La Pt100 joue un rôle majeur dans la mesure industrielle de la température des liquides, des gaz et des solides. Elle est disponible en différentes versions. Apprenez-en plus sur ce capteur de température intelligent, sa conception et son comportement !
La Pt100/Pt 100 est l'élément sensible le plus fréquemment utilisé dans les thermomètres industriels. Sa résistance ohmique se modifie en fonction de la température. Connectée à une unité d'évaluation, la température peut être déterminée à partir de la résistance mesurée. La Pt100 est souvent aussi appelée capteur Pt100 ou capteur de résistance.
La Pt100 est généralement utilisée comme capteur de température à puce de platine et se compose d'un support en céramique sur lequel une fine couche de platine est appliquée par un processus de pulvérisation cathodique. En raison de l'épaisseur très fine de la couche, le terme de capteur à couche mince est également couramment utilisé. La couche de platine est ensuite structurée en méandres par un procédé photolithographique. Les fils de connexion sont soudés sur des plaquettes et ces surfaces de contact sont soulagées par une couche de verre. Une autre couche de verre - fondue - sert de couche de recouvrement pour protéger les méandres de platine des influences extérieures et sert d'isolant.
Structure d'une sonde Pt100
Comparaison de la taille d'une sonde Pt100
A wired Pt100 is mainly used in industrial electrical temperature measurement in RTD temperature probes.
En outre, les capteurs à couche mince sont disponibles en version SMD (Surface Mounted Device). Ils n'ont pas de connexions filaires, mais sont soudés directement sur la carte de circuit imprimé par des capuchons de connexion soudables.
Structure d'un capteur Pt100 en version SMD
Comparaison de la taille d'un capteur Pt100 en version SMD
Pt100 sensors in DMD design type are suitable for surface or ambient temperature measurement on circuit boards and are the preferred choice for temperature monitoring or compensation circuits. In addition, a popular use of SMD sensors is the construction of measuring inserts for temperature probes. A circuit board is automatically equipped with the Pt100 sensors in SMD design type to form a preassembled measuring insert that can be slid into a thermowell. Such probes are used, for example, in large numbers for heat quantity measurement.
Les capteurs de température à puce en platine existent depuis les années 1980. Ils ont largement remplacé les capteurs Pt100 à enroulement filaire en platine utilisés jusqu'alors. Les fils de ces capteurs sont soit fondus dans du verre (capteur en verre), soit logés dans les trous d'un tube en céramique (capteur en céramique).
Structure d'un capteur en verre
Structure d'un capteur en céramique
Ces capteurs permettent d'effectuer des mesures jusqu'à une température de 800°C. Ils sont donc toujours utilisés pour des applications spéciales (par exemple, dans certains laboratoires). Toutefois, les éléments à puce décrits ci-dessus restent les plus souvent rencontrés.
"Pt" est le symbole chimique du platine, et le nombre "100" désigne la résistance de base, qui est de 100 ohms à 0°C.
À uen température de 0°C, une Pt100 a une résistance de base de 100 ohms. Lorsque la température augmente ou diminue, cette résistance varie. La modification de la résistance est d'environ 0,38 ohm/kelvin. La courbe caractéristique de cette variation de résistance est normalisée (DIN EN 60751). Les unités d'évaluation peuvent donc déterminer la température au niveau de la sonde en mesurant la résistance de la Pt100.
