tunnel et d’avalanche agissent de concert pour provoquer le phénomène Zener. À ce stade, la caractéristique de température est également à peu près la même et la tension Zener est moins affectée par la température ambiante.

Le bruit
Dans une diode Zener, plus la tension de Zener est élevée, plus le bruit est important, et moins le courant est élevé, plus le bruit est faible. Pour éviter le bruit, il convient de connecter en série plusieurs éléments à faible tension zener. Le bruit peut également être éliminé en connectant un condensateur en parallèle avec la diode Zener.

3. Méthodes de sélection des diodes en fonction de l’application

Bien que les caractéristiques et les utilisations des diodes Zener aient été décrites, il existe divers autres dispositifs de diode à semi-conducteur. Cette section fournit des informations supplémentaires sur les différences entre les autres diodes et leurs caractéristiques.

La diode TVS (Transient Voltage Suppressors) est un dispositif qui utilise des caractéristiques inverses. Comme les diodes Zener, elles sont également utilisées pour assurer une protection contre les surtensions, mais la différence est que, contrairement aux diodes Zener, les TVS sont normalement éteintes et ne s’allument que lorsqu’une surtension est appliquée.

Les diodes à barrière Schottky, qui utilisent une barrière Schottky métallo-semiconducteur, ont des valeurs de tension encore plus basses et sont souvent utilisées pour des applications de redressement avec des vitesses de commutation élevées ; il existe également des diodes de commutation pour les applications de commutation rapide composées d’éléments semi-conducteurs pn. Il existe également des diodes PIN à capacité terminale réduite pour les applications RF (haute fréquence).

Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur ?

Une pompe à chaleur est une technologie qui permet de transférer la chaleur de l’air ou d’un liquide d’une zone à basse température vers une zone à haute température. Elles sont utilisées dans les climatiseurs, les réfrigérateurs et les éco-cuisines, qui sont désormais indispensables à notre vie quotidienne.

Bien que l’électricité soit consommée pour transférer la chaleur, on peut s’attendre à un effet d’économie d’énergie important car l’énergie thermique produite est supérieure à la quantité consommée. En outre, par rapport aux systèmes de combustion au gaz ou au pétrole, les émissions de CO2 peuvent être considérablement réduites, ce qui en fait une technologie respectueuse de l’environnement qui attire également l’attention du point de vue des technologies écologiques.

Utilisations des pompes à chaleur

Auparavant, les pompes à chaleur étaient principalement utilisées dans les réfrigérateurs et les systèmes de climatisation pour refroidir les choses. Cependant, les progrès technologiques ont élargi la gamme d’applications des basses aux hautes températures, et elles sont maintenant utilisées dans une variété de domaines, y compris le chauffage et l’approvisionnement en eau chaude.

Dans la maison, ils sont utilisés dans les appareils ménagers essentiels à la vie quotidienne, tels que les réfrigérateurs, les climatiseurs et les lave-linge/sèche-linge, ainsi que dans les équipements à haut rendement énergétique, tels que les éco-cuisines et les systèmes de chauffage par le sol. Les pompes à chaleur sont également utilisées dans les climatiseurs et les chauffe-eau commerciaux dans les établissements accueillant de nombreux utilisateurs, tels que les bureaux et les hôpitaux, et devraient permettre de réduire considérablement les coûts des services publics.

Principe des pompes à chaleur

La température d’un gaz augmente lorsqu’il est comprimé et, inversement, diminue lorsqu’il est détendu. Les pompes à chaleur utilisent cette propriété pour transférer la chaleur. Les réfrigérants tels que le fréon, qui transfèrent la chaleur, peuvent le faire efficacement en se liquéfiant et en se vaporisant de manière répétée par compression et expansion à des températures proches de la température ambiante.

La structure d’une pompe à chaleur se compose d’un compresseur, d’un détendeur, de deux échangeurs de chaleur appelés évaporateur et condenseur, et d’une tuyauterie les reliant, avec un réfrigérant à faible point d’ébullition circulant dans la tuyauterie.

Le réfrigérant est le fluide responsable du transfert de l’énergie thermique. On utilise principalement des gaz CFC qui s’évaporent et se condensent, en fonction de la pression et de la température, en gaz et en liquides.

Les vannes d’expansion sont des dispositifs qui détendent rapidement le gaz CFC d’une température et d’une pression élevées à un état chaud et à basse pression, puis le transforment à nouveau en liquide.

Les compresseurs sont des dispositifs qui compriment le gaz CFC à une température et une pression élevées. Il existe des compresseurs centrifuges et des compresseurs à piston.

Les échangeurs de chaleur peuvent être divisés en deux catégories en fonction de leur rôle : les évaporateurs et les condenseurs. L’évaporateur absorbe la chaleur de l’extérieur et transforme le gaz CFC en gaz, tandis que le condenseur transforme le gaz en liquide et libère la chaleur à l’extérieur.

Le réfrigérant absorbe la chaleur dans l’évaporateur, se transforme en gaz et est absorbé par le compresseur. Le gaz, comprimé à une température et une pression élevées, est envoyé au condenseur où il est transformé en liquide, qui est ensuite converti à une température et une pression basses par un détendeur et renvoyé à nouveau à l’évaporateur. Les pompes à chaleur transfèrent la chaleur de la partie basse température à la partie haute température de l’air en répétant ces cycles.

Types de pompes à chaleur

Les pompes à chaleur peuvent être classées comme suit en fonction du principe de transport de la chaleur :

1. Pompes à chaleur utilisant la production de chaleur et l’absorption de chaleur du réfrigérant

Les pompes à chaleur à compression de vapeur, les pompes à chaleur à absorption et les pompes à chaleur à adsorption utilisent la chaleur de vaporisation et de condensation générée lors de la vaporisation du fluide frigorigène. Les pompes à chaleur qui utilisent la chaleur de vaporisation de l’ammoniac sont principalement utilisées dans les réfrigérateurs et les congélateurs.

2. Pompes à chaleur utilisant une chaleur autre que celle de l’air

Les pompes à chaleur utilisent la géothermie, la chaleur de l’eau et la chaleur solaire. Dans tous les cas, la source de chaleur doit être proche, mais la chaleur peut être propagée plus efficacement que la chaleur de l’air.

3. Pompes à chaleur utilisant l’oscillation du réseau

Cette pompe à chaleur utilise des semi-conducteurs. En faisant passer un courant électrique à travers un élément thermoélectrique, un mouvement de réseau est généré dans l’élément. Lorsque la chaleur est transférée par ce mouvement de réseau, un contrôle fin de la température est possible. C’est pourquoi ils sont principalement utilisés dans les équipements médicaux et de laboratoire nécessitant un contrôle précis de la température. Cependant, leurs performances élevées en font des pompes à chaleur coûteuses.

