Mesure du signal des RTD : méthodes d’application et équipements

Sommaire

1. Introduction
2. Systèmes de mesure par pont
3. Configurations de câblage des RTD
4. Mesure des températures différentielles
5. Méthodes potentiométriques (lecture directe)
6. Instrumentation moderne pour les RTD
7. Table de référence rapide du câblage des RTD

Les RTD (Resistance Temperature Detectors, sondes résistives) délivrent des niveaux de signal plus élevés que les thermocouples, ce qui les rendent idéales pour la surveillance de température industrielle à haute précision. Par exemple, une RTD de 100 Ω  (Pt100) alimentée à 1 mA varie d’environ 0,385 Ω/°C (IEC 60751), soit ~0,385 mV/°C  ( environ 3,85 mV pour 10 °C) . À titre de comparaison, un thermocouple type K est à ~41 µV/°C à température ambiante.

Une mesure de température précise dépend d’une mesure de résistance précise, obtenue soit par :

• Pont de mesure  (tension de déséquilibre à travers un réseau de référence)
• Méthodes potentiométriques (mesure de la tension aux bornes d’une source de courant connue)

Systèmes de pont de mesure

Les circuits en pont, tels que le pont de Wheatstone, comparent la résistance du RTD à des résistances connues. La tension de déséquilibre est corrélée à la température.

Deux types principaux :

• Ponts équilibrés : Utilisés en laboratoire ; les ponts sont rééquilibrés manuellement ou électroniquement.
• Ponts fixes : Largement utilisés en milieu industriel ; la tension de déséquilibre est amplifiée et convertie en température.

Configurations de câblage des RTD

Les instruments modernes sont conçus pour traiter les signaux de thermocouple de manière plus fiable, plus précise et plus flexible.

RTD deux fils

• Méthode la plus simple.
• La résistance des fils de liaison ajoute une erreur.
• Adapté aux courtes longueurs (<100 m).

Figure 3.1 : Schéma de pont pour RTD deux fils

RTD trois fils

• Standard dans les applications industrielles.
• Suppose des fils de liaison appariés ; compense l’erreur de résistance.
• Convient pour des longueurs de câble jusqu’à 500 m.

Figure 3.2 : Montage en pont RTD à trois fils

RTD à quatre fils

• Précision maximale.
• Compense entièrement la résistance des fils.
• Idéal pour de longues liaisons de câble (jusqu’à 1 km).

Figures 3.3 et 3.4 : Options de câblage RTD à quatre fils

Mesure des températures différentielles

Mesurez la différence entre deux emplacements en utilisant :

• Deux RTD dans des branches opposées du pont.
• Montage à quatre fils privilégié pour la précision.

Figures 3.5 et 3.6 : Configurations RTD différentielles

Méthodes potentiométriques (lecture directe)

Une alternative aux circuits en pont consiste à utiliser une méthode de lecture directe avec une source de courant constant et un voltmètre :

• La sonde RTD est alimentée par un courant stable et connu.

• La tension aux bornes du capteur est mesurée à l’aide d’un voltmètre à haute impédance (ce qui minimise les erreurs de charge).

• La résistance des fils de connexion et celle des contacts de commutation ont un effet négligeable.

• Plusieurs RTD peuvent être connectées en série pour partager la même source de courant.

Figures 3.7 : Montage potentiométrique à quatre fils

Instrumentation moderne pour les RTD

Les systèmes RTD contemporains offrent des mesures simplifiées et précises :

• Indicateurs et enregistreurs numériques : souvent à équilibrage automatique et linéarisés.
• Transmetteurs (4–20 mA) : améliorent l’immunité au bruit et la transmission sur de longues distances.
• Amplificateurs : assurent le conditionnement du signal pour la surveillance et la commande.

Tableau de référence rapide du câblage RTD

Câblage	Précision	Distance	Remarques
2 fils	Faible	~100 m	Simple ; inclut la résistance des fils
3 fils	Moyenne	~500 m	Équilibré ; courant dans l’industrie
4 fils	Élevé	~1 km	Compensation complète ; idéal pour la précision

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