Découvrez plus d'informations sur l'application des capteurs Pt100 dans les thermomètres électriques en regardant la vidéo :
Le comportement d'une Pt100 décrit ci-dessus est documenté dans un tableau de résistance. Il s'agit d'un tableau des valeurs de référence de la résistance d'une Pt100 pour chaque variation de 1°C:
|
°C
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
0 |
100.000 |
100.391 |
100.781 |
101.172 |
101.562 |
101.953 |
102.343 |
102.733 |
103.123 |
103.513 |
|
10 |
103.903 |
104.292 |
104.682 |
105.071 |
105.460 |
105.849 |
106.238 |
106.627 |
107.016 |
107.405 |
|
20 |
107.794 |
108.182 |
108.570 |
108.959 |
109.347 |
109.735 |
110.123 |
110.510 |
110.898 |
111.286 |
|
30 |
111.673 |
112.060 |
112.447 |
112.835 |
113.221 |
113.608 |
113.995 |
114.382 |
114.768 |
115.155 |
|
40 |
115.541 |
115.927 |
116.313 |
116.699 |
117.085 |
117.470 |
1178.56 |
118.241 |
118.627 |
119.012 |
|
50 |
119.397 |
119.782 |
120.167 |
120.552 |
120.936 |
121.321 |
121.705 |
122.090 |
122.474 |
122.858 |
|
60 |
123.242 |
123.626 |
124.009 |
124.393 |
124.777 |
125.160 |
125.543 |
125.926 |
126.309 |
126.692 |
|
70 |
127.075 |
127.458 |
127.840 |
128.223 |
128.605 |
128.987 |
129.370 |
129.752 |
130.133 |
130.515 |
|
80 |
130.897 |
131.278 |
131.660 |
132.041 |
132.422 |
132.803 |
133.184 |
133.565 |
133.946 |
134.326 |
|
90 |
134.707 |
135.087 |
135.468 |
135.848 |
136.228 |
136.608 |
136.987 |
137.367 |
137.747 |
138.126 |
|
100 |
138.506 |
138.885 |
139.264 |
139.643 |
140.022 |
140.400 |
140.779 |
141.158 |
141.536 |
141.914 |
Pour les capteurs de température métalliques, un polynôme peut être utilisé pour calculer la résistance du capteur en fonction de sa température.
La formule de base du polynôme du second ordre est la suivante :
R(T) = R0 x (1 + A x ϑ + B x ϑ2)
R0: Résistance de base à 0 °C
ϑ: Température en °C
A, B: coefficients individuels du capteur Pour une Pt100, la résistance de base est de 100 Ω et les coefficients sont de 3,9083 ×10-3 °C-1 (A) et -5,775 ×10-7 °C-2(B). Substituée dans le polynôme, la formule du Pt 100 est la suivante :
R(T) = 100 Ω x (1 + 3.9083 ×10-3 °C-1 x ϑ - 5.775 ×10-7 °C-2x ϑ2)
Cette formule n'est valable que pour les températures positives.
Les sondes en platine existent également pour des résistances de base telles que 1000 ohms à 0 °C (Pt1000). D'autres résistances nominales peuvent être produites, mais elles sont rares.
La technologie des couches minces permet d'effectuer des mesures dans une plage allant de -70 à +600 °C.
Les tolérances sont spécifiées dans la norme. Pour les résistances à couche mince, il existe des classes de tolérance ou des classes de précision Pt100 allant de F 0,1 (haute précision) à F 0,6 (faible précision). La tolérance ou la déviation maximum est déterminée selon la norme en insérant la température de mesure dans la formule correspondante.
| Classes de précision Pt100 | |
|---|---|
| Classes de précision | Déviation maximale [K] |
| F 0,1 | ±(0,1 + 0,0017 x ItI) |
| F 0,15 | ±(0,15 + 0,002 x ItI) |
| F 0,3 | ±(0,3 + 0,005 x ItI) |
| F 0,6 | ±(0,6 + 0,01 x ItI) |
Voici deux exemples:
Détermination de la tolérance pour un capteur de classe F 0,1 et une température de mesure de 100°C :
±(0,1+0,0017 x I100I= ± 0,27 K (correspond à ±0,27 °C)
Détermination de la tolérance pour un capteur de classe F 0,3 et une température de mesure de 400 °C :
±(0,3+0,005 x I400I= ± 2,3 K (correspond à ±2,3 °C)
Les capteurs Pt100 sont très stables sur le long terme. Cela s'explique principalement par leur matière première, le platine, qui est un matériau très résistant. La courbe caractéristique des capteurs étant normaliséesi celle-ci est disponible dans une unité d'évaluation, l'évaluation du signal de température est possible. En raison de la normalisation, la disponibilité de pièces de rechange pour les capteurs ou les thermomètres assemblés ne pose aucun problème.