4. Autres pompes à chaleur

Récemment, des pompes à chaleur utilisant à la fois la thermoélectricité et la chaleur de vaporisation ont commencé à apparaître. Comme on peut le constater, de nouvelles technologies de pompes à chaleur sont développées chaque année, permettant de capter et de stocker la chaleur de manière plus efficace.

Autres informations sur les pompes à chaleur

1. Indicateurs de performance des pompes à chaleur　

La performance d’une pompe à chaleur s’exprime par le rapport entre la capacité de refroidissement ou de chauffage (kW) qu’elle peut produire et la puissance consommée (kW) et s’appelle le rendement énergétique COP (en anglais : Coefficient Of Performance). Plus cette valeur est élevée, plus on peut s’attendre à des économies d’énergie, et elle est utilisée comme indicateur de la capacité d’économie d’énergie d’un climatiseur, en particulier pour les climatiseurs en tant que COP de refroidissement et COP de chauffage.

Cependant, le COP indique l’efficacité de la consommation d’énergie dans un environnement à température constante, et lorsque les climatiseurs sont réellement utilisés, les performances varient en fonction de la température ambiante et extérieure. C’est pourquoi le FPA (facteur de performance annuelle) est désormais la norme principale en matière d’économie d’énergie. Il est défini comme un indicateur d’efficacité énergétique remplaçant le COP dans la loi sur les économies d’énergie, qui a été révisée en septembre 2006, et contrairement au COP, le FPA indique l’efficacité opérationnelle d’un climatiseur lorsqu’il fonctionne pendant un an. On peut donc dire que le FPA indique une efficacité de fonctionnement plus proche du fonctionnement réel. 

2. Avantages et inconvénients des pompes à chaleur

Voici les avantages et les inconvénients des pompes à chaleur, une technologie qui recueille efficacement la chaleur de l’extérieur et l’utilise comme source de chaleur importante.

Avantages

• Économies d’énergie
  En recueillant la chaleur de l’extérieur, il n’est pas nécessaire de créer de la chaleur nouvelle, de sorte que les équipements électroniques équipés de pompes à chaleur ont une facture d’électricité relativement faible.
• Sécurité
  La production de chaleur n’impliquant aucune combustion, elle est plus sûre.
• Réduction des émissions de dioxyde de carbone
  Comme il n’y a pas de processus de combustion, les émissions de dioxyde de carbone sont relativement faibles.

Inconvénients

• Sensible à l’environnement extérieur.
  Les pompes à chaleur captent la chaleur de l’extérieur, ce qui signifie qu’elles sont moins efficaces lorsque la température extérieure est basse.

3. Utilisation efficace des pompes à chaleur

Les pompes à chaleur sont excellentes pour économiser de l’énergie et des coûts car elles peuvent générer des capacités de refroidissement et de chauffage supérieures à leur consommation électrique, mais elles ont l’inconvénient d’être facilement affectées par l’environnement extérieur. Cependant, les pompes à chaleur peuvent extraire de grandes quantités d’énergie à partir de faibles différences de température. On peut s’attendre à des économies d’énergie plus importantes si elles sont utilisées plus efficacement.

Dans une pompe à chaleur, un côté est chauffé et l’autre côté est refroidi dans la direction opposée en raison du transfert de chaleur. Normalement, une seule des deux parties est utilisée, mais si un système peut être construit pour utiliser à la fois le chauffage et le refroidissement, des économies d’énergie plus importantes peuvent être générées.

Un autre moyen efficace d’utiliser les pompes à chaleur consiste à utiliser la chaleur souterraine comme source de chaleur. Par rapport à l’air extérieur, la température de la chaleur souterraine varie moins tout au long de l’année, de sorte que la température du sol et des eaux souterraines est plus fraîche en été et plus chaude en hiver. Cela permet d’utiliser efficacement la chaleur souterraine inutilisée et de réduire considérablement les émissions de CO2.

De plus, la principale caractéristique des pompes à chaleur est qu’elles peuvent utiliser au maximum l’énergie thermique qui est difficile à utiliser telle quelle, comme la chaleur résiduelle des usines et les eaux usées des sources d’eau chaude.

Qu’est-ce qu’une cellule de charge ?

Une cellule de charge (anglais : Load cell) est un transducteur de charge, un capteur qui détecte une charge ou une force, la convertit en un signal électrique et l’émet. La sortie correspondant à la charge ou à la force est utilisée pour afficher ou enregistrer la charge, et peut également être utilisée pour le contrôle.

En plus des jauges de contrainte, qui mesurent la déformation d’un objet, il existe d’autres méthodes de détection de la charge ou de la force, notamment les méthodes piézoélectriques, à couche métallique mince, capacitives, à fibre optique, à vibration et magnétostrictives.

La sortie des cellules de charge est un signal analogique ou numérique de tension ou de courant correspondant à la charge. Ils sont utilisés pour afficher et enregistrer les charges sur les instruments de pesage, pour mesurer la capacité de charge, pour mesurer les charges dans les machines d’essai des matériaux et également pour contrôler les installations.

Utilisations des cellules de charge

Les cellules de charge sont utilisées dans les instruments de pesage électroniques, les machines d’essai, les débitmètres, les balances industrielles et divers instruments de mesure. Parmi les produits ménagers, on peut citer les balances, les balances numériques et les sièges de douche.

Dans les applications industrielles, outre les balances, ils sont souvent utilisés dans les machines d’essai de traction, les dispositifs de mesure de la viscoélasticité, les presses et les dispositifs d’enroulement de fils et de films. Ils sont également utilisés pour tester la propulsion des moteurs à réaction, contrôler la tension des cordes d’amarrage des navires, mesurer le couple des moteurs, contrôler les charges des essieux, mesurer la tension des câbles dans les ascenseurs et peser les trémies et les silos.

De plus, les cellules de charge sont également utilisées sur les barres de contrôle de certains avions. Lorsque le pilote exerce une force sur le manche, l’ordinateur détecte l’ampleur de la charge et contrôle l’avion.

Dans l’industrie, les capteurs de pesage sont des appareils indispensables pour mesurer le poids des éléments de production afin d’améliorer la qualité, d’augmenter la productivité et de réduire les coûts, et pour numériser les données afin de les afficher sur des écrans, de prendre de bonnes ou de mauvaises décisions, de les imprimer et de les stocker.

