Mesures de température

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Capteurs de température
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Abstract

Une page préparée par Didier

Ces page présente les différents types de capteurs de température communément disponible pour le grand public, la manière dont ils sont utilisés sur nos Calibra ou dont ils peuvent être utilisés pour effectuer des mesures complémentaires.

Capteurs de température

Capteur	Principe de fonctionnement	Propriétés
Circuits programmables	Circuit intégré digital	De assez bon marché à onéreux en fonction de la puissance de programmation requise (de la programmation de seuil à l'interprétation des données acquises)
Diodes	Semi conducteur, exploitation de la variation de courant dans la jonction en fonction de la température	Très bon marché, nécessite au moins une calibration en un point
Générateurs de courant	Circuit intégré analogique	Faciles à utiliser, calibration fine possible (un point seulement), nécessite des précautions dans les raccordements (longueur, immunité au bruit)
Générateurs de données série	Circuit intégré digital	Onéreux, nécessitent une interprétation des données émises, montage en cascade possible
Générateurs de rapport cyclique variable	Circuit intégré analogique	Faciles à utiliser, calibration fine possible, forte immunité au bruit
Générateurs de tension	Circuit intégré analogique	Faciles à utiliser, calibration fine possible (un point seulement), nécessite des précautions dans les raccordements (longueur, immunité au bruit)
Infra rouge	Détecte le rayonnement d'un corps	Onéreux à très onéreux, détection sans contact, indispensable pour la mesure de températures élevées.
Sondes résistives	Variation de conductivité thermique d'un fil ou d'un film métallique (généralement platine)	Composant de précision, large plage de températures, grande variété de produits disponibles, nécessite une petite linéarisation pour les applications de précision
Thermistors	Résistance à coefficient Positif (CTP) ou négatif (CTN)	Bon marché, nécessite une calibration en plusieurs points si utilisés dans une large plage de mesure de températures (Courbe de variation parabolique) , nécessite des précautions dans les raccordements (longueur)
Thermocouples	Génération d'une FEM aux bornes de deux conducteurs de nature différente et soumis à un gradient de température	Assez bon marché, large plage de températures, temps de réponse très court, nécessite des précautions dans les raccordements (points froids), très grande variété de produits disponibles adaptés pour des applications particulières
Transistors	Semi conducteur, exploitation de la variation de courant Icb0 en fonction de la température	Très bon marché, nécessite au moins une calibration en un point

Ne seront détaillés que les composants qui seront utilisés dans les montages décrits dans cette page

Thermocouples

Type	Alliage	FEM (mV/°C)	Température (°C)
J	Fer / Cuivre-Nickel (Constantan)	0,051	-210 +1200
K	Nickel-Chrome / Nickel-Aluminium	0,039	-270 +1370
S	Platine-Rhodium / Platine	0,0055	-50 +1760
T	Cuivre / Cuivre-Nickel (Constantan)	0,039	-270 +400

Générateurs de courant

Existent sous forme de circuits intégrés de petite taille, destinés a être intégrés directement sur la carte électronique qui les contrôle ou montés au bout de câbles d'extension. J'ai choisi le circuit AD592 de Analog Devices pour illustrer ce type de composant. Il se présente sous la forme d'un boîtier TO92 plastique, très simple à mettre en oeuvre. Il régule un courant entre ses bornes 1 et 3 qui est proportionnel à la température de son boîtier, à raison de 1µA par °K. Il n'est peut être pas inutile de rappeler que 0°K correspond au zéro absolu, égal = -273.1°C. Sa plage de fonctionnement de -45°C à +125°C et sa petite taille en font un composant particulièrement bien adapté aux applications automobile

Unité originale	Nouvelle unité	Formule de conversion
Kelvin	Celsius	C = K - 273.15
Kelvin	Fahrenheit	F = K × 1.8 - 459.67
Kelvin	Rankine	Ra = K × 1.8
Kelvin	Réaumur	R = (K - 273.15) × 0.8

La précision du composant choisi dépend des lettres qui suivent la référence AD592

AD592CN	0.5°C
AD592BN	1°C
AD592AN	2.5°C

Générateurs de tension

Diodes

La diode ordinaire peut être employée comme sonde de température. Bon marché et efficace! Elle peut produire des résultats plus que satisfaisants si vous êtes prêts à effectuer un étalonnage en deux points et à fournir un courant de polarisation stable. Presque n'importe quelle diode de silicium peut être utilisée. Le coefficient de la température est environ de 2.3mV/°C, raisonnablement linéaire pour un courant de polarisation voisin de 1mA.

Sans étalonnage, l'erreur initiale est susceptible d'être importante - de l'ordre de ±30°C - la plus grande de toutes les sondes de température de type de contact. Cette erreur est considérablement réduite si des composants étalonnés sont employés.

L'avantage de la diode utilisée sonde de température réside dans la robustesse de ce composant semi-conducteur. C'est particulièrement vrai si les diodes de puissance (par exemple 1N4004) sont employés et si une seconde diode identique à la diode de mesure est montée en parallèle, tête bêche.

Transistors

La sonde de transistor est employé dans le mode de diode en reliant la base et collecteur ensemble. Si ceci n'est pas fait, la sonde est câblée entre la base et l'émetteur et le courant d'excitation réduit par un facteur environ de 100. Le résultat est une sonde de puissance, sensible et linéaire très basse. La simplicité et l'exécution de la sonde est sous évalué - en effet elle a pu avoir été déjà discontinuée.

Pour améliorer l'exécution de la diode comme sonde de température, deux tensions de diode (V1 et V2) peuvent être mesurées à différents courants (I1 et I2), typiquement choisis pour être le rapport environ 1:10. La température absolue peut être calculée à partir de l'équation: T = (V₁ - V₂) / (8.7248x10^-5 ln( I₁ / I₂))

Le résultat est exprimé en Kelvin (k). C'est la méthode utilisée par la plupart des sondes de températures de circuit intégré et explique pourquoi beaucoup produisent un signal proportionnel à la température absolue.

Liens

Analog Devices
http://www.analog.com/

Dallas Maxim
http://www.maxim-ic.com/

Microchip
http://www.microchip.com/

National Semi-Conductor
http://www.national.com/

Convertisseur de températures
http://www.sengpielaudio.com/calculator-fahrenheit.htm

Abstract

This page deals with the various temperature motoring systems that may apply to automotive temperature measures