VIASComment la simulation a façonné l'avenir de la validation des appareils de mesure de l'alcoolémie

En bref

Afin d’évaluer la faisabilité technique et financière de sa machine de validation des alcootests de nouvelle génération, l’institut VIAS a fait appel à CTRL Engineering.
Nous avons mené une étude préliminaire numérique des performances du système à l’aide de MATLAB® et Simulink®, en nous concentrant sur la stabilité de la concentration d’alcool, le contrôle thermique et le débit d’air programmable.

“CTRL Engineering’s simulation insights turned our biggest unknowns into clear, actionable data, letting us commit to the new validation bench with certainty. ⚙️🏆 »
R&D Lead, VIAS Institute

Le défi : allier précision, contrôle et répétabilité

Le système de validation envisagé devait fonctionner dans des conditions réalistes, en effectuant un grand nombre de tests d’alcoolémie par jour tout en maintenant les paramètres critiques dans des tolérances strictes. La loi belge, telle que définie dans l’arrêté royal, stipule que l’air et l’eau doivent être fournis à une température exacte de 34 °C. Il s’agit d’une exigence légale, qui est satisfaite grâce à l’utilisation d’un nouveau système de libération d’alcool à plusieurs chambres combiné à un circuit thermique en boucle fermée. La marge d’erreur est de ±0,2 °C.

Le débit d’air devait également être entièrement programmable, avec des profils de débit dynamiques et une large plage de fonctionnement. La combinaison de ces exigences thermiques, fluidiques et chimiques rendait indispensable la validation de la conception à un stade précoce. Sans simulation, des défauts critiques ne pouvaient apparaître qu’au cours du prototypage ou de l’intégration en laboratoire, entraînant des retards, des dépassements de budget ou des risques de non-conformité.

Notre approche : simuler d’abord pour concevoir en toute confiance

CTRL Engineering a relevé ce défi grâce à un processus d’ingénierie des systèmes basé sur des modèles, traduisant chaque sous-système en un modèle de simulation capable de prédire le comportement réel avant tout développement matériel. Le système de libération d’alcool a été modélisé pour simuler le comportement de la concentration sur un grand nombre de cycles d’essai. Les résultats ont démontré qu’un rendement stable pouvait être obtenu au fil du temps, bien dans les limites des tolérances définies.

Parallèlement, un modèle thermique a été construit pour simuler le fonctionnement de la boucle de chauffage afin d’amener le système de la température ambiante à 34 °C à l’aide d’une source d’alimentation de 3 kW régulée par une commande PWM. Le modèle a confirmé que cette température cible pouvait être maintenue dans une plage de ±0,1 °C, ce qui permettait d’obtenir des conditions d’essai très cohérentes. Ce niveau de stabilité est essentiel pour un environnement de laboratoire fonctionnant sous l’accréditation ISO 17025, où l’incertitude et la répétabilité des mesures sont des facteurs de conception essentiels.

Enfin, le système pneumatique a été analysé afin d’évaluer la précision avec laquelle le débit d’air pouvait être contrôlé sur des profils de rampe dynamiques à l’aide de vannes solénoïdes et de régulateurs de débit. Tous les résultats de la simulation ont été combinés dans une évaluation financière qui a établi un lien entre les décisions techniques et le retour sur investissement, ce qui a permis de justifier l’investissement bien avant de passer à la phase matérielle.

Résultats : réduction des risques, clarification accrue

L’étude basée sur la simulation a confirmé la validité technique du concept et démontré que le système pouvait répondre à toutes les exigences fonctionnelles clés tout en respectant les normes de qualité du laboratoire. L’analyse a donné à VIAS l’assurance nécessaire dans trois domaines critiques : un processus de libération d’alcool stable et prévisible, un contrôle fiable de la température et une dynamique de débit d’air reproductible. En relevant ces défis de manière précoce et virtuelle, les risques généralement associés au prototypage physique ont été considérablement réduits.

Pourquoi est-ce important pour vous ?

Dans les systèmes complexes où convergent la régulation de la température, le contrôle du flux d’air et les processus chimiques, la simulation offre un moyen puissant de réduire les risques liés aux développements complexes. Au lieu de découvrir les problèmes lors du prototypage, les ingénieurs peuvent explorer des solutions dès le début, prendre des décisions éclairées et aller de l’avant avec plus de confiance.

En choisissant CTRL Engineering comme partenaire de simulation, vous bénéficierez de notre expertise avancée en modélisation dans MATLAB et Simulink, combinée à des informations claires et pertinentes pour votre activité. Que vous validiez un concept unique ou planifiiez une série de machines de qualité laboratoire, notre approche axée sur le numérique accélère le développement et augmente la certitude bien avant la construction du premier composant.