Principe des cellules de charge

Il existe quatre principaux types de cellules de charge, en fonction de la forme de l’élément qui se déforme sous la charge : le type en poutre, le type à colonne, le type en S et le type diaphragme.

1. Le type en poutre

Le type en poutre mesure l’ampleur de la déformation de la poutre lorsqu’une charge est appliquée à l’extrémité d’une poutre en porte-à-faux. Il est utilisé pour les plates-formes de pesée.

2. Le type en colonne

Le type en colonne mesure la déformation dans le sens de la compression d’une surface cylindrique sous la charge d’un élément cylindrique. Il est utilisé pour les applications industrielles telles que les réservoirs et les trémies. Plusieurs cellules de charge sont souvent utilisées, auquel cas la charge doit être appliquée de manière égale à chaque cellule.

3. Le type en S

Dans le type en S, une charge est appliquée aux deux extrémités d’un élément en S et la déformation de l’élément en S est mesurée et convertie en charge. Il est souvent utilisé dans les machines d’essai de traction pour mesurer les forces de traction.

4. Le type diaphragme

Le type diaphragme applique une charge au centre du diaphragme et mesure l’ampleur de la déformation du diaphragme. Il est utilisé pour les capteurs de force en général.

En changeant la taille et le matériau de la cellule utilisée, l’échelle de la charge à mesurer peut être augmentée ou diminuée. Il est ainsi possible de mesurer des charges dans une large gamme, allant de quelques grammes à des forces énormes de l’ordre de la tonne. Pour la mesure de charges infimes, des cellules de charge de haute précision, capables de mesurer de l’ordre du mN, ont été développées et sont utilisées, par exemple, dans la recherche et le développement de muscles artificiels.

Les méthodes de détection de l’ampleur de la déformation des composants qui se déforment sous l’effet d’une charge comprennent les jauges de contrainte, les méthodes piézoélectriques, les méthodes à couches métalliques minces, les méthodes capacitives, les méthodes à fibres optiques, les méthodes vibratoires et les méthodes magnétostrictives.

Une jauge de contrainte est attachée à un corps élastique appelé générateur de contrainte, qui se dilate ou se contracte sous l’effet d’une déformation minime, modifiant sa section transversale et la résistance de la jauge. Cette variation est proportionnelle à la charge, de sorte que la charge appliquée à la jauge de contrainte est calculée à partir de la variation de la résistance.

Autres informations sur les cellules de charge

1. Unités des cellules de charge

Les cellules de charge affichent la valeur mesurée dans l’unité SI de “force”, “N” newtons. Selon la capacité de la cellule de charge, on peut également utiliser “mN” ou “kN”.

Le “N” Newton est la valeur obtenue en multipliant la masse par l’accélération de la pesanteur. Si l’on connaît l’accélération de la pesanteur à l’endroit de la mesure, la masse (kg) peut être mesurée à l’aide d’une cellule de charge. 

2. Précision de la cellule de charge

Il est courant de ne pas mentionner la “précision” dans les spécifications des cellules de charge. La précision d’une cellule de charge seule est jugée globalement à partir de la linéarité, de l’hystérésis, de la répétabilité et des effets de la température décrits dans les spécifications.

Lorsqu’une tension prédéterminée est appliquée à une cellule de charge, celle-ci délivre une tension proportionnelle à la charge, mais cette tension est infime, tout au plus 20 mV. Cette petite tension est ensuite divisée en parties par million et mesurée, de sorte que l’équipement de mesure utilisé doit être extrêmement stable et précis.

La précision des appareils de mesure basés sur des cellules de charge doit être jugée de manière globale, en incluant les erreurs causées par les cellules de charge et les indicateurs individuels, les conditions de température, les conditions de montage et les vibrations. Pour ce faire, la précision de la cellule de charge, qui est la partie sensible, et la précision de l’indicateur sont déterminées respectivement, et la précision globale est calculée par la racine carrée de la somme de leurs carrés.

Qu’est-ce qu’un hygromètre ?

Un hygromètre est un appareil qui mesure et affiche l’humidité de l’air.

Il existe plusieurs indicateurs d’humidité, mais celui que nous utilisons tous les jours est l’humidité relative (%HR). L’humidité relative est le rapport entre la quantité de vapeur d’eau contenue dans l’air mesuré et la quantité maximale de vapeur d’eau que l’air peut contenir à cette température.

Outre l’humidité relative, il existe d’autres paramètres tels que le rapport de mélange (kg/kg), l’humidité absolue (g/m^3), la pression de la vapeur d’eau (Pa), la température du point de rosée (°C) et la fraction molaire (mol/mol). Les hygromètres peuvent être classés en deux grandes catégories : les hygromètres analogiques et les hygromètres numériques. Les types analogiques comprennent les hygromètres secs et humides, les hygromètres à cheveux et les hygromètres bimétalliques, dont les plus anciens sont utilisés depuis environ 1500. En principe, ils n’utilisent pas d’électricité. Ils sont sujets à des erreurs et nécessitent un entretien et des conditions de mesure.

Les hygromètres électroniques numériques sont des capteurs à base de semi-conducteurs qui sont souvent associés à un capteur de température pour former un ensemble température/hygromètre. Ils sont utilisés dans les applications industrielles en raison de leur petite taille et de la facilité d’enregistrement des données.

Utilisations des hygromètres

Les hygromètres sont utilisés depuis longtemps pour l’observation météorologique publique et d’autres applications. Les hygromètres à cheveux sont utilisés dans les musées et les galeries d’art car ils ne nécessitent pas d’électricité.

Les hygromètres industriels sont utilisés dans les endroits où l’humidité est sensible, comme dans les serres en plastique et dans la culture des champignons dans l’agriculture, ainsi que dans les usines médicales et pharmaceutiques.

Récemment, les thermo-hygromètres sont utilisés pour prévenir les coups de chaleur. Dans certains endroits, ils sont déployés à l’intérieur, là où les gens sont actifs, comme dans les grands gymnases, les salles de classe et les maisons de retraite. Ils sont également installés dans les climatiseurs et les humidificateurs et sont responsables du contrôle automatique de l’équipement.

Principe des hygromètres

Différents principes sont utilisés pour mesurer l’humidité. Tout d’abord, il existe deux grands types de principes, selon qu’ils sont analogiques ou numériques.

1. Les hygromètres analogiques

Les hygromètres analogiques ont souvent une utilisation quotidienne.

Hygromètre sphérique humide et sec
Les hygromètres sphériques humides et secs se composent de deux thermomètres en verre juxtaposés, dont l’un est entouré d’une gaze humide. Sous les thermomètres se trouve un récipient qui stocke de l’eau. La gaze absorbe l’humidité de ce récipient et permet à l’humidité de s’évaporer au niveau du thermomètre enveloppé.

