La température est l'un des paramètres physiques les plus importants. Il est important de la mesurer et de la contrôler, tant dans la vie quotidienne que dans la production. Il existe de nombreux appareils spéciaux disponibles à cet effet. Le thermomètre à résistance est l'un des instruments les plus courants et les plus utilisés dans les domaines scientifique et industriel. Aujourd'hui, nous allons expliquer ce qu'est un thermomètre à résistance, ses avantages et ses inconvénients, et comprendre les différents modèles.
Contenu
Domaine d'application
Un thermomètre à résistance - Un thermomètre à résistance est un dispositif permettant de mesurer la température des milieux solides, liquides et gazeux. Il est également utilisé pour mesurer la température des solides en vrac.
Leur place thermomètre à résistance se trouve dans la production de gaz et de pétrole, la métallurgie, l'énergie, les services publics et de nombreuses autres industries.
IMPORTANT ! Les thermomètres à résistance peuvent être utilisés dans des milieux neutres ou agressifs. Cela contribue à l'utilisation généralisée de l'instrument dans l'industrie chimique.
Veuillez noter ! Pour mesurer la température dans l'industrie, on utilise également des thermocouples. Pour en savoir plus, consultez la rubrique dans notre article sur les thermocouples.
Les types de capteurs et leurs spécifications
La mesure de la température avec un thermomètre à résistance s'effectue à l'aide d'un ou de plusieurs éléments de détection à résistance et en connectant filsCeux-ci sont encapsulés dans un boîtier de protection.
Les RTD sont classés en fonction du type d'élément sensible.
Thermomètre à résistance métallique selon GOST 6651-2009
Selon GOST 6651-2009 Il existe un groupe de thermomètres à résistance métallique, à savoir les TS, dont l'élément sensible est une petite résistance en fil ou en film métallique.
Jauges de température en platine
Les RTD en platine sont considérés comme les plus courants des autres types, ils sont donc souvent installés pour surveiller des paramètres importants. La plage de mesure de la température est De -200 °C à 650 °C. La courbe caractéristique est proche d'une fonction linéaire. L'un des types les plus courants est Pt100 (Pt signifie platine, 100 signifie 100 ohms à 0 °C.).
IMPORTANT ! Le principal inconvénient de ce dispositif est son coût élevé dû à l'utilisation d'un métal précieux dans la composition.
Thermomètres à résistance de nickel
Les thermomètres à résistance de nickel ne sont pratiquement jamais utilisés en production en raison de leur plage de température étroite (de -60 °C à 180 °C) et la complexité de l'opération, mais il faut noter qu'ils ont le plus haut coefficient de température de 0,00617 °С-1.
Ces capteurs étaient auparavant utilisés dans la construction navale, mais ils ont été remplacés par des capteurs de température en platine dans cette industrie.
Capteurs de cuivre (TCM)
Les capteurs en cuivre semblent avoir une plage de détection encore plus étroite que les capteurs en nickel (uniquement de -50 °C à 170 °C), mais ils sont néanmoins le type de capteur le plus populaire.
Le secret est le faible coût de possession. Les éléments de détection en cuivre sont d'une utilisation simple et sans prétention, et sont excellents pour mesurer les basses températures ou les paramètres connexes tels que la température de l'air en atelier.
Toutefois, la durée de vie d'un tel dispositif est courte et le coût moyen d'une sonde de température en cuivre n'est pas trop élevé (environ 1 000 roubles).
Résistances thermiques
Les thermorésistances sont des thermomètres à résistance, dont l'élément sensible est constitué d'un semi-conducteur. Il peut s'agir d'un oxyde, d'un halogénure ou d'une autre substance ayant des propriétés amphotères.
L'avantage de ce dispositif est non seulement son coefficient de température élevé, mais aussi la possibilité de mouler le futur produit dans n'importe quelle forme (des tubes fins à plusieurs microns de long). En général, les thermistances sont conçues pour mesurer des températures entre -100 °C et +200 °C..
On distingue deux types de thermistances :
- Thermistances - ont un coefficient de température de résistance négatif, c'est-à-dire que lorsque la température augmente, la résistance diminue ;
- poseurs - ont un coefficient de température de résistance positif, c'est-à-dire qu'avec l'augmentation de la température, la résistance augmente également.
Tables d'étalonnage pour les thermomètres à résistance
Les tableaux de graduation sont une grille de synthèse à partir de laquelle on peut facilement déterminer à quelle température un thermomètre aura une certaine résistance. Ces tableaux aident le technicien en instrumentation à estimer la valeur de la température mesurée à partir d'une certaine valeur de résistance.
Dans ce tableau, il existe des désignations spéciales de RTD. Vous pouvez les voir sur la ligne supérieure. Le chiffre indique la valeur de la résistance de la sonde à 0°C et la lettre le métal dont elle est constituée.
La désignation du métal est utilisée :
- P ou Pt - platine
- М - cuivre ;
- N - nickel.
Par exemple, 50M est un TC en cuivre, avec une résistance de 50 ohms à 0 °C.
Vous trouverez ci-dessous un fragment du tableau de graduation du thermomètre.
| 50M (Ohm) | 100M (Ohm) | 50P (Ohm) | 100P (Ohm) | 500P (Ohm) | |
|---|---|---|---|---|---|
| -50 °С | 39.3 | 78.6 | 40.01 | 80.01 | 401.57 |
| 0 °С | 50 | 100 | 50 | 100 | 500 |
| 50 °С | 60.7 | 121.4 | 59.7 | 119.4 | 1193.95 |
| 100 °С | 71.4 | 142.8 | 69.25 | 138.5 | 1385 |
| 150 °С | 82.1 | 164.2 | 78.66 | 157.31 | 1573.15 |
Classe de tolérance
La classe de tolérance ne doit pas être confondue avec la classe de précision. Avec un thermomètre, nous ne mesurons pas directement et ne voyons pas le résultat de la mesure, mais nous transmettons la valeur de la résistance correspondant à la température réelle aux barrières ou aux instruments secondaires. C'est pourquoi un nouveau terme a été introduit.
