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La conductivité électrique au service de l’environnement

Conception d’un capteur de conductivité sans contact galvanique utilisé pour le traitement de déchets liquides industriels

 

Défis

Notre client est un fabricant nord-américain de systèmes de réduction chimique et de récupération des métaux dissous dans les liquides. Ses systèmes sont utilisés dans différents secteurs et industries, pour des applications telles que l’imagerie médicale (rayons X), la conduite d’essais non destructifs, le développement de photos ou encore la production de cartes de circuits imprimés.

L’un des systèmes proposés par notre client consistait à dégrader le métal contenu dans certains solvants utilisés pour des opérations de gravure, puis à recycler les liquides utilisés. Pour y parvenir, l’entreprise devait pouvoir mesurer la conductivité des liquides avant et après le recyclage, afin de mesurer la qualité de la récupération. Elle a alors sollicité Cysca Technologies pour concevoir un capteur, capable de détecter la conductivité des différents liquides utilisés, et ce, sans contact galvanique.

 

Solutions

Les liquides, une fois recyclés, présentent des niveaux de conductivité très faible, ce qui fait toute la difficulté de la prise de la mesure. L’approche utilisée par Cysca consiste en un principe de démodulation synchrone semblable à ce qui est utilisé en communication radio.

Pour y parvenir, l’équipe de Cysca a utilisé deux noyaux magnétiques chacun bobiné avec du fil de cuivre et chaque noyau séparés par quelques millimètres, le tout imprégné de silicone ou d’époxy afin d’obtenir une isolation galvanique. Ce montage crée alors un transformateur mal couplé. Lorsque le bobinage du noyau primaire est excité par une tension alternative, un flux magnétique apparaît. Une portion de ce flux est couplée au noyau secondaire et produit alors une tension alternative au bobinage du noyau secondaire. Le flux magnétique couplé entre les deux noyaux est alors influencé par la conductivité du liquide, ce qui fait que la tension mesurée au secondaire varie selon le niveau de conductivité du liquide. Une problématique est que la tension mesurée est très faible et est masquée par le bruit. Pour discriminer le bruit du signal à mesurer, nous avons donc implémenté un démodulateur synchrone suivi d’une série de filtres passe-bas et de décimateurs de façon similaire à ce qui est fait en radio.

Ce système a été réalisé à l’aide d’un processeur de traitement numérique sur lequel les algorithmes ont été implémentés.

 

Résultats

Une fois le capteur conçu, la phase de test a été conduite en étroite collaboration avec le client afin de valider l’efficacité du capteur pour différents liquides qui avaient des niveaux de conductivité contrôlés.

Ce projet constituait une première pour nos équipes et a contribué à faire évoluer nos connaissances en matière de traitement de signal. La conception du capteur sans contact a pleinement répondu aux besoins d’affaires de notre client, qui a ainsi pu mettre en marché de nouveaux procédés au moyen d’une solution éprouvée de mesure de la conductivité.

 

Services et secteurs du projet

Conception électronique

Ingénierie logicielle

Équipements médicaux, industriels, photographie et impression

Environnement (recyclage et traitements écologiques)

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