L’évaporation de l’eau entraîne une perte de chaleur de vaporisation, de sorte que la température affichée (température de bulbe humide) du thermomètre entouré de gaze est plus basse. L’humidité est calculée à partir de cette différence de température. Certains produits disposent d’une table de conversion entre les deux thermomètres, ce qui permet de lire l’hygromètre à partir de la différence entre le thermomètre sans gaze (température sèche) et la température humide.

Si les deux thermomètres ont le même chiffre, le tissu mouillé n’est pas sec et il n’y a pas de chaleur de vaporisation, c’est-à-dire que l’humidité est de 100 %.

Hygromètre à cheveux
L’hygromètre à cheveux utilise l’élasticité du fil de nylon et des cheveux humains, qui change avec l’humidité, pour déplacer l’aiguille. L’aiguille est agrandie selon le principe de l’effet de levier et son mouvement est enregistré sur un rouleau de papier.

Comme la mesure est effectuée sans électricité, il n’y a pas de risque d’incendie, c’est pourquoi ces hygromètres sont utilisés dans les musées.

Les hygromètres bimétalliques
Les hygromètres bimétalliques utilisent un ressort métallique comme base, auquel est attaché un produit chimique sec ayant un taux de rétraction différent, qui absorbe facilement l’humidité, et la forme du ressort change en fonction de l’humidité. Utilisé dans les hygromètres muraux à aiguille.

2. Les hygromètres numériques

Les hygromètres numériques sont largement utilisés dans les applications industrielles.

Type à résistance électrique
Le type à résistance électrique utilise un élément d’humidité dont la résistance électrique change en fonction de l’humidité relative. Il est impossible de mesurer à une faible humidité inférieure à 20 % rh en raison d’une erreur importante, et l’élément se détériore à cause des températures élevées.

Type capacitif
Le type de capacité utilise les variations de la capacité électrique stockée dans un condensateur. La quantité d’humidité adsorbée ou libérée par le film polymère du condensateur est proportionnelle à l’humidité relative de l’air. Contrairement au type de résistance électrique, les mesures peuvent être effectuées à partir d’une humidité relative de 0 %.

Hygromètre à point de rosée (optique)
L’air à mesurer est projeté sur un miroir réfrigéré et l’embuage du miroir est détecté par la réflexion de la lumière. La température du point de rosée est la température à laquelle le miroir commence à s’embuer. De plus, l’humidité relative peut être calculée séparément avec la température de l’air. C’est actuellement la méthode la plus précise pour mesurer l’humidité.

Autres informations sur les hygromètres

Remarques sur la mesure de l’humidité

Il est important de noter que les différents types d’hygromètres ont des plages d’erreur différentes. La précision est importante pour la mesure, mais la facilité de mesure est également essentielle. Dans la vie quotidienne, la facilité est plus importante que la précision, tandis que pour une utilisation industrielle, il est nécessaire de choisir une méthode de mesure dont la plage d’erreur permet d’atteindre l’objectif.

Par conséquent, lors du choix d’un hygromètre, veillez à bien vérifier la plage de mesure et la plage d’erreurs possibles.

Qu’est-ce qu’un paratonnerre ?

Les paratonnerres sont des structures qui protègent les équipements électriques et les personnes contre la foudre.

Ils sont constitués de métal en forme d’aiguille et sont installés verticalement sur le sol. Dans le secteur des réseaux électriques, ils sont principalement installés dans les sous-stations extérieures, etc.

Il existe également des parafoudres en tant qu’équipement de protection mais ils ne sont pas synonymes de paratonnerre. Les paratonnerres empêchent la foudre de frapper les personnes et les bâtiments, tandis que les parafoudres protègent les équipements électriques situés à proximité du point d’impact de la foudre contre tout dysfonctionnement.

Utilisations des paratonnerres

Les paratonnerres sont installés pour prévenir les dommages causés aux équipements électriques et aux personnes par la foudre. Les bâtiments dans lesquels ils sont installés sont les suivants :

• Immeubles de grande hauteur et autres structures.
• Zones résidentielles de faible hauteur et zones avec des bâtiments.
• Zones de stockage dangereuses et réservoirs de stockage dangereux.

Ils sont principalement installés sur les toits des bâtiments. Ils sont également souvent installés sur les réservoirs de stockage de matières dangereuses afin de prévenir les fuites et les incendies causés par la foudre. Les paratonnerres sont reliés au poteau de mise à la terre par des conducteurs capables de supporter des courants élevés et sont installés de manière à ce que les coups de foudre soient déviés sous terre.

Principe des paratonnerres

Les paratonnerres sont fabriqués en acier inoxydable ou en titane. En effet, ils sont très conducteurs et peuvent résister à la corrosion causée par les vents violents et la pluie.

Les nuages d’orage ont des charges positives et négatives, les charges positives étant réparties au sommet du nuage et les charges négatives à la base. Le principe est le suivant : si une charge positive est distribuée à l’extrémité du paratonnerre, la charge négative au bas du nuage d’orage et la charge positive du paratonnerre sont attirées et les coups de foudre sont guidés vers le paratonnerre.

Comme les charges positives sont stockées dans les objets situés directement sous le nuage d’orage, des charges positives sont inévitablement stockées à l’extrémité du paratonnerre. Il n’est donc pas nécessaire de prendre des mesures artificielles pour stocker des charges positives sur les paratonnerres.

De plus, le paratonnerre doit être solidement relié à la terre car la charge induite par le paratonnerre doit être évacuée en toute sécurité vers le sol.

Autres informations sur les paratonnerres

1. Paratonnerres et paratonnerres PDCE

Les paratonnerres sont généralement installés sur les toits des bâtiments. Au Japon, la foudre est concentrée en juillet-août. Cela s’explique par le fait que les cumulonimbus chargés ont tendance à se développer en été en raison des courants d’air ascendants.

En général, les paratonnerres sont installés sur les grands bâtiments mais, s’il n’y a pas de grands bâtiments dans les environs, les paratonnerres peuvent être installés sur des maisons individuelles. D’autre part, les paratonnerres sont installés dans le but de guider les coups de foudre, ce qui réduit les dégâts mais ne peut pas les éliminer complètement.

Depuis quelques années, il existe donc des paratonnerres de protection et d’extinction de la foudre (PDCE) qui ont pour but d’éviter les coups de foudre. Pour ce faire, l’on utilise la différence de charge électrique entre le pôle négatif du nuage d’orage et le pôle positif du sol. En orientant le sommet du paratonnerre vers le pôle négatif, la foudre qui passerait normalement à travers le paratonnerre évite celui-ci et tombe plus facilement sur le sol.