La classe de tolérance est la différence entre la température corporelle réelle et la température mesurée.
Il existe 4 classes de précision de CT (Classes de précision, des plus précises aux plus incertaines.):
- AA ;
- А ;
- B ;
- С.
Voici un extrait du tableau des classes de tolérance, la version complète se trouve sur le site suivant GOST 6651-2009.
| Classe de précision | Tolérance, °C | Plage de température, °C | ||
|---|---|---|---|---|
| Cuivre TS | Platinum TS | Nickel TS | ||
| AA | ±(0,1 + 0,0017 |t|) | - | 50 °C à +250 °C | - |
| А | ±(0,15+0,002 |t|) | de -50 °C à +120 °C | 100 °C à +450 °C | - |
| В | ± (0,3 + 0,005 |t|) | de -50 °C à +200 °C | De -195 °C à +650 °C | - |
| С | ±(0,6 + 0,01 |t|) | -180 °C à +200 °C | De -195 °C à +650 °C | De -60 °C à +180 °C |
schéma de câblage
Pour connaître la valeur de la résistance, il faut la mesurer. Cela peut être fait en l'incorporant dans un circuit de mesure. En général, 3 circuits différents sont utilisés, chacun se distinguant par le nombre de fils et la précision de la mesure obtenue :
- Circuit à 2 fils. Il contient le nombre minimal de fils et constitue donc l'option la plus économique. Cependant, en optant pour ce circuit, on n'obtient pas une précision optimale : la résistance du thermomètre s'ajoute à la résistance des fils utilisés, ce qui introduit une erreur qui dépend de la longueur des fils. Dans l'industrie, un tel système est rarement utilisé. Il n'est utilisé que pour les mesures où la précision n'est pas importante et où la sonde est située à proximité du transducteur secondaire. Circuit à 2 fils illustré sur la photo de gauche.
- Circuit à 3 fils. Contrairement à la version précédente, un fil supplémentaire est ajouté ici, court-circuité à l'un des deux autres fils de mesure. Son objectif principal est de est d'être capable d'obtenir la résistance des fils connectés et soustraire cette valeur (compenser) à partir de la valeur mesurée du capteur. Le dispositif secondaire, outre la mesure de base, mesure en outre la résistance entre les fils fermés, ce qui permet d'obtenir la valeur de la résistance des fils de connexion entre le capteur et la barrière ou le dispositif secondaire. Comme les fils sont fermés, cette valeur devrait être nulle, mais en fait, en raison de la grande longueur des fils, cette valeur peut atteindre plusieurs ohms. Cette erreur est ensuite soustraite de la valeur mesurée, ce qui permet d'obtenir une lecture plus précise en compensant la résistance des fils. Cette connexion est utilisée dans la plupart des cas, car elle constitue un compromis entre la précision requise et un prix acceptable. Circuit à 3 fils est illustré dans le dessin central.
- Circuit à 4 fils. Le but est le même que pour le circuit à 3 fils, mais la compensation d'erreur est donnée aux deux fils de mesure. Dans un circuit à trois fils, la valeur de la résistance des deux fils de test est supposée être la même, mais la valeur réelle peut différer légèrement. En ajoutant un quatrième fil supplémentaire dans un circuit à quatre fils (court-circuité au deuxième fil de mesure), il est possible d'obtenir sa valeur de résistance séparément et de compenser presque entièrement la résistance des fils. Cependant, ce circuit est plus coûteux car un quatrième conducteur est nécessaire. Il doit donc être utilisé dans les entreprises disposant de fonds suffisants ou pour des applications de mesure nécessitant une plus grande précision. Le schéma de connexion à 4 fils vous pouvez voir sur la photo de droite.
Veuillez noter ! La Pt1000 a déjà une résistance de 1000 ohms à zéro degré. On peut les voir, par exemple, sur un tuyau de vapeur, où la température mesurée est de 100-160 °C, ce qui correspond à environ 1400-1600 ohms. La résistance des fils, en fonction de leur longueur, est d'environ 3-4 Ω, c'est-à-dire qu'ils n'ont pratiquement aucune influence sur l'erreur et qu'il n'y a pas beaucoup d'intérêt à utiliser une connexion à trois ou quatre fils.
Avantages et inconvénients des thermomètres à résistance
Comme tout appareil, l'utilisation des thermomètres à résistance présente un certain nombre d'avantages et d'inconvénients. Regardons-les.
Avantages :
- Caractéristique pratiquement linéaire ;
- les mesures sont plutôt exactes (imprécision max. 1 °C.);
- certains modèles sont bon marché et faciles à utiliser ;
- l'interchangeabilité des dispositifs ;
- la stabilité du fonctionnement.
les inconvénients :
- petite plage de mesure ;
- limite de température plutôt basse ;
- La nécessité d'utiliser des schémas de câblage spéciaux pour une précision accrue, ce qui augmente les coûts de mise en œuvre.
Le thermomètre à résistance est un appareil courant dans presque toutes les branches de l'industrie. Il est facile de mesurer des températures basses sans avoir à se soucier de la précision des relevés. Le thermomètre n'est pas particulièrement durable, mais son prix raisonnable et la facilité de remplacement de la sonde compensent ce petit inconvénient.
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