Les capteurs de température
La température est un paramètre important dans les processus industriels. Différentes technologies sont employées pour mesurer la température selon de l'étendue et la précision désirée.
Les thermostats donnent une information binaire qui dépend d'un seuil de température. Ils sont utilisés comme éléments de commande ou de sécurité dans des installations simples. Les thermostats sont basés sur l'utilisation de bilame.
Un bilame est l'assemblage de deux lames de métaux ayant des coefficients de dilation très différents, cet assemblage se déforme sous l'action de la température. Cette lame est conçue de manière à se déformer brusquement à une température précise, ce changement de forme actionne un contact électrique.
Les thermostats sont utilisés comme éléments de sécurité pour éviter la surchauffe de moteur (Klixon) ou le gel d'échangeurs de chaleur.
Les capteurs de température à résistance donnent un signal proportionnel à la température. Ces éléments sont fragiles et doivent être protégés par une encapsulation construit de manière à assurer le meilleur transfert thermique entre le procédé et la sonde.
On utilise la variation de la résistivité en fonction de la température.
Le capteur est constitué d'un fil (ou d'un film) métallique, la résistance du capteur est mesurée par un circuit électronique qui effectue la linéarisation et donne un signal proportionnel à la température.
Les métaux les plus couramment utilisés sont :
• Le platine (Pt), étendue de mesure -290..1100 °C, pour les applications industrielles. La valeur de la résistance d'un capteur au platine est approximée par la formule :
R = R0 ⋅ (1 + 3,908 10-3 T – 5,802 10-7 T2)
avec R0 = résistance du capteur à 0 °C (généralement 100Ω, 500Ω ou 1000Ω)
et T température du capteur en °C.
• Le nickel (Ni), étendue de mesure -60...180 °C, technique du bâtiment.
La sonde la plus couramment employée est la sonde Pt100 au platine.
Les thermocouples sont utilisés principalement dans l'industrie car ils sont très précis et moins délicats que les capteurs à résistance mais ils nécessitent l'utilisation de câbles et de bornes spéciales pour leurs raccordements.
Le thermocouple est constitué de deux conducteurs de métaux différents raccordés à l'une de leurs extrémités. Lorsque la jonction est chauffée il apparaît une tension aux bornes des conducteurs.
Cette tension dépend de la température et de la nature des conducteurs. Les thermocouples sont normalisés, les types les plus courants sont :