2. Normes d’installation des paratonnerres

Au Japon, la loi sur les normes de construction exige l’installation d’un équipement de protection contre la foudre sur les bâtiments de plus de 20 mètres de haut et sur les structures telles que les cheminées, les tours publicitaires et les tours de vol de plus de 20 mètres de haut. Toutefois, cette loi ne s’applique pas aux bâtiments si les conditions environnantes ne présentent pas de risque pour la sécurité.

La loi sur les services publics d’électricité prévoit des inspections périodiques et des règles de sécurité pour la production d’énergie photovoltaïque et les générateurs, y compris les paratonnerres. Il est notamment stipulé que la résistance de mise à la terre installée dans l’équipement de protection contre la foudre doit être inférieure ou égale à 10 Ω.

Qu’est-ce qu’un étau machine ?

Un étau machine est un gabarit que l’on fixe sur une table ou une machine pour maintenir l’objet en place afin qu’il ne bouge pas lors de l’usinage de tôles, etc.

Ils sont principalement utilisés pour le fraisage, le meulage à l’aide d’une meuleuse et le perçage à l’aide d’une perceuse. Les étaux machines sont utilisés pour fixer précisément et solidement les axes X, Y et Z et augmenter la précision de l’usinage.

Toutefois, comme de puissantes charges sont appliquées pendant l’usinage, il faut veiller à ne pas se soulever lors de l’utilisation des étaux machines. Il est également important d’en choisir un compatible avec la machine à usiner, comme une fraiseuse ou un centre d’usinage.

Utilisations des étaux machines

Les étaux machines sont utilisés pour fixer des objets dans les centres d’usinage et les fraiseuses. Dans la plupart des cas, ils sont fixés par serrage sur une table, etc. Certains modèles sont fixés à un mandrin électromagnétique pour l’usinage de précision, tandis que d’autres sont équipés d’une fonction qui les empêche de se soulever pendant l’usinage.

De plus, de nombreux autres modèles utilisent des matériaux adaptés à l’application, comme les étaux machines en fonte pour résister aux travaux puissants. Une large gamme de tailles est disponible, de la plus petite à la plus grande, pour s’adapter à l’objet à traiter.

Principe des étaux machines

Des vis ou des arbres permettent de serrer et de fixer l’objet sur la table ou l’équipement. Les deux principales méthodes de fixation sont le serrage par poignée et le serrage par clé.

Les étaux machines sont généralement fixés à la table, mais dans certains cas, ils sont fixés au-dessus des fraiseuses à l’aide d’un mandrin électromagnétique. Il existe également des étaux machines hydrauliques, qui peuvent être fixés par une puissante force hydraulique, ainsi que des étaux machines pneumatiques, qui fixent l’objet par pression pneumatique.

La direction d’usinage est généralement unidirectionnelle, mais avec des modèles tels que les étaux à panneaux inclinés, les étaux bidimensionnels où l’étau lui-même tourne et les étaux tridimensionnels, il est également possible de définir soi-même la direction d’usinage.

1. Type de poignée

Dans le type à poignée, l’objet est serré dans l’étau machine, puis fixé en tournant la poignée.

2. Type de serrage à clé

Avec le type de serrage à clé, l’objet est serré dans l’étau machine et l’arbre est fixé dans le trou de la rainure latérale en tournant la clé et en déplaçant la pince mobile. Il faut veiller à ce que l’objet soit serré dans une position légèrement lâche et à ce que l’arbre soit correctement inséré dans le trou de la rainure.

Lorsque les boulons à barre sont serrés, l’arbre agit comme un point d’appui pour pincer et fixer l’objet. Si le boulon est serré alors que l’arbre n’est coincé que dans le trou de la rainure, cela peut entraîner un dysfonctionnement.

Types d’étaux machines

Les principaux types d’étaux machines sont les suivants :

1. Étaux machines mécaniques

Ils utilisent la force de préhension d’une vis ou d’une poignée pour fixer l’objet. Il s’agit du type du type le plus courant. En principe, ils est actionné manuellement.

2. Étaux machines pneumatiques

Les étaux machines pneumatiques sont des étaux qui utilisent la pression de l’air pour maintenir la pièce à usiner. Ils utilisent la pression de l’air pour ouvrir et fermer l’étau et pour régler la force de serrage, ce qui permet de fixer la pièce rapidement et de manière fiable. Ils conviennent donc à une utilisation où la contamination par l’huile est un problème, dans les lignes d’usinage automatisées et à grande vitesse.

3. Étaux machines hydrauliques

Les étaux machines sont des étaux qui utilisent la pression hydraulique pour maintenir la pièce à usiner. La pression hydraulique est utilisée pour ouvrir et fermer l’étau et pour ajuster la force de serrage, ce qui permet de maintenir la pièce en place en toute sécurité. Ils conviennent donc aux applications nécessitant des forces de serrage élevées et un contrôle précis.

Les étaux machines pneumatiques et hydrauliques nécessitent des circuits pneumatiques et hydrauliques, alors que le tournage de la vis et l’actionnement de la poignée requis pour les étaux mécaniques ne sont pas nécessaires. C’est pourquoi ils sont devenus de plus en plus populaires ces dernières années, en réponse à la tendance à l’économie de main-d’œuvre et à l’automatisation.

Qu’est-ce qu’un disjoncteur ?

Un disjoncteur est un dispositif électrique capable d’interrompre un circuit traversé par un courant accidentel.

Les disjoncteurs pour basse tension comprennent les disjoncteurs de câblage pour la détection des surintensités et les disjoncteurs différentiels pour la détection des courants de fuite. Les disjoncteurs pour la haute tension sont utilisés conjointement avec des relais de protection, car ils ne sont pas équipés pour détecter les courants accidentels.

Utilisations des disjoncteurs

Les disjoncteurs de câblage sont également utilisés comme disjoncteurs de sécurité dans les ménages ordinaires. Un disjoncteur est essentiellement un dispositif qui interrompt un circuit en général, mais les disjoncteurs de câblage installés dans les tableaux de distribution des ménages sont appelés disjoncteurs de sécurité.

L’installation de disjoncteurs a pour but de protéger les circuits et les personnes contre les courants accidentels tels que les courts-circuits et les défauts de mise à la terre. Ils peuvent provoquer des chocs électriques et des incendies et sont donc toujours installés dans les appareils électriques et les tableaux de distribution.

