Comprendre les RTD
Un RTD est un capteur dont la résistance se modifie à mesure que sa température change.
Un RTD (détecteur de température à résistance) est un capteur dont la résistance se modifie à mesure que sa température change. La résistance augmente à mesure que la température du capteur augmente. La corrélation entre la résistance et la température est bien connue et peut être répétée dans le temps. Un capteur RTD est un composant passif : il ne génère pas de signal par lui-même. Des appareils électroniques externes sont utilisés pour mesurer la résistance du capteur en faisant passer un petit courant électrique à travers le capteur afin de générer une tension. En général, un courant mesurant 1 mA ou moins, 5 mA maximum sans risque d’auto-échauffement.
Tolérances standard
Les RTD sont construits selon plusieurs courbes et tolérances standardisées. La courbe standardisée la plus courante est la courbe « DIN » (Deutsches Institut für Normung). La courbe décrit les caractéristiques de résistance en fonction de la température d’un capteur Platinum de 100 ohms, les tolérances normalisées et la plage de températures mesurable.
La norme DIN définit une résistance nominale de 100 Ω à 0 °C ainsi qu’un coefficient de température de 0,00385 Ω/Ω/°C. Les valeurs nominales correspondantes d’un capteur RTD sont présentées ci-dessous :
| 0°C |
Ohms |
| 0 | 100,00 |
| 10 | 103,90 |
| 20 | 107,79 |
| 30 | 111,67 |
| 40 | 115,54 |
| 50 | 119,40 |
| 60 | 123,24 |
| 70 | 127,07 |
| 80 | 130,89 |
| 90 | 134,70 |
| 100 | 138,50 |
Il existe trois classes de tolérance standard pour les RTD DIN. Ces tolérances sont définies comme suit :
- DIN Classe A : ±(0,15 + 0,002 |T|°C)DIN
- Classe B : ±(0,3 + 0,005 |T|°C)DIN
- Classe C : ±(1,2 + 0,005 |T|°C)
Type d’élément RTD
Lorsque vous décidez du type d’élément RTD, réfléchissez dans un premier temps à l’instrument avec lequel vous allez lire le capteur. Choisissez un type d’élément compatible avec l’entrée du capteur de l’instrument. De loin, les RTD les plus courants sont 100 Ohm en platinium avec un coefficient de température de 0,00385.
| Type d'élément | Résistance de base en ohms | TCR (ohm/ohm/°C) |
| Platine | 100 ohms à 0 °C | 0,00385 |
| Platine | 100 ohms à 0 °C | 0,00392 |
| Platine | 100 ohms à 0 °C | 0,00375 |
| Nickel | 120 ohms à 0 °C | 0,00672 |
| Cuivre | 10 ohms à 25 °C | 0,00427 |
Précision des RTD
La précision résulte de la combinaison de la tolérance sur la résistance de base (tolérance de résistance à la température d’étalonnage) et de la tolérance sur le coefficient de température de la résistance (tolérance sur la pente de la caractéristique). Toute température supérieure ou inférieure à cette température aura une plage de tolérance plus large ou moins précise (voir graphique ci-dessous). La température d’étalonnage la plus courante est de 0 °C.
Fils de connexion
Connexions de capteur
Les capteurs RTD sont disponibles avec différentes configurations de fils conducteurs. La configuration la plus courante est la configuration à un seul élément, trois fils. Les schémas des configurations câblées disponibles sont présentés ci-dessous :
Des capteurs à deux fils sont généralement utilisés dans les applications où la précision n’est pas essentielle. La configuration à deux fils permet de recourir à la technique de mesure la plus simple, mais souffre d’une imprécision inhérente en raison de la résistance des fils du capteur. Dans la configuration à deux fils, il n’y a aucun moyen de compenser directement la résistance des fils conducteurs, ce qui entraîne une augmentation du décalage dans la mesure de la résistance.
Les capteurs à trois fils sont construits avec une boucle de compensation pour permettre à la mesure de prendre en compte la résistance des fils. Avec cette configuration, le contrôleur/l’appareil de mesure effectue deux mesures. La première mesure la résistance totale du capteur et des fils conducteurs de connexion. La seconde mesure est la résistance de la boucle de compensation. En soustrayant la résistance de la boucle de compensation de la résistance totale, on obtient la résistance nette du compte. Les capteurs à trois fil sont les plus courants et offrent une bonne combinaison de précision et de commodité.
La configuration et les techniques de mesure des capteurs à quatre fils permettent de mesurer la résistance du capteur sans l’influence des fils conducteurs. Bien que cette technique offre la meilleure précision, de nombreux contrôleurs/appareils de mesure industriels ne peuvent pas effectuer une véritable mesure à quatre fils.
La transition entre les fils conducteurs du capteur et le câblage sur le terrain s’effectue généralement dans une tête de connexion fixée au capteur. Des blocs de jonction sont utilisés pour faciliter la connexion.
L’influence des fils conducteurs
La mesure de la température à l’aide d’un détecteur de température à résistance consiste à mesurer la résistance. Les ponts de Wheatstone non équilibrés sont systématiquement utilisés pour mesurer la résistance. Lors de la mesure de la résistance de l’élément de détection, tous les facteurs externes doivent être minimisés ou compensés, afin d’obtenir une lecture précise.
Une cause majeure d’erreur peut être la résistance des fils conducteurs, en particulier dans les configurations à deux fils.
Capteur à deux fils
La résistance est en série avec l’élément de détection, de sorte que la lecture est la somme des résistances de l’élément de détection et des fils conducteurs. Les RTD à deux fils sont possibles lorsque l’élément de détection a une résistance élevée et que les fils conducteurs ont une faible résistance. Cependant, lorsque la résistance du fil conducteur est comparativement élevée, elle doit être compensée. La compensation peut être obtenue avec une configuration à trois fils. Comme le montre le schéma à trois fils, un côté de l’alimentation est relié à un côté du RTD via L3. Cela place L1 et L2 dans les branches opposées du pont, de sorte qu’ils s’annulent l’un l’autre et n’ont pas d’effet sur la tension de sortie du pont.
Capteurs à trois fils
Les connexions à trois fils sont recommandées pour les RTD, en particulier lorsque la résistance de l’élément sensible est faible, car une petite résistance des fils de connexion peut avoir un effet important sur la précision de la lecture.
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