Transmetteurs et convertisseurs de température

Les thermocouples génèrent généralement des signaux très faibles - allant d’environ 10 à 80 microvolts par °C - tandis que RTD de 100 ohms produisent environ 0,5 millivolt par °C avec un courant d’excitation de 1 mA. Selon le capteur et la température, les tensions de sortie peuvent aller de quelques centaines de microvolts jusqu’à 75 millivolts pour les thermocouples, ou 250 à 750 millivolts  pour les PT100. Ces signaux de faible niveau sont très vulnérables aux interférences électriques et à la dégradation du signal, surtout lorsqu’ils sont transmis sur de longues distances avec un câblage standard.

Comme le montre la Figure 7.1, la f.é.m. des thermocouples augmente avec la température, mais reste dans la gamme des millivolts - ce qui pose des défis pour la mesure à distance :

C’est là que les transmetteurs de température deux fils entrent en jeu. Leur rôle principal est de convertir et amplifier le signal de capteur de faible tension en un signal de courant standard 4–20 mA . Les signaux de courant sont bien plus robustes que les signaux de tension en termes d’immunité au bruit et de transmission sur de longues liaisons de câble - en particulier dans les environnements industriels électriquement bruyants.

Le format de signal 4–20 mA offre plusieurs avantages :

• Il est largement insensible au bruit électrique.
• Il n’est pas affecté par la chute de tension due à la résistance du câble.
• Il permet d’utiliser des câbles torsadés en cuivre standard et peu coûteux au lieu de câbles spécialisés de compensation, d’extension ou blindés.

Dans les applications à thermocouple, la compensation de jonction froide  est souvent intégrée au transmetteur - soit dans la tête (pour les modèles montés en tête), soit dans le rack (pour les systèmes montés en rail DIN). Alors que  les transmetteurs analogiques de base peuvent ne pas offrir la linéarisation du signal, les transmetteurs numériques modernes le font souvent, améliorant la précision de mesure sur une plage plus étendue.

Les transmetteurs fonctionnent en tirant leur alimentation d'une alimentation CC (généralement 12–30 V) et utilisent le courant consommé pour représenter la température. À l'extrémité basse de sa plage étalonnée, le transmetteur consomme 4mA , en augmentant linéairement jusqu'à 20mA à l'extrémité haute de la plage. Les circuits internes - qu'ils soient réglables, programmables ou définis en usine - déterminent quelle plage de température représente le signal 4–20mA.

Parce qu'ils tirent à la fois l'alimentation et le signal des mêmes deux fils, ces transmetteurs éliminent le besoin d'alimentations séparées sur les sites distants - une autre raison pour laquelle les systèmes 24V CC sont un pilier de l'automatisation industrielle.

Résumé

Les transmetteurs convertissent les signaux de tension de faible niveau provenant des thermocouples et des Pt100 en des signaux de courant 4–20mA , permettant une mesure de température distante précise et résistante aux interférences. Ils incluent souvent la compensation de jonction froide et, dans les modèles numériques, la linéarisation du signal. Tirant leur alimentation et envoyant les signaux sur seulement deux fils, ils simplifient l'installation et excellent dans les environnements industriels.