Capteurs thermocouple – Thermocouples selon vos spécifications
Qu'est-ce qu'un thermocouple et comment fonctionne-t-il ?
Un thermocouple est un dispositif relativement simple utilisé pour mesurer la température. Les capteurs de température thermocouple sont constitués de deux fils de métaux différents reliés (soudés) ensemble pour former une jonction de mesure (également appelée soudure chaude). Cette jonction et les fils sont généralement enfermés dans une gaine métallique qui est insérée dans le milieu où la température doit être mesurée. L'autre extrémité des deux fils est également reliée à un point appelé jonction froide ou soudure froide.
Les changements de température au niveau de la soudure chaude créent un gradient thermique entre la soudure chaude et jonction froide, générant ainsi un flux d'électrons et une force électromotrice (FEM), mesurée en millivolts. La tension mesurée aux extrémités des conducteurs est fonction de la différence de température tout le long des conducteurs. Ce principe thermoélectrique a été découvert au début du 19ᵉ siècle et est connu sous le nom d’effet Seebeck.
Lorsqu’il est utilisé avec une indicateur thermocouple approprié, la jonction froide est électroniquement référencée à 0ºC et une formule est appliquée au signal en millivolts, qui peut ensuite être converti en °C ou °F à l'aide d’instruments de mesure. Pour une explication plus détaillée, veuillez consulter : Comment fonctionne un thermocouple..
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Types de thermocouples courants selon la norme IEC 60584-1
Type K: Chromel / Alumel
Désignation officielle : nickel-chrome / nickel-aluminium. Le type K est toujours le thermocouple le plus utilisé dans l’industrie. Initialement développé pour les milieux oxydants, tous les autres milieux ne lui sont accessibles qu'au prix d'une protection soignée. La température maximale se situe vers 1100°C, mais au-dessus de 800°C l’oxydation provoque une dérive ; le thermocouple sort progressivement de sa classe de tolérance. Il est toutefois possible de l’exposer brièvement à 1200°C et sa table de référence s'étend au-delà de 1300°C. Ce thermocouple s’utilise aussi en mesure du froid jusqu’à -180°C. Pour plus d'informations, veuillez consulter notre page dédiée aux thermocouples de type K.
Type J: Fer / Constantan
Désignation officielle : fer / cuivre-nickel. Le type J est l’un des rares thermocouples à pouvoir être utilisé sans risque en milieu réducteur. En milieu oxydant il se dégrade rapidement au-delà de 400°C. La température maximale en utilisation continue se situe autour de 700°C, mais la table de référence du thermocouple type J s'étend au-delà de 1000°C. Le thermocouple J est fragilisé à basse température. Il est également recommandé d’éviter la condensation qui entraîne l’oxydation du conducteur fer (positif). Pour plus d'informations, veuillez consulter notre page dédiée aux thermocouples de type J.
Type T: Cuivre - Constanta
Désignation officielle : cuivre - cuivre nickel. Ce thermocouple est très utilisé en laboratoire sur la plage -185 à +300°C. Sa répétabilité est exceptionnelle sur le domaine -200 +200°C (± 0,1°C). On tiendra toutefois compte de la haute conductivité thermique du cuivre, qui peut être à l’origine de fuites thermiques le long de ce conducteur. La limite supérieure du domaine d'utilisation se situe vers 400°C : au-delà de cette température, le conducteur cuivre s’oxyde rapidement. Pour plus d'informations, veuillez consulter notre page dédiée aux thermocouples de type T.
Type N: Nicrosil - Nisil
Désignation officielle : nickel chrome silicium - nickel silicium. Ce thermocouple n'a pas les défauts du Chromel - Alumel. Il montre une bien meilleure résistance à la dérive par oxydation à haute température. Il est aussi plus stable que les thermocouples courants (et que les thermocouples platine, dans une certaine mesure : voir chapitre 1, section 2.4). Il accepte des températures d’utilisation plus élevées que le type K (plus de 1280°C sur courte période). Pour plus d'informations, veuillez consulter notre page dédiée aux thermocouples de type N.
Type S: Platine Rhodié 10% / Platine.
On utilise surtout ce thermocouple au-dessus de 1000°C, jusqu'à 1550°C en continu sous atmosphère oxydante (l'air constitue un bon milieu) et jusqu’à 1600 ou 1700°C sur courte période. A haute température, on choisit pour les isolateurs et les gaines de protection une alumine de pureté supérieure à 99,5%. Lorsque l'application ne permet pas une propreté très poussée, l'utilisation d'une gaine de protection étanche est recommandée en raison du risque de contamination du couple thermoélectrique par le milieu ambiant. Pour plus d'informations, veuillez consulter notre page dédiée aux thermocouples de type S.
La liste ci-dessus présente les types de thermocouples les plus couramment utilisés en France. D'autres types de thermocouples que vous pourriez rencontrer incluent les thermocouples de type R et de type E. Pour des applications très spécifiques, généralement à haute température, les thermocouples de type B et de type C sont parfois utilisés.
Quel est le type de thermocouple le plus précis ?
Les thermocouples de type T ont la tolérance la plus stricte de tous les types de thermocouples à base de métaux communs, avec une tolérance +/-0.5°C pour les matériaux de classe 1, comme indiqué dans la norme NF EN 60584-1.
Cela s'applique à une plage de température limitée. Les précisions complètes des thermocouples pour tous les types peuvent être consultées sur notre page tolérances des thermocouples.
Ai-je besoin d’un thermocouple ou d’une sonde à résistance Pt100 / Pt1000?
Le choix d'un thermocouple plutôt qu'une Pt100 dépendra de votre application, des exigences en matière de précision et des contraintes physiques imposées au capteur.
En général, un thermocouple aura une large étende de mesure, il réagira rapidement aux changements de température, il pourra être fabriqué dans des dimensions très réduites et sera relativement peu coûteux. L’inconvénient par rapport à un capteur Pt100 est qu'un thermocouple sera moins précis, moins stable et il sera sujet à une dérive à long terme. Les thermocouples nécessitent des câbles et des connecteurs spécifiques pour établir leur raccordement aux instruments tels que les enregistreurs de données, les indicateurs et autres dispositifs.
À l'inverse, un capteur Pt100 fournit une précision élevée, une grande stabilité ainsi qu'une excellente répétabilité. Cependant, il est moins robuste qu'un thermocouple, présente une moindre résistance aux vibrations et réagit plus lentement aux variations de température.
Quels sont les différents types de jonction thermocouple ?
ISOLEE
La jonction de mesure est isolée de la gaine. La sortie est flottante avec une résistance d'isolement de l'ordre de 100 mégohms.
A LA MASSE
La jonction chaude est soudée à la gaine, ce qui donne un temps de réponse plus court.
EXPOSEE
Temps de réponse très court. Particulièrement adaptée aux mesures de température d'air dans les cheminées. Limitée à une température maximale de 600°C.