Principe des disjoncteurs

Les disjoncteurs de câblage sont généralement de type électromagnétique thermodynamique, qui utilise la déformation des bimétaux provoquée par les surintensités. Lorsqu’une surintensité circule, le bilame produit de la chaleur et se déforme, ce qui provoque l’arrachement du pêne et l’interruption du circuit.

Les disjoncteurs électromagnétiques thermodynamiques peuvent être rétablis en remettant manuellement le loquet en place après que le bilame se soit refroidi et ait repris sa forme initiale. Les disjoncteurs surveillent le courant dans le circuit et s’interrompent en cas de différence de circulation. En effet, les valeurs de courant entrant et sortant sont égales si le circuit est normalement isolé.

La différence entre les courants sortant et entrant est appelée courant de fuite et est détectée par le champ magnétique du transformateur de courant à phase zéro intégré dans le disjoncteur. Les disjoncteurs à vide sont principalement utilisés comme disjoncteurs pour les tensions élevées. Les disjoncteurs à vide sont des disjoncteurs qui sont désamorcés en appliquant un vide aux parties d’ouverture et de fermeture des contacts.

Lorsqu’un circuit porteur de courant est ouvert, il se produit un phénomène de décharge connu sous le nom d’arc électrique. À haute tension, la décharge de l’arc ne peut pas être interrompue et la zone de contact brûle. L’extinction de la décharge d’arc s’appelle l’extinction, et chaque disjoncteur haute tension possède une fonction qui permet d’éteindre les décharges d’arc à haute tension.

Types de disjoncteurs

Les disjoncteurs qui protègent contre les courants de court-circuit à haute ou très haute tension ont pour fonction d’éteindre les arcs, comme décrit ci-dessus. En fonction de leur mécanisme d’extinction d’arc, les types suivants sont disponibles

1. Disjoncteurs aériens (ACB)

Les disjoncteurs aériens sont généralement utilisés pour les disjoncteurs basse tension, car ils peuvent être étanchés dans l’air sans problème. Les disjoncteurs basse tension courants tels que les disjoncteurs de sécurité entrent dans la catégorie des disjoncteurs aériens.

2. Disjoncteurs à gaz (GCB)

Disjoncteur qui éteint l’arc en pulvérisant un gaz inerte sur les contacts lors de l’ouverture du circuit. Le gaz hexafluorure de soufre (SF6) est utilisé comme gaz inerte, mais comme le SF6 est également un gaz à effet de serre, c’est un disjoncteur qui doit être utilisé avec prudence.

3. Disjoncteurs à huile (OCB)

Ces disjoncteurs utilisent de l’huile isolante pour éteindre les arcs électriques. Ils sont peu utilisés aujourd’hui car leur rigidité diélectrique est inférieure à celle du vide. Dans le passé, des polychlorobiphényles (PCB) et d’autres substances étaient utilisés comme huile isolante, mais la production de PCB est désormais interdite.

4. Disjoncteurs à vide (VCB)

Disjoncteur qui éteint un arc électrique en appliquant un vide aux contacts d’ouverture et de fermeture. Les disjoncteurs à vide constituent le principal type de petits disjoncteurs à haute tension. Ils ont peu d’actionneurs et sont faciles à entretenir.

Autres informations sur les disjoncteurs

Différences entre disjoncteurs et coupe-circuits

Il n’y a pas de différence entre les disjoncteurs et les disjoncteurs. Le mot anglais pour disjoncteur est breaker. Breaker est une abréviation et, en anglais, un disjoncteur est appelé circuit breaker. La traduction littérale est disjoncteur électrique.

Qu’est-ce qu’une pompe centrifuge ?

Une pompe centrifuge est un type de pompe centrifuge dotée d’une roue en forme d’hélice à l’intérieur du corps de pompe. Le corps a une forme de volute et est également connu sous le nom de pompe à volute.

Le liquide pénètre dans la roue par l’orifice d’aspiration central et est propulsé vers l’extérieur à grande vitesse par l’action centrifuge de la rotation. Lorsqu’il traverse la chambre de la volute, il est progressivement décéléré et transformé en pression.

Il existe deux types de pompes centrifuges : les pompes à un étage avec une seule roue et les pompes à plusieurs étages avec deux roues ou plus. Le système multicellulaire augmente la pression à chaque étage et est utilisé lorsque des pressions élevées sont requises.

Utilisations des pompes centrifuges

Les pompes centrifuges sont souvent utilisées lorsqu’un débit élevé et une faible pression sont nécessaires. Elles sont largement utilisées dans les utilisations industrielles telles que le drainage, l’alimentation en eau des chaudières, l’alimentation en eau et les eaux usées, ainsi que dans l’exploitation minière et l’industrie chimique. Elles sont également utilisées dans le secteur agricole, par exemple pour l’irrigation, et pour l’alimentation et la vidange des unités de climatisation.

Les pompes centrifuges sont souvent utilisées pour des solutions dont la concentration volumique de solides dans le liquide est inférieure à 20 % et dont la viscosité est relativement faible. De plus, des formes d’aubes améliorées et des matériaux résistant à l’usure et à la corrosion sont utilisés pour le transport d’eaux boueuses, d’eaux usées, de boues et de mélanges de pulpe, de sable et de gravier, de charbon, etc. Une autre utilisation est le transport de poissons et d’oranges avec de l’eau en réduisant le nombre d’aubes pour augmenter la surface d’écoulement.

Principe des pompes centrifuges

Dans une pompe centrifuge, la force centrifuge transmet au fluide l’énergie de la pression et de la vitesse en faisant tourner une roue dans un corps. Le fluide est ensuite décéléré dans le corps en forme de volute et l’énergie de la vitesse est convertie en énergie de pression. Ce phénomène est connu sous le nom de théorème de Bernoulli.

Les roues sont disponibles sous forme d’écoulement radial, qui sont des surfaces courbes bidimensionnelles où le fluide s’écoule dans la direction radiale, et sous forme d’écoulement mixte, qui sont des surfaces courbes tridimensionnelles passant de la direction axiale à la direction radiale de manière incrémentielle. Il s’agit d’un élément important pour convertir efficacement l’énergie de la vitesse en pression.

L’enveloppe est installée de manière à former une chambre en forme de spirale à l’extérieur de la roue. L’augmentation progressive de la section transversale dans le sens de la rotation ralentit graduellement le fluide à grande vitesse éjecté par la force centrifuge de la roue et augmente la pression (pression statique).

La pression générée par une seule roue est limitée. Si des pressions plus élevées sont nécessaires, une pompe à plusieurs étages est utilisée. Dans une pompe à plusieurs étages, le fluide sortant de la première roue est aspiré dans la deuxième roue pour augmenter encore la pression. Cette opération peut être répétée plusieurs fois pour obtenir une pression plus élevée.

