Sonde à résistance principes de base

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2 Sonde à résistance principes de base Une Pt100 n est rien d autre qu une résistance dont la valeur change en fonction de l évolution de la température Une Pt100 est une PTC, une résistance avec un Coefficient de température positif Augmentation de la température augmentation de la valeur de résistance Les PT 500 et PT 1000 ont des caractéristiques similaires

3 Les Sondes à résistance aussi appelées RTD ( Resistance Temperature Devices ) Pt100 Pt signifie Platine 100 signifie 100 Ohm à 0 C ( 138,5 Ohm à 100 C ) selon DIN EN ( IEC ) classes de précision sont disponibles à certains points fixes selon DIN EN ( IEC ) 60751: Class A (à 0 C, erreur max. ± 0,15 C / 0,06 Ohm) Class B (à 0 C, erreur max. ± 0,3 C / 0,12 Ohm)

4 RTD concepts et applications Capteur en verre : de -50 à +500 C Capteur céramique de -250 à +600 C Capteur couche mince de -50 à +600 C Capteur feuille (flexible) de -70 à +200 C

5 Câblage des Sondes à résistance Des fils de cuivre standard sont utilisés selon 3 méthodes de câblage : 2 fils bon marché, mais précision moyenne 3 fils prix intermédiaire, bonne précision 4 fils cher, mais très bonne précision

6 Câblage des Sondes à résistance 2 fils R L1 Pt100 Exemple: Longueur du câble : 100m Section : 0,5mm² (40 Ohm/1000 m) 40 Ohm 2 * R line = 2 * 100 m * = 8 Ohm 1000 m Erreur induite d env. 20 C (!) R L2

7 Câblage des Sondes à résistance 3 fils R L1 Si la Pt100 est câblée en 3 fils, l erreur dûe aux résistances de ligne est minimisée. Pt100 R L2 Ceci fonctionne uniquement si les 3 fils ont la même résistance. R L3 Longueur max des fils : 30 à 50 m (cela dépend de la section et de la qualité des fils)

8 Câblage des Sondes à résistance 4 fils R L1 Pt100 R L2 La résistance des fils est totalement compensée. Longueur max des fils : 1000 m et plus R L3 R L4

9 Câblage des Sondes à résistance 1 x Pt 100, 2 fils 1 x Pt 100, 3 fils 1 x Pt 100, 4 fils rouge blanc rouge blanc rouge blanc rouge blanc rouge rouge rouge rouge rouge rouge blanc blanc blanc blanc

10 Thermocouple : principes de base Thermocouple : 2 fils métalliques de métaux et alliages différents soudés en un point. L effet thermoélectrique du thermocouple permet le mesure d une température par le biais d une tension thermique, laquelle dépend de la différence de température entre le point de mesure et les bornes de connexion (le thermocouple ne mesure donc pas une température absolue). Illustration de principe d une mesure de température à l aide d un thermocouple

11 Thermocouple : principes de base Il y a différent types de thermocouples avec des caractéristiques physiques différentes selon IEC 584 ( DIN EN ). Il existe 2 classes de précision : Classe 1 : précision accrue Classe 2 : précision standard

12 Thermocouples - types et étendues Type Matériau Classe Erreur limite (+ / -) 1) Plage de température liée à l erreur limite Erreur limite selon J Fe-CuNi 1 2 1,5 C ou 0,0040 * ItI 2,5 C ou 0,0075 * ItI - 40 C à C - 40 C à C K NiCr-Ni 1 2 1,5 C ou 0,0040 * ItI 2,5 C ou 0,0075 * ItI - 40 C à C - 40 C à C N E T NiCrSi-NiSi NiCr-CuNi Cu-CuNi ,5 C ou 0,0040 * ItI 2,5 C ou 0,0075 * ItI 1,5 C ou 0,0040 * ItI 2,5 C ou 0,0075 * ItI 0,5 C ou 0,0040 * ItI 1,0 C ou 0,0075 * ItI - 40 C à C - 40 C à C - 40 C à C - 40 C à C IEC 584 2ème partie 1) Pour chaque classe, 2 valeurs sont indiquées ; la plus élevée est l erreur limite valable S Pt10%Rh-Pt 1 2 1,0 C ou [1 + (t ) * 0,003] C 1,5 C ou 0,0025 * ItI 0 C à C 0 C à C R Pt13%Rh-Pt 1 2 1,0 C ou [1 + (t ) * 0,003] C 1,5 C ou 0,0025 * ItI 0 C à C 0 C à C B Pt30%Rh-Pt6%Rh ,5 C ou 0,0025 * ItI 4 C ou 0,005 * ItI C à C C à C L Fe-CuNi 3,0 C ou 0,0075 * ItI + 50 C à C DIN U Cu-CuNi 3,0 C ou 0,0075 * ItI + 50 C à C

