RTD - ne
Concept : Sonde à résistance de Platine (RTD)⚓
Thermo-résistance : variation de la résistivité de certains métaux (argent, cuivre, nickel, or, platine, tungstène, titane) en fonction de la température. Exemple ci-dessous : thermomètre à résistance de platine.
Les RTD (Resistance Temperature Detectors, capteurs de température à résistance) fonctionnent sur le principe de la détection des variations de résistance électrique des métaux purs : en effet, leur résistance varie de façon linéaire avec la température[1]. Les éléments types utilisés pour les RTD incluent le nickel (Ni) et le cuivre (Cu) mais le platine (Pt) est de loin le plus courant, en raison de l'étendue de sa gamme[2] de températures, de sa précision[3] et de sa stabilité[4].
Populaires pour leur stabilité, les RTD présentent le signal le plus linéaire de tous les capteurs électroniques en matière de température. Toutefois, ils sont généralement plus onéreux que leurs équivalents à cause de leur construction plus délicate et du platine qu'ils contiennent.
Les RTD se caractérisent aussi par un temps de réponse élevé et par une faible sensibilité[5]. En outre, ils nécessitent une excitation en courant et sont sujets à l'auto-échauffement.
Attention : Identification⚓
Les sondes RTD sont habituellement classées par résistance nominale à 0°C.
Les valeurs de résistance nominale typiques pour les RTD à film métallique en platine sont 100 Ω et 1 000 Ω.
Complément : Description de la fabrication des sondes⚓
Il existe deux processus de fabrication de sondes RTD, qui donnent deux types de RTD différents : les RTD bobinés et les RTD à film métallique. Les RTD bobinés s'obtiennent par l'enroulement d'un fil très fin sur une bobine. Pour fabriquer les RTD à film métallique, il faut déposer une couche de métal très fine sur un substrat en plastique ou en céramique. Les RTD à film métallique sont plus économiques et plus courants car ils permettent d'atteindre des résistances nominales plus élevées avec moins de platine. Une gaine métallique protège le RTD et les fils de plomb qui y sont reliés.
Formules⚓
Pour T < 0 °C, RT = R0 [1 + aT + bT2 + cT3 (T - 100)]
Pour T > 0 °C, RT = R0 [1 + aT + bT2 ]
Avec :
- RT = résistance à la température T
- R0 = résistance nominale
- a, b et c = constantes utilisées pour mettre la RTD à l'échelle.
Exemple :
Une sonde PT-100 est donc une sonde platine dont la valeur de la résistance à 0°C est de 100 Ohms.
Le RTD le plus courant est celui constitué d'un film métallique en platine, avec un rapport de 0,385 %/°C et conforme à la norme DIN EN 60751. La valeur de a dépend de la qualité du platine utilisé ; elle est généralement de 0,3911 %/°C ou de 0,3926 %/°C.
La valeur de a correspond à la sensibilité de l'élément métallique, mais elle sert habituellement à différencier les courbes température/résistance des différents RTD.
Les RTD et les thermistances étant des matériels résistifs, il faut leur fournir une source d'excitation, puis lire la tension aux bornes de leurs terminaux. S'il est impossible de dissiper le surplus de chaleur, un échauffement causé par le courant d'excitation peut faire monter la température de l'élément sensible au-dessus de la température à mesurer. L'auto-échauffement aura pour conséquence de modifier la résistance de la sonde RTD ou de la thermistance, générant ainsi une erreur de mesure. Les effets de l'auto-échauffement peuvent être minimisés en réduisant le courant d'excitation.
Les RTD et les thermistances étant des matériels résistifs, il faut leur fournir une source d'excitation, puis lire la tension aux bornes de leurs terminaux. S'il est impossible de dissiper le surplus de chaleur, un échauffement causé par le courant d'excitation peut faire monter la température de l'élément sensible au-dessus de la température à mesurer. L'auto-échauffement aura pour conséquence de modifier la résistance de la sonde RTD ou de la thermistance, générant ainsi une erreur de mesure. Les effets de l'auto-échauffement peuvent être minimisés en réduisant le courant d'excitation.
Mesure avec 2 fils⚓
Le moyen le plus simple de connecter un RTD ou une thermistance à un appareil de mesure est d'utiliser une connexion à deux fils.
 | Avec cette méthode, les deux fils qui fournissent la source d'excitation à la sonde RTD ou à la thermistance sont également utilisés pour mesurer la tension aux bornes du capteur. Comme les RTD ont une faible résistance nominale, la précision de la mesure peut être affectée par la résistance de fil. Par exemple, les fils de plomb dont la résistance est d'1 Ω, connectés à un RTD en platine de 100 Ω, provoquent une erreur de mesure d'1 %. |
Mesure avec 4 fils⚓
 | Choisir une connexion à trois ou quatre fils peut vous permettre d'éliminer les effets de la résistance de fil. En effet, cela place les conducteurs sur un chemin de haute impédance qui traverse le système de mesure, atténuant ainsi efficacement l'erreur causée par la résistance du fil conducteur. Toutefois, il n'est pas nécessaire d'utiliser une connexion à trois ou quatre fils pour les thermistances, car elles ont une résistance nominale typique bien plus élevée que celle des RTD. La figure ci-dessous montre une connexion à quatre fils. |
Attention :
Les signaux de sortie des RTD et des thermistances se situent habituellement dans la gamme des millivolts, ce qui les expose à un bruit potentiel. Des filtres passe-bas sont couramment utilisés dans les systèmes d'acquisition de données par RTD ou par thermistance, pour éliminer efficacement les hautes fréquences qui parasitent ces mesures. Ces filtres sont par exemple utiles pour éliminer le bruit produit par les lignes électriques à 50 Hz, présent dans la plupart des installations de laboratoires et d'usines.