Construction de la pompe

La construction de la pompe est étroitement liée au débit et à la hauteur manométrique et constitue un critère de sélection important lors du choix d’une pompe. Les pompes centrifuges se composent d’une roue et d’une volute, ainsi que d’un arbre, de paliers, d’un accouplement d’entraînement et de raccords d’aspiration et de refoulement, d’un dispositif d’étanchéité de l’arbre et, si nécessaire, d’un manomètre, d’un capteur de pression ou d’un pressostat.

Il existe des pompes dotées d’aubes directrices fixes non rotatives disposées à la périphérie de la roue. Elles sont appelées pompes centrifuges ou pompes à turbine et font partie de la famille des pompes centrifuges. Le mécanisme est similaire à celui d’une pompe centrifuge, mais le fluide sortant de la roue est efficacement ralenti lorsqu’il traverse l’aube directrice, ce qui augmente la pression statique et donc le rendement global.

Autres informations sur les pompes à volute

Pompes centrifuges et cavitation

La pompe étant conçue pour convertir un liquide en pression, des problèmes peuvent survenir si des gaz sont introduits dans la pompe ou s’ils sont générés. L’un de ces problèmes est la cavitation.

La cavitation dans les pompes est un phénomène dans lequel la pression du liquide à l’intérieur de la pompe chute rapidement et le liquide se vaporise rapidement lorsqu’il atteint la pression de vapeur saturante. La cavitation dans les pompes centrifuges se produit lorsque la pression statique du liquide diminue en raison de l’augmentation de la vitesse du liquide entrant dans la roue et que la pression statique près de l’entrée tombe en dessous de la pression de vapeur saturante du liquide.

La cavitation répétée endommage la roue, ce qui entraîne l’érosion par cavitation. Des vibrations et du bruit sont également générés et les performances sont réduites. Cela entraîne une détérioration prématurée et la destruction de l’équipement, non seulement de la pompe centrifuge, mais aussi des tubes et des vannes.

La cavitation peut être évitée en modifiant les conditions de fonctionnement, en réduisant la résistance du côté de l’aspiration et en améliorant la forme et la surface de la roue afin que la pression du fluide ne descende pas en dessous de la pression de vapeur saturée.

Qu’est-ce qu’un système de pipetage automatisé ?

Les systèmes de pipetage automatisés sont des appareils qui distribuent automatiquement.

La distribution est le processus qui consiste à mesurer et à distribuer des liquides (par exemple des échantillons ou des produits chimiques) en quantités fixes. Cette opération peut être effectuée automatiquement, par exemple par un robot, afin de garantir un fonctionnement efficace et précis.

Ils sont également appelés systèmes de distribution automatisée de liquides, systèmes de pipetage automatisés ou stations de travail de distribution.

Utilisations des systèmes de pipetage automatisés

Les systèmes de pipetage automatisés sont utilisés pour économiser du temps et des efforts et éviter les erreurs humaines dans des tâches simples telles que le prélèvement de la quantité requise d’un échantillon de liquide ou de poudre et sa distribution dans le récipient souhaité. Ils sont utilisés dans un large éventail de domaines, notamment la recherche, l’alimentation, la clinique (médicale et de laboratoire) et la découverte de médicaments.

1. Sciences médicales et pharmaceutiques

Les systèmes de pipetage automatisés jouent un rôle important dans les secteurs médical et pharmaceutique. La distribution de médicaments et de réactifs exige la livraison rapide de quantités précises. En raison de leur grande précision et de leur stabilité, les systèmes de pipetage automatisés sont indispensables à la production et à la recherche pharmaceutiques.

2. Chimie et biochimie

Les systèmes de pipetage automatisés sont également largement utilisés dans la recherche en chimie et en biochimie. La distribution précise de quantités infimes de réactifs garantit la fiabilité des résultats des réactions et des analyses. La grande efficacité de travail permet également aux chercheurs de traiter davantage d’échantillons et de mener des expériences plus efficaces.

3. Aliments et boissons

Le processus de production d’aliments et de boissons est également très actif. Ils sont utilisés pour des opérations précises de distribution et de mélange d’ingrédients spécifiques, ce qui permet d’obtenir des produits de qualité constante. De plus, l’accélération des lignes de production et l’automatisation des tâches permettent d’accroître la productivité.

4. Analyse environnementale

L’analyse environnementale nécessite la distribution précise de quantités infimes d’échantillons, par exemple pour tester la qualité de l’eau et les polluants atmosphériques. La grande précision et la reproductibilité des systèmes de pipetage automatisés garantissent des résultats d’analyse exacts.

5. Tests et diagnostics médicaux

Les systèmes de pipetage automatisés sont également indispensables pour les tests et diagnostics médicaux. Lors de la distribution d’échantillons biologiques tels que le sang et l’urine, des quantités précises doivent être délivrées rapidement. De même que dans l’analyse environnementale, un fonctionnement précis élimine les erreurs humaines et les pertes de temps.

Principe des systèmes de pipetage automatisés

Les systèmes de pipetage automatisés fonctionnent grâce à une combinaison de mécanismes et de systèmes de contrôle. D’une manière générale, les systèmes de pipetage automatisés se composent de trois éléments : un récipient pour contenir l’échantillon, des éléments d’approvisionnement tels que des seringues et des tubes pour la distribution, et un ordinateur qui contrôle ces mouvements.

Un système de contrôle est intégré à l’appareil, qui effectue la distribution en fonction de paramètres prédéfinis. Le système de contrôle fonctionne en conjonction avec un mécanisme de mesure de haute précision pour mesurer et contrôler avec exactitude le volume de l’échantillon.

Les moteurs, pompes et autres mécanismes de l’appareil sont activés par les composants d’alimentation de la distribution pour aspirer la quantité requise d’échantillon et la distribuer dans le récipient souhaité. Des vannes et des capteurs sont également utilisés dans ce processus pour contrôler la vitesse de l’échantillon, le débit, etc. Cela garantit que l’opération de distribution est effectuée avec un très haut degré de précision et a un effet exceptionnel sur l’efficacité.

De plus, les systèmes de pipetage automatisés peuvent traiter plusieurs échantillons et plusieurs récipients simultanément. L’instrument est équipé de plusieurs canaux, chacun d’entre eux ayant la capacité de distribuer des échantillons individuellement. Cela permet d’augmenter considérablement l’efficacité du travail en traitant plusieurs échantillons en même temps.

Comment choisir un système de pipetage automatisé ?