13 Thermocouple : principes de base Point de mesure isolé Point chaud isolé de la gaine extérieure Thermocouple Point chaud Gaine extérieure Poudre isolante Point chaud non isolé de la gaine extérieure Thermocouple Point chaud Gaine extérieure Poudre isolante

14 Thermocouple : principes de base Thermocouple avec doigt de gant céramique Concept : - tube de protection en céramique - Avec ou sans tube intérieur

15 Câblage des thermocouples Thermocouple NiCr-Ni TProcess TSoudure froide Autres thermocouples NiCr-Cu Ni-Cu NiCr U NiCr/Cu Cu U NiCr/Ni U Ni/Cu Ni Soudure chaude Soudure froide Cu U total = U NiCr/Cu + U NiCr/Ni + U Ni/Cu U total La tension U total est la somme de tous les thermocouples de la chaîne et illustre la valeur de tension de la différence de température entre la soudure chaude et la soudure froide.

16 RTD - avantages et inconvénients Avantages : - Signal linéaire - Stabilité - Pas de câble spécial - Plus précis qu un thermocouple - Répétabilité Inconvénients : - Plage limité de C à 600 C - Temps de réponse - Alimentation requise - Plus cher qu un thermocouple - Moins robuste qu un thermocouple

17 Thermocouples - avantages et inconvénients Avantages : - Pas cher - Temps de réponse - Robuste - Auto-alimenté - Plage de C à 2300 C ( WIKA: C) - Petit diamètre ( 0.25 mm ) - Mesure Multi-points Inconvénients : - Non linéaire - Signal faible - Câble spécial - Précision se dégradant dans le temps - Faible sensibilité

18 Utilisation d une PT100 Une PT100 devrait être utilisée Si une haute précision est requise... Si la température à mesurer est < 400 C... S il n y a pas de contrainte de temps de réponse... S il n y a pas de contraintes de chocs et/ou de vibrations... Si l on veut éviter les perturbations électriques éventuelles liées à l utilisation d un thermocouple (moins de risques d erreurs de mesure)

19 Utilisation d un thermocouple Un thermocouple devrait être utilisé... Si la température à mesurer est > 400 C... Si un temps de réponse rapide est requis... S il y a des contraintes dimensionnelles au niveau de la sonde :. diamètre (< 1 mm ). Longueur... S il y a des contraintes de chocs et/ou de vibrations

20 Composants d une sonde de température Transmetteur Tête de raccordement Sonde à résistance (fil MI) Raccord Process Elément de mesure (interchangeable ou non) Thermocouple (design standard) gaine

21 Montage d un transmetteur de température a) Côut bas b) Meilleur découplage thermique, manipulation facilitée en cas d intervention

22 Définition d une sonde Le capteur RTD - capteur : Pt100? - nombre capteur : 1? 2? - nombre fils : 2? 3? 4? - classe : B? A? Thermocouple - type TC : K? J? - nombre capteur : 1? 2? - Classe : 2? 1? - Soudure chaude : isolée? Non isoléé

23 Définition d une sonde La sonde à câble/connecteur - exécution ATEX? -gaine: x L (filetage inclus) - raccord - type câble (contraintes temp.) - longueur câble - connecteur? à tête - exécution ATEX? - élément interchangeable? - sans gaine? ( TR200/TC200) - extension? ( x l) - gaine : x L (filetage inclus) - raccord - type tête, presse-étoupe - convertisseur (configuration)

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