Transducteur de Température

Définition : Un transducteur de température est un dispositif électrique qui convertit l'énergie thermique en grandeurs physiques telles que le déplacement, la pression ou un signal électrique. Sa fonction principale est de permettre la mesure automatique de la température. Le principe fondamental d'un transducteur de température consiste à détecter la chaleur puis à convertir cette information en un format lisible pour la transmission.

Caractéristiques du transducteur de température

• L'entrée est invariablement une grandeur thermique.

• Les transducteurs convertissent généralement la grandeur thermique en une grandeur alternative.

• Ils sont utilisés pour mesurer la température et le flux de chaleur à l'intérieur des appareils.

Élément de détection

L'élément de détection utilisé dans un transducteur de température doit posséder la propriété de voir ses caractéristiques changer en réponse aux variations de température. Par exemple, dans un thermomètre de résistance, le platine sert d'élément de détection. Les exigences clés pour l'élément de détection sont les suivantes :

• L'élément de détection de température convertit la température en chaleur.

• Il doit y avoir un changement significatif de résistance par rapport à la température.

• L'élément de détection doit avoir une forte résistivité.

Types de transducteurs de température

Les transducteurs de température sont principalement classés en deux types larges :

Dispositifs de capteurs de température à contact

Dans ce type de transducteur, l'élément de détection est directement connecté à la source de chaleur. Le transfert de chaleur se fait par le phénomène de conduction, qui est le processus par lequel la chaleur est transférée d'une substance à une autre sans le mouvement des substances elles-mêmes.

Dispositifs de capteurs de température sans contact

Ici, l'élément de détection ne rentre pas en contact direct avec la source de chaleur. Au lieu de cela, ils s'appuient sur le phénomène de convection pour le transfert de chaleur. La convection est le processus par lequel la chaleur est transférée par le mouvement de la substance. Les transducteurs sans contact peuvent être davantage sous-catégorisés, un exemple étant le thermistor. Un thermistor est un type de résistance dont la résistance change avec la température. Sa résistance est mesurée en passant un petit courant continu mesuré, ce qui provoque une chute de tension sur la résistance.

Les thermomètres de résistance sont classés en deux types principaux :

• Thermomètres de résistance à coefficient de température négatif (NTC) : Ceux-ci sont principalement utilisés pour la détection de la température. Comme leur nom l'indique, la résistance d'un thermistor NTC diminue lorsque la température augmente. Cette caractéristique les rend très efficaces pour détecter avec précision les variations de température.

• Thermomètres de résistance à coefficient de température positif (PTC) : Les thermomètres PTC sont principalement utilisés pour le contrôle du courant. Lorsque la température augmente, la résistance d'un thermistor PTC augmente également. Cette propriété leur permet de réguler le flux de courant électrique dans diverses applications.

• Principe de fonctionnement des thermomètres de résistance : Les métaux présentent une propriété selon laquelle leur résistance varie avec la température. Les thermomètres de résistance exploitent ce principe pour la mesure de la température. Le platine est couramment utilisé comme élément de détection dans les thermomètres de résistance de haute précision. En raison de la relation stable et prévisible entre la résistance et la température du platine, ces thermomètres peuvent mesurer avec précision la température ambiante. En mesurant la résistance de l'élément de platine, la température correspondante peut être déterminée avec précision, ce qui fait des thermomètres de résistance un choix fiable pour une large gamme d'applications de surveillance de la température.

Thermocouples: Un thermocouple est un dispositif qui convertit la température en énergie électrique au point de contact. Il fonctionne sur le principe que différents métaux possèdent des coefficients de température distincts. Lorsque deux métaux différents sont joints pour former une jonction, un phénomène connu sous le nom d'effet Seebeck se produit. Lorsque la température à la jonction change, une tension est induite à travers la jonction. Notablement, cette tension induite est directement proportionnelle à la différence de température entre la jonction et un point de référence. Cette relation linéaire entre la tension générée et la température permet aux thermocouples d'être très efficaces pour mesurer précisément la température. Ils sont largement utilisés dans diverses applications industrielles, scientifiques et domestiques, où la surveillance et le contrôle précis de la température sont cruciaux, tels que dans les fours, les fours à micro-ondes et les systèmes de contrôle de processus industriels.

Transducteur de température à circuit intégré : Un transducteur de température à circuit intégré (CI) utilise une combinaison d'un élément de détection de température et d'un circuit électronique pour mesurer la température. Ce type de transducteur est caractérisé par sa réponse linéaire, ce qui simplifie le processus de conversion de la température détectée en une sortie électrique facilement interprétable. Cependant, l'un des inconvénients notables du transducteur de température intégré est sa plage de fonctionnement relativement étroite. Il fonctionne généralement dans une plage de température de 0°C à 200°C. Cette plage limitée restreint son applicabilité dans certains environnements à haute ou basse température où une couverture plus large de la température est requise. Malgré ce défaut, les transducteurs de température à CI sont largement utilisés dans de nombreuses applications, notamment dans l'électronique grand public, où leur petite taille, leur linéarité et leur interface relativement simple en font un choix privilégié pour la surveillance de la température dans la plage de température spécifiée.