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Moyennage des thermocouples et des RTD
Sommaire
Les thermocouples peuvent être agencés de façon à ce que leurs sorties combinées fournissent une mesure de température moyenne. Cela peut être fait par des méthodes de câblage physique telles que parallèle ou série connexions.
Thermocouples en parallèle
Le raccordement de thermocouples en parallèle permet de combiner leurs sorties en une tension moyenne, mais pour que cela fonctionne de manière fiable :
- La résistance de boucle entre la jonction de mesure de chaque thermocouple et la connexion commune doit être la même.
- On y parvient généralement en utilisant des thermocouples de même construction et de même longueur (voir figure 6.1).
Figure 6.1 : Thermocouples en parallèle
Équilibrage du circuit avec des résistances
Une autre approche consiste à ajouter des résistances pour équilibrer chaque branche des circuits de thermocouples (voir figure 6.2).
- Si elles sont utilisées, il est préférable de fabriquer ces résistances à partir de matériaux de thermocouple correspondants .
- Si vous utilisez des résistances classiques, insérez-les dans les conducteurs en cuivre et choisissez des matériaux dont les propriétés thermoélectriques sont proches de celles du cuivre.
Figure 6.2 : Équilibrage du circuit à l'aide de résistances
Cas idéal : deux résistances
La configuration idéale comprend deux résistances de valeur égale, une de chaque côté de la boucle en cuivre (voir Figure 6.3 ) Cela aide à annuler les tensions thermoélectriques parasites.
Figure 6.2 : Cas idéal - avec deux résistances
Considérations pratiques
- Les sorties des thermocouples ne sont pas parfaitement linéaires ; des variations des propriétés thermoélectriques et des variations de résistance avec la température peuvent affecter la précision.
- Toutes les jonctions de mesure doivent être isolées électriquement pour éviter des chemins de conduction parallèles.
- Les résistances ajoutées doivent être placées dans une enceinte thermiquement stable afin d’éviter des effets de température indésirables.
Conseil : Pour mesurer avec précision la résistance de la boucle, utilisez un pont en courant alternatif à basse fréquence. Les tensions thermoélectriques peuvent fausser les mesures avec des instruments en courant continu. Vérifiez toujours en inversant la polarité pour détecter de tels effets.
Thermocouples en série
Les thermocouples peuvent également être connectés en série pour effectuer une moyenne :
- Chaque capteur nécessite sa propre jonction de référence .
- La tension de sortie est la somme des tensions individuelles des thermocouples.
- La température moyenne est alors calculée en divisant ce total par le nombre de thermocouples.
Puisqu’aucun courant significatif ne circule dans une configuration de mesure de tension, la résistance du circuit n’est pas critique . Toutefois, il faut néanmoins veiller à :
- Maintenir l’isolation électrique entre les jonctions.
- Tenir compte des variations de sensibilité avec la température .
Moyennage numérique et enregistrement des données
Les systèmes numériques, tels que des enregistreurs de données ou des instruments intelligents, peuvent effectuer le moyennage des mesures de température en temps réel ou lors d’un traitement ultérieur des données. Cette méthode offre plusieurs avantages :
- Pas besoin de modifier physiquement les circuits de thermocouples ou de RTD.
- Permet un moyennage en temps réel ou après traitement.
- Autorise la pondération des capteurs ou l’exclusion de données défectueuses (par exemple, provenant d’un thermocouple en cours de dégradation).
Les RTD et le moyennage
Contrairement aux thermocouples, les RTD (capteurs de température à résistance) se prêtent difficilement au moyennage matériel en raison de la nature de la mesure résistive :
- Les RTD mesurent la chute de tension aux bornes d’une résistance, souvent à l’aide d’un pont de Wheatstone ou d’une source de courant.
- Une solution pratique consiste à alimenter plusieurs RTD à partir d’une source de courant constant commune et basculer entre eux numériquement.
- La température moyenne est ensuite calculée par traitement numérique dans l’instrument connecté.
Pour des applications plus simples, la sensibilité de la tige des RTD peut fournir un moyennage naturel sur la longueur de la sonde — la variation globale de la résistance reflète une température moyennée sur la tige.
i De nombreux assemblages de RTD sont également disponibles en duplex ou triplex formats, ce qui les rend adaptés au moyennage surfacique.
Résumé
Les thermocouples permettent un moyennage physique au moyen d’un câblage en parallèle ou en série , bien que l’appariement des résistances et l’isolation des jonctions soient essentiels. Le moyennage numérique à l’aide d’un enregistreur de données ou d’un instrument est souvent plus simple et plus précis.
Les RTD se prêtent moins au moyennage matériel mais peuvent être moyennés à l'aide de sources de courant partagées et de la commutation numérique. Sensibilité de la tige et ensembles multipoints offrent également un moyennage pratique pour les applications industrielles.
Remarque : Les informations de ce guide sont fournies uniquement à titre informatif et éducatif général. Bien que nous visons l'exactitude, toutes les données, tous les exemples et toutes les recommandations sont fournis « tels quels », sans aucune garantie d'aucune sorte. Les normes, spécifications et bonnes pratiques peuvent évoluer avec le temps; veillez donc à confirmer les exigences en vigueur avant utilisation.
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