Il existe différents types de systèmes de pipetage automatisés, en fonction de leurs performances et de leurs caractéristiques. L’idéal est donc de choisir l’appareil qui convient à votre utilisation.

Les trois principaux points à prendre en compte sont la plage de volumes à distribuer, les caractéristiques de l’échantillon à utiliser, ainsi que la précision et la reproductibilité. Définissez le volume à distribuer et vérifiez la plage que l’instrument peut gérer.

Il est également essentiel de déterminer si l’équipement peut traiter correctement l’échantillon, en tenant compte de sa viscosité, de sa corrosivité, de sa température et d’autres caractéristiques, car l’équipement approprié dépend des caractéristiques de l’échantillon à utiliser. Par conséquent, la performance de l’équipement est vérifiée en se référant aux spécifications du fabricant et aux valeurs d’évaluation pour s’assurer que l’équipement est précis et que les résultats de la distribution sont reproduits de manière cohérente.

Qu’est-ce qu’un concentrateur centrifuge ?

Un concentrateur centrifuge est un appareil qui applique une force centrifuge à un échantillon en solution sous pression réduite afin d’évaporer le solvant et de concentrer l’échantillon.

Il se compose généralement d’une chambre de centrifugation, d’une chambre de refroidissement et d’une unité de décompression.

Utilisations des concentrateurs centrifuges

Les concentrateurs centrifuges ont pour caractéristique d’abaisser le point d’ébullition du solvant dans l’échantillon pendant la concentration et d’appliquer une force centrifuge à l’échantillon pour empêcher l’éjection du solvant et la formation de mousse. Cela signifie que la perte d’échantillon due au chauffage ou à l’ébullition peut être réduite, ce qui convient à la concentration d’échantillons pour la microanalyse lorsque de très petites quantités d’échantillon sont utilisées.

Ils sont utilisés pour concentrer l’ADN, l’ARN et les peptides, et pour préparer d’autres utilisations nécessitant une concentration et un séchage. Ils sont également utilisés dans de nombreux domaines pour la concentration de mélanges de solvants et d’eau, l’analyse de résidus, les enquêtes toxicologiques et la criminalistique, la chimie combinatoire, l’analyse alimentaire et l’analyse environnementale.

Principe des concentrateurs centrifuges

Les concentrateurs centrifuges utilisés pour la microanalyse et d’autres utilisations se caractérisent par l’utilisation des “trois états de la matière” pour concentrer les échantillons. Plus précisément, le solvant contenu dans l’échantillon est évaporé sous pression réduite à une température inférieure à celle des conditions atmosphériques, vaporisé et collecté, et l’échantillon est concentré en réduisant la quantité de solvant dans l’échantillon. Par conséquent, la configuration minimale requise pour un concentrateur centrifuge est une chambre centrifuge, une chambre de refroidissement et un dispositif de réduction de la pression tel qu’une pompe à vide.

Dans les concentrateurs centrifuges, la chambre centrifuge est dépressurisée par un dispositif de décompression pendant que l’échantillon liquide est placé dans la chambre centrifuge. Sous pression réduite, le point d’ébullition de la substance est abaissé et, par conséquent, le point d’ébullition du solvant contenu dans l’échantillon dans la chambre de centrifugation est abaissé. L’évaporation du solvant est donc possible à des températures plus basses que dans les conditions atmosphériques.

Le solvant évaporé passe dans la chambre de refroidissement, où il est refroidi et recueilli. À ce stade, l’échantillon est chauffé, ce qui favorise l’évaporation du solvant et empêche la congélation du solvant qui se produit lors de la dépressurisation. La pression à la surface de l’échantillon dans la chambre de centrifugation est la même que dans la chambre de centrifugation dépressurisée. La force centrifuge appliquée à l’échantillon dans le concentrateur centrifuge crée un gradient de pression à l’intérieur de l’échantillon, où plus l’échantillon est profond, plus la pression est élevée.

Par conséquent, si la pression dans la chambre centrifuge est bien contrôlée, seule la surface de l’échantillon a un point d’ébullition sous pression réduite et seule la surface bout sans faire bouillir l’intérieur de l’échantillon, évitant ainsi l’ébullition eutectique, où l’intérieur bout.

Autres informations sur les concentrateurs centrifuges

1. Concentration des boues par les concentrateurs centrifuges

Les concentrateurs centrifuges sont principalement utilisés dans des domaines tels que la microanalyse, mais depuis quelques années, ils sont également utilisés dans le traitement des boues d’épuration. Parmi les boues d’épuration, les boues du premier bassin de décantation se déposent facilement et peuvent être aisément épaissies par décantation gravitaire.

Cependant, les boues du dernier bassin de sédimentation (en particulier les boues excédentaires) ne se déposent pas facilement, ce qui rend difficile la concentration des boues par décantation par gravité. Par conséquent, les concentrateurs centrifuges sont utilisés comme un type de méthode d’épaississement mécanique des boues (méthode d’épaississement mécanique). Les méthodes d’épaississement mécanique comprennent également les épaississeurs flottants à pression atmosphérique et les épaississeurs à bande filtrante.

2. Structure et fonctionnement des concentrateurs centrifuges pour l’épaississement des boues

Les concentrateurs centrifuges pour l’épaississement des boues épaississent les boues excédentaires par la force centrifuge. Aucune dépressurisation n’est alors effectuée. Les concentrateurs centrifuges pour l’épaississement des boues ont une structure dans laquelle le cylindre extérieur et le cylindre intérieur avec vis tournent autour du tuyau d’alimentation en boues tout en maintenant une différence de rotation constante entre eux.

Cette différence de rotation est fixée, par exemple, entre trois et huit tours, le cylindre intérieur avec la vis tournant légèrement plus lentement. La boue est d’abord introduite dans le cylindre extérieur par le tuyau d’alimentation en boue du concentrateur centrifuge. Avant que la boue ne soit introduite dans le concentrateur centrifuge, des floculants ou d’autres agents sont généralement ajoutés.

Le cylindre extérieur tourne à grande vitesse et la boue est soumise à la force centrifuge, ce qui provoque une sédimentation et une séparation dues à la différence de gravité spécifique entre l’eau et les solides, entraînant l’accumulation de boues épaissies dans le cylindre extérieur. À ce stade, il y a une différence de rotation entre les cylindres intérieur et extérieur, le cylindre intérieur tournant légèrement plus lentement, de sorte que la boue concentrée déposée est raclée et expulsée par une vis fixée au cylindre intérieur et évacuée.

Ce type de concentrateur centrifuge peut, par exemple, être utilisé pour épaissir des boues ayant une concentration de 1 % ou moins jusqu’à une concentration de 4 à 6 %.