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Sondes de température

Thermocouples

Un thermocouple est un capteur de température composé de deux fils de métaux soudés ensemble à leurs extrémités. Lorsque la température des jonctions varie, la différence de potentiel en millivolts (induite par le gradient de température le long des fils) est interprétée par un capteur de température. Il existe plusieurs types de thermocouples, chacun d’eux étant constitué d’une combinaison différente de métaux qui le rend adapté à une fourchette de température et à un environnement qui lui est propre. Les plus communs sont les modèles J, K, T, E et N. La section d'un thermocouple utilisée pour surveiller la température est généralement protégée par une gaine métallique. La jonction de fil est soit exposée hors de la paroi de la gaine, soit fixée de manière interne à la paroi de la gaine scellée (mise à la terre) ou isolée du boîtier métallique scellé (non mise à la terre). La gaine de protection métallique peut être remplie de MgO compacté. Cette construction (modèle MI) confère une résistance structurelle et de la durabilité. Les thermocouples de modèle MI peuvent être soudés ou fixés par brasage aux gaines des éléments chauffants et peuvent également être formés sur place selon les besoins de l’application. De plus, les thermocouples peuvent avoir une construction de modèle fil et tube (modèle TW) qui est principalement utilisée dans l'industrie des plastiques. De nombreux dispositifs de montage optionnels sont disponibles avec le modèle TW incluant, notamment, les connexions à baïonnette, à profondeur réglable, pour tête de buse et avec bague ou cale de montage.

RTD

Les capteurs de température à résistance (RTD) sont des sondes dotées de résistances qui varient en fonction des variations de température. Un contrôleur détermine la résistance de la sonde et ainsi, sa température. Plusieurs matériaux différents sont utilisés pour fabriquer les sondes RTD, le plus commun étant le platine. Deux modèles de base de sondes RTD sont disponibles, soit à éléments à couche mince (-150°F à 1000°F) et à éléments enroulés (-250°F à 1100°F). Les sondes RTD peuvent être livrées avec 2, 3 ou 4 fils conduteurs. Ceux avec 3 ou 4 fils peuvent être munies de fils relativement longs sans perte de précision de mesure de la température.

Thermocouples

Les tableaux ci-dessous indiquent les températures, les environnements, les précisions et les codes de couleur recommandés. Il est important de savoir que les températures maximales sont définies non seulement par rapport au type de thermocouple, mais également par rapport au calibre de son fil.

Type Composition Plage de température ºF (recommandée) Applications compatibles (Fil nu)
Branche Positive Branche Négative
J Fe 55% Cu
45% Ni
32 à 1400 En atmosphères sous vide, réductrice ou inerte. Utilisation limitée en atmosphère oxydante (gros calibre).
K 90% Ni
10% Cr
95% Ni, 2% Al
2% Mg, 1% Si
32 à 2300 Utilisé principalement au-dessus de 1000°F. Atmosphères oxydantes et inertes. Non utilisé
dans des atmosphères sous vide ou à faible teneur en oxygène
T Cu 55% Cu
45% Ni
-300 à 700 Recommandé pour les atmosphères humides, sous vide, oxydantes, réductrices ou inertes.
E 95% Ni, 2% Al
2% Mg, 1% Si
55% Cu
45% Ni
32 à 1500 Haut voltage de sortie (EMF) par degré. Convient aux atmosphères oxydantes et inertes.
N 84.1% Ni, 14.4% Cr
14% Si, 0.1% Mg
95.5% Ni, 4.4% Si
0.1% Mg
32 à 2300 Alternative aux thermocouples de type K. Bonne résistance à l'oxydation.

 

Type Température ºF Versus Précision

Température maximale recommandée pour diamètre de sonde et
calibre de fil de thermocouple

Couleur de

branche négative

Couleur de

branche positive

Couleur de

branche/prise

0.062 po 0.125 po 0.188 po 0.25 po
30 AWG 24 AWG 20 AWG 16 AWG
J 32 à 520
530 à 1400
+/- 4ºF
+/- 0.75%
600ºF 700ºF 800ºF 900ºF Rouge Blanc Noir
K 32 à 559
560 à 2300
+/- 4ºF
+/- 0.75%
1400ºF 1600ºF 1700ºF 1800ºF Rouge Jaune Jaune
T -300 à -90
-91 à 270
271 à 700
+/- 1.5%
+/- 2ºF
+/- 0.75%
300ºF 400ºF 500ºF 500ºF Rouge Bleu Bleu
E 32 à 640
641 à 1500
+/- 4ºF
+/- 0.5%
700ºF 800ºF 900ºF 1000ºF Rouge Mauve Mauve
N 32 à 560
561 à 2300
+/- 4ºF
+/- 0.75%
1600ºF 1700ºF 1700ºF 1700ºF Rouge Orange Orange

Sondes RTD

Les caractéristiques conceptuelles des sondes RTD sont les suivantes :

  • Construction (Pellicule mince ou fil embobiné)
  • Matériau de la sonde (Pt, Cu ou Ni)
  • Résistance de la sonde (100 Ohm/platine – le plus courant)
  • Précision (normes IEC751 – les plus courantes)
  • Configuration de fils (3 fils – le plus courant)
  • Valeur TCR (0,00385 Ohm/ Ohm/°C – le plus courant)

