Dans l’industrie ou le médical, de nombreux processus nécessitent le recours à un thermostat pour effectuer des mesures de température. Le capteur thermocouple, robuste, utilisable sur de larges plages de température et offrant un temps de réponse court, est une excellente solution. Il fonctionne grâce à la tension électrique générée par la différence de température entre deux parties de la sonde. La table de conversion est un outil d’interprétation de cette tension qui s’emploie également pour calibrer la sonde de mesure.
Qu’est-ce qu’un tableau de thermocouple ?
Une table ou tableau de thermocouple est un outil indispensable à l’utilisation du capteur de température à thermocouple. La table permet de convertir une force électro-motrice (fem), relevée grâce à un appareil de mesure, en une température en degrés Celsius ou en degrés Fahrenheit. Cette conversion se fait grâce au coefficient Seebeck, une variable propre à la nature des matériaux constituant le capteur. En effet, la sensibilité thermo électrique varie d’un métal à l’autre. C’est souvent l’enregistreur, le boîtier mesurant la tension, qui convertit directement en température. Il est cependant utile de comprendre le fonctionnement de la sonde thermocouple pour l’utiliser au mieux.
Le tableau de thermocouple sert aussi à réaliser l’étalonnage du capteur de la sonde thermique. L’étalonnage d’un thermocouple suit les recommandations de l'ASTM (American Society for Testing and Materials) qui a pour but d’uniformiser ce type de procédure. Lors du calibrage, on s’assure que la tension obtenue en exposant le thermocouple à une température donnée correspond bien à la température attendue dans la table. On répète l’opération plusieurs fois, afin de tester le thermocouple sur plusieurs températures de sa plage de mesure. En cas d’inexactitude des relevés, on applique un coefficient de correction lors de l’utilisation de la sonde de température.
Comment lire un tableau de conversion de thermocouple ?
Le tableau de conversion de thermocouple peut prendre plusieurs formes. Il indique les degrés Celsius ou Fahrenheit correspondant à chaque puissance de voltage en millivolt (mV). Lorsque ce rapport tension/température est sous forme de courbes de thermocouples, on voit que ce rapport n’est pas linéaire et que la forme de la courbe varie entre les types de thermocouples. Pour lire le tableau, il faut connaître le type de thermocouple. Les tableaux de conversion les plus détaillés indiquent tous les degrés possibles pour un type de thermocouple. D’autres tableaux, plus synthétiques comparent le voltage de l’ensemble des types pour chaque dizaine de degrés. Vous pouvez consulter un tableau de thermocouple récapitulatif sur notre site en vous rendant sur la page Table de conversion de thermocouple.
Le type du thermocouple varie en fonction de la nature des matériaux utilisés pour le concevoir. Même s’il est possible de créer un thermocouple à partir de nombreuses combinaisons de métaux, 8 principaux types sont généralement utilisés. Ils sont encadrés par une norme européenne et permettent de couvrir des applications variées. Les thermocouples de types E, J, K, N et T sont constitués de métaux communs tels que le fer, le constantan, le cuivre, l’alumel ou le chromel. Les types B, R et S sont faits à partir de métaux nobles, comme le platine, ce qui les rend assez cher. Chaque matériau possède ses propres caractéristiques de dilatation et de conductivité. Les types N, S, B et R ont la particularité de pouvoir mesurer de hautes températures, jusqu’à 1 800 °C en température maximale. Chaque type de thermocouple a une plage de température optimale.
Comment connaître la différence de potentiel d’un thermocouple ?
Le thermocouple fonctionne grâce à la tension qui apparaît lorsque les deux types de soudures du capteur sont exposées à des températures différentes. Les deux fils de métaux conducteurs sont reliés entre eux au niveau du point chaud, ou soudure chaude. Il s’agit de la partie exposée au milieu dans lequel on effectue un contrôle de la température. Le point froid est la soudure qui se trouve à l’autre extrémité des fils, du côté de l’instrument de mesure. Il faut savoir que le tableau de thermocouple se base sur la tension relevée lorsque la soudure froide est à 0 °C. Pour connaître la différence de potentiel de manière précise, il faut donc s’intéresser à la méthode de compensation du point froid.
L’une des solutions est tout simplement de maintenir la soudure froide à 0° C. La méthode est alors de la plonger dans un bain d’eau froide en mouvement. Le refroidissement est une technique fiable, mais qui peut être difficile à mettre en place concrètement dans certains domaines. Elle peut en effet être mise en œuvre dans un laboratoire. Dans un contexte industriel, où on peut employer un grand nombre de thermocouples simultanément, la méthode est plus contraignante. Une seconde méthode consiste à mesurer la température du point froid en temps réel. Tout en suivant les variations de la température ambiante. Il faut alors convertir cette température en millivolts et effectuer un calcul différentiel pour obtenir la différence de potentiel réelle.
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