Les particules qui composent un système matériel (molécules ou atomes) ne sont jamais au repos. Elles sont en vibration permanente et possèdent donc une certaine énergie cinétique. La température est une mesure indirecte du degré d’agitation microscopique des particules…

Les échelles de température sont le degré Celsius, Fahrenheit et le kelvin défini à partir du zéro absolu.

Comparaison des échelles de température : zéro absolu, fusion de la glace et ébullition de l’eau dans les conditions de pression standard
Échelle	°C (Celcius)	°F (Fahrenheit)	K (Kelvin)
Zéro absolu	-273,15	-459,67	0
Fusion	0	32	273,15
Ébullition	99,98	212	373,13

On mesure la température à l’aide d’un thermomètre (du grec θερμός (thermos) signifiant « chaud » et de μέτρον, « mesure »).
La mesure de la température s’effectue avec plusieurs types de capteurs dont les technologies dépendent de la gamme à mesurer, du milieu solide, liquide, gazeux, sous pression, de la précision souhaitée et du temps de réponse.

 

Les différents types de capteurs de température

Thermistance

Variation importante de la résistance en fonction de la température, cette variation pouvant être assez régulière ou soudaine, dans un domaine étroit de température.
Précision, Linéarité, valeur nominale pour une température donnée (à 25 °C), temps de réponse (en s), sensibilité ou coefficient de température de types CTNégatif ou CTPositif.

 

 

 

Les CTN sont fabriquées à base d’oxydes de métaux de transition (manganèse, cobalt, cuivre et nickel). Ces oxydes sont semiconducteurs.

Les CTN peuvent être utilisées dans une large plage de températures, de −200 °C à + 1 000 °C, et elles sont disponibles en différentes versions : perles de verre, disques, barreaux, pastilles, rondelles, puces etc. Les résistances nominales vont de quelques ohms à une centaine de kohms. Le temps de réponse dépend du volume de matériau utilisé.

Les CTP peuvent être utilisées comme détecteur de température, pour protéger des composants (moteurs, transformateurs) contre une élévation excessive de la température et comme protection contre des surintensités.

Exemple de montage

Platine PT100/1000

La sonde platine est basé sur la variation de la résistance électrique du platine en fonction de la température. En anglais RTD pour Resistance Temperature Detector.
Elles sont généralement constituées d’un fil de platine bobiné sur un mandrin en céramique. Elles sont désignées par les lettres PT (pour platine) suivies de la valeur ohmique de la sonde à 0°C.

Une sonde platine peut être utilisée selon 3 modes de connexions.

Afin de limiter l’auto échauffement, le courant nominal recommandé est de 1mA pour une PT100 et de 0,1mA pour une PT1000 pour ne pas nuire à la fiabilité de la mesure.

Exemples de montages

Tableau comparatif

Les thermocouples

Le thermocouple s’utilise dans une grande gamme.
Il est basé sur l’effet thermoélectrique, phénomène physique présent dans certains matériaux qui lie le flux de chaleur qui les traverse au courant électrique qui les parcourt. Ainsi, lorsque deux fils composés de métaux différents sont raccordés à leurs extrémités et que l’une d’elles est chauffée, il se produit une circulation de courant continu dans le circuit. La tension mesurable aux bornes d’un thermocouple est de l’ordre de 5 μV/°C à 50 μV/°C.

Pour mesurer une température inconnue (Point chaud), l’une des deux jonctions doit être maintenue à une température connue, par exemple celle de la glace fondante (0 °C).

 

Exemples de présentations

Les types les plus courrant de thermocouple :
Type J
Fer / Constantan (alliage nickel+cuivre)
De -180 °C à 750 °C, sa table de référence s’étend au-delà de 1 000 °C

Type K
Chromel (alliage nickel + chrome) / Alumel (alliage nickel + aluminium (5%) + silicium)
De -180 °C à 1 200 °C, sa table de référence s’étend à 1 370 °C
Type S

Platine-rhodium (10 %) / platine
De 0 °C à 1 550 °C, sa table de référence s’étend à 1 700 °C

Câblages et connectiques
Chaque couple électrique constitué de deux métaux différents est une source potentielle de formation de courant. Le raccordement des thermocouples peut être étendu en utilisant tout simplement des fils de même nature que ceux qui constituent le thermocouple lui-même.

Des connecteurs spéciaux dotés de détrompeurs permettent de réaliser des raccordements standardisés.
Exemple de montage

Tableau Type K

Diode silicium

Utilisée en cryogénique (azote liquide), la tension de seuil dépend de la température.

Représentation schématique

Exemple de présentation

Capteur intégré analogique LM35 ou 335

Ce capteur (- 40 °C < T < +100 °C) délivre entre ses bornes une tension proportionnelle à la température absolue 10mV/K.
Il doit être traversé par un courant de 5 mA max ! Il est possible d’étalonner ou pas avec un potentiomètre à l’entrée « adjuste ».

Représentation schématique et son boitier

Présentation

Capteurs intégrés numériques

Le DS1820 s’alimente en 3,3V ou 5V et communique par un fil selon les caractéristiques du bus « 1-Wire ».

Présentation

Principe de l’interface

Tableau de correspondances

Chaque DS1820 dispose d’un numéro de série transmis dans les données et permet leur câblage en parallèle.

Le TC77 s’alimente en 3,3V ou 5V et communique par 3 fils et selon les caractéristiques du bus SPI.

Le TC74 s’alimente en 3,3V ou 5V et communique par 3 fils selon les caractéristiques du bus I2C.

Principe du bus SPI esclave sélectionné par une ligne

Principe du bus I2C esclave sélectionné dans les données

Conclusion
si cet article vous à donné quelque peu mal à la tête, vous savez désormais comment prendre votre température 😉