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N°3 - Les sondes de température passive - niv 5 à 4

N°3 - Les sondes de température passive - niv 5 à 4

Le terme sonde désigne l’ensemble formé par un capteur (ou détecteur, ou élément sensible) et le boîtier qui l’abrite. Cette terminologie est en usage chez les fabricants de matériel de régulation, mais n’est pas universelle. Certains constructeurs de régulation industrielle désignent cet ensemble par le terme « capteur ».

Question

Q1 : Lorsque l’élément sensible d’une sonde manifeste des signes de défaillance, allez-vous commander systématiquement une nouvelle sonde ou une partie seulement?

Si le constructeur propose l’élément sensible dans son catalogue, il n’est pas nécessaire de commander une nouvelle sonde, mais seulement l’élément sensible.
On pourra l’installer dans le boitier de la sonde qu’il n’aura peut-être pas été nécessaire de démonter.

Le principe de mesure de température le plus courant consiste à employer un élément sensible passif, ainsi désigné parce qu’il s’agit d’une simple résistance électrique. Cet élément sensible est relié au régulateur qui comporte un circuit électronique capable d’interpréter la valeur de la résistance ohmique.

Dans un paragraphe ultérieur, on envisagera les « sondes actives », ce sont des sondes qui délivrent un signal actif (tension ou courant) directement exploitable par le régulateur.

Les sondes passives se déclinent en deux catégories principales : les résistances métalliques d’une part, les thermistances d’autre part.

Une résistance métallique est un fil métallique fin, qui, comme tout métal, a la propriété de voir sa résistance électrique augmenter avec la température. Voici une courbe montrant l’évolution de la résistance en ohms Ω) d’une résistance métallique en fonction de la température :

On s’aperçoit qu’effectivement, la résistance croît avec la température.

Question

Q2 : Selon le graphique ci-dessus, quelle est la résistance de l’élément sensible à 0 [°C], 25 [°C], 50 [°C] ?

A 0 [°C], la résistance vaut 1000 [Ω]
A 25 [°C], la résistance vaut 1100 [Ω]
A 50 [°C], la résistance vaut 1200 [Ω]

A 0 [°C], la résistance vaut donc 1000 [Ω].
C’est une caractéristique essentielle, qui sert à la désignation de l’élément :
On parle d’une sonde « Pt1000 » ce qui signifie : élément (de platine comme Pt) et qu’elle présente une résistance de 1000 [Ω] à 0 [°C].

Question

Q3 : Que signifie Pt100?

« Pt100 » signifie que l’élément sensible est en platine et présente une résistance de 100 [Ω] à 0 [°C].

Question

Q4 : Que signifie Ni1000 ?

« Ni1000 » signifie que l’élément sensible est en nickel et présente une résistance de 1000 [Ω] à 0 [°C].

Ces éléments sensibles sont normalisés, de sorte qu’il est, sous certaines réserves que nous étudierons dans un autre dossier, possible de combiner sans problème des sondes de marques différentes.

Certains régulateurs, ou, plus fréquemment, certaines unités de traitement local (UTL) acceptent plusieurs types d’éléments sensibles, aussi bien à base de platine que de nickel. Il est utile de s’assurer de cette compatibilité dans le cadre d’une rénovation d’un parc d’automates, pour ne pas avoir à changer toutes les sondes.

Si l’élément sensible en lui-même est capable de mesurer des températures très différentes, l’étendue de la plage de mesure d’une sonde est restreinte par le constructeur, notamment en raison des limites de température que peut supporter le boîtier.

Question

Q5 : Pour la sonde Pt1000 que nous avons étudiée plus haut nous avons constaté :
Qu'à 0 [°C], la résistance vaut 1000 [Ω]
Qu'à 25 [°C], la résistance vaut 1100 [Ω]
Quelle est la variation de cette sonde en [Ω/K], c’est-à-dire en ohms par degré d’écart ?

On constate qu’une variation de 25 [°C] entraîne une variation de la résistance de 100 [Ω], soit de 4 [Ω/K]

Question

Q6 : Pour la sonde Pt1000 que nous avons étudiée plus haut nous avons constaté :
Qu'à 0 [°C], la résistance vaut 1000 [Ω].
Qu'à 50 [°C], la résistance vaut 1200 [Ω].
Quelle est la variation de cette sonde en [Ω/K]?

On constate qu’une variation de 50 [°C] entraîne une variation de la résistance vaut de 100 [Ω], soit comme dans l’exercice précédent de 4 [Ω/K].

En première approche, on peut considérer que cette variation est linéaire (variation constante de 4 [Ω/K], quelque soit la température mesurée), mais nous verrons dans un autre dossier que ce n’est pas tout à fait le cas.

La variation ohmique de la résistance de la sonde en [Ω/K] est appelée sensibilité de la sonde.
Elle n’est évidemment pas toujours de 4 [Ω/K] comme déterminé dans les exercices précédents, cela dépend notamment du matériau constitutif de la résistance.