Les normes IEC751 spécifient la tolérance des résistances des sondes RTD 100 Ohm en platine avec un TCR de 0,00385 Ohm/Ohm/°C comme suit:

Classe A: + 0,15°C à 0°C, augmentant de façon linéaire à +/- 1,15°C à 500°C
Classe B: + 0,30°C à 0°C, augmentant de façon linéaire à +/- 2,80°C à 500°C

Thermocouples versus sondes RTD

Critères Sondes RTD Thermocouples
Fourchette de temp.recommandée -300°F à 1000°F -300°F à 2300°F
Précision (typique) Excellente (+/- 0.3°F à +/- 2°F) Moyenne (+/- 1°F à +/- 10°F)
Stabilité Extrêmement stable (dérive de 0,1 °F/année) Variable
Temps de réaction Lente (1-50 s) Rapide (0,1 s à 10 s)
Linéarité Presque linéaire Non-Linéaire
Chocs/vibration mécanique Pas adapté Adapté
Problèmes de bruit électrique Peu sensible Sensible
Excitation Oui Non
Coût Élevé Bas

Conseils pour le câblage des sondes de température

  • Pour minimiser les coûts, les fils de rallonge de thermocouple peuvent être de qualité inférieure (limites de température ambiante inférieures) à celle des fils de thermocouple, mais ils doivent être faits du même matériau que ceux-ci. Pour des applications ayants de longues distances entre les points de détection et les instruments (100 pieds ou plus), des émetteurs peuvent être utilisés.
  • Des blocs de jonction en cuivre ainsi que des cosses ou des fils épissés peuvent être utilisés dans un circuit de thermocouple, à condition que les branches négative et positive soient à la même température.
  • Les fils de cuivre standard sont utilisés comme rallonges de sondes RTD. Les sondes RTD à deux fils ne devraient être utilisées que pour de courtes distances. Pour les longues distances, il est préférable d’utiliser des sondes RTD à 3 ou 4 fils. Pour les distances supérieures à 100 pieds, l'utilisation d'émetteurs pourrait être une solution.
  • Le matériau isolant des fils de thermocouple et de sonde RTD doit être compatible avec l'environnement dans lequel il sera utilisé.
  • Les signaux électriques générés par les thermocouples et les sondes RTD étant très faibles, il est recommandé de protéger leurs fils de rallonge.
  • Les fils de thermocouple et de sonde RTD ne doivent pas passer dans des conduits contenant des lignes d'alimentation électrique.

Les thermocouples de Bucan peuvent être fabriqués selon les configurations illustrées ci-dessous avec des conceptions de modèle fil et tube (modèle TW) ou à isolant minérale (modèle MI). La plupart des modèles peuvent également être fabriqués pour l’utilisation de sondes RTD. Les deux premières lettres de chaque numéro de référence indiquent la nature de la sonde : TW (thermocouple de modèle fil et tube), MI (thermocouple à isolant minéral), RT (sonde RTD de modèle fil et tube) et RM (sonde RTD à isolant minéral). Les sondes RTD de Bucan standard utilisent des RTD en platine avec tolérance de classe B, ayant un coefficient de température de résistance de 0,00385 Ohm/Ohm/°C.

Oeillet à anneau

TW01

Pointe de vis

TW02

Modèle de cale

TW03

Baïonnette à ressort

TW04, MI04, RT04

Baïonnette à câble armé

TW05, MI05, RT05

Mini de base

MI06

Sonde standard

TW07, MI07, RT07, RM07

Baïonnette fixe

TW07S, MI07S, RT07S, RM07S

Raccord à compression

TW07C, MI07C, RT07C, RM07C

Standard à 45°

TW08, MI08, RT08, RM08

Baïonnette fixe à 45°

TW08S, MI08S, RT08S, RM08S

Raccord à compression à 45°

TW08C, MI08C, RT08C, RM08C

Standard à 90°

TW09, MI09, RT09, RM09

Baïonnette fixe à 90°

TW09S, MI09S, RT09S, RM09S

Raccord à compression à 90°

TW09C, MI09C, RT09C, RM09C

Fiche de sonde rigide

TW10P, MI10P, RT10P, RM10P

Prise de sonde rigide

TW10J, MI10J, RT10J, RM10J

NPT Fixe

TW11, MI11, RT11, RM11

NPT à ressort

TW12, MI12, RT12, RM12

Modèle à collier de serrage

TW13, MI13

Fileté pour extrudeuse

TW14, MI14, RT14, RM14

Magnétique

TW15, MI15, RT15, RM15

Boîtier rigide (Modèle 16)

TW16 / TW17, MI16 / MI17, RT16 / RT17, RM16 / RM17

Tube prolongateur rigide

TW018, MI018, RT018, RM018

Raccordement rigide

TW019, MI019, RT019, RM019

Tube de protection

TW20, MI20

Pour les spécifications, veuillez consulter le catalogue des produits

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Configurations à deux, trois et quatre fils pour les sondes RTD