Comment choisir un système de mesure de RTD ou de thermistance

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Ce document présente et explique les principes fondamentaux et les techniques de mesure de température avec une sonde RTD ou une thermistance.

Contenu

Préparez-vous en lisant Comprendre et choisir les RTD ou Comprendre et choisir les thermistances avant de commencer.

 

Conditionnement du signal requis pour les sondes RTD et les thermistances

Les signaux renvoyés par les thermistances sont en général de l'ordre du millivolt ; vous devez donc prêter attention aux sources d'erreur susceptibles d'avoir un effet sur la précision de vos mesures. Les principaux facteurs à considérer pour le conditionnement du signal des mesures de thermistance sont : 

Excitation de la sonde RTD et de la thermistance

Les sondes RTD et les thermistances étant des matériels résistifs, il faut leur fournir un courant d’excitation, puis lire la tension obtenue aux bornes de leurs terminaux. S’il est impossible de dissiper le surplus de chaleur, l'échauffement I2R causé par le courant d’excitation peut faire monter la température de l’élément de détection au-delà de la température ambiante. L'auto-échauffement aura pour conséquence de modifier la résistance de la sonde RTD ou de la thermistance, générant ainsi une erreur dans la mesure. Les effets de l'auto-échauffement peuvent être minimisés en fournissant un courant d'excitation plus faible.

Considérations du bruit

Des filtres passe-bas sont couramment utilisés dans les systèmes d'acquisition de données (DAQ) par RTD ou thermistance pour éliminer efficacement le bruit haute fréquence de ces mesures. Par exemple, les filtres passe-bas sont utiles pour éliminer le bruit des alimentations secteur (60 Hz) qui prédomine en laboratoire et en usine.

Configuration des connexions

Le moyen le plus simple de connecter un RTD ou une thermistance à un appareil de mesure est d'utiliser une connexion à deux fils.


Figure 1. Mesure à l'aide de RTD/thermistance à 2 fils


Avec cette méthode, les deux fils qui fournissent le courant d’excitation à la sonde RTD ou à la thermistance sont également utilisés pour mesurer la tension aux bornes du capteur. Comme les RTD ont une faible résistance nominale, la précision de la mesure peut être considérablement affectée par la résistance des fils. Par exemple, si des fils dont la résistance est d'1 Ω sont connectés à un RTD en platine 100 Ω, l'erreur de mesure est d'1 %.

Une connexion à 3 ou 4 fils peut éliminer les effets de la résistance des fils. La connexion place les conducteurs sur un chemin de haute impédance qui traverse le matériel de mesure, éliminant ainsi l’erreur causée par la résistance des fils. Il n'est pas nécessaire d'utiliser une connexion à 3 ou 4 fils pour les thermistances, car elles ont en général une résistance nominale bien plus élevée que les RTD. La Figure 2 montre un diagramme de connexion à 4 fils.



Figure 2. Mesure à l'aide de RTD/thermistance à 4 fils

 

RTD compatibles avec les produits NI

RTD prêts à l'emploi

 

Les RTD prêts à l'emploi fournissent des solutions pour les applications de mesure de température à budget restreint. Chaque RTD est scellé dans un tube d'alumine avec trois conducteurs recouverts de Téflon, et peut relever des mesures jusqu'à 204 °C (400 °F). Le Téflon offre une bonne résistance à l'abrasion et à l'humidité. Chaque RTD est vendu individuellement en longueurs de conducteurs de 1 m (39,4 po.) et 2 m (78,7 po.).

Caractéristiques

  • conducteurs à 3 fils
  • 1 m et 2 m de long
  • Idéal pour les applications de débutants et pédagogiques
  • Mesure jusqu'à 204 °C (400 °F)
  • Platine 100 Ω à 0 °C (alpha=0,00385)

RTD à couper

 

Les RTD à couper NI sont idéaux pour une grande gamme d'applications de température. Les RTD à couper vous permettent de couper la sonde à la longueur désirée, de 8,9 à 61 cm (de 3,5 à 24 po.). Vous pouvez donc utiliser un stock de RTD pour toutes vos mesures de température et par la même occasion réduire les coûts d'inventaire et accélérer la production. Ces sondes RTD peuvent mesurer des températures jusqu'à 482 °C (90 °F). Pour les applications qui utilisent des puits thermométriques, l'adaptateur à ressort en option facilite l'installation tout en assurant le contact avec le puits. Chaque sonde comporte des conducteurs isolés par une tresse en soie de verre et est vendue individuellement.

Fonctionnalités

  • Réduit les coûts d'inventaire et accélère la production
  • 3 fils
  • Mesure jusqu'à 482 °C (900 °F)
  • Platine 100 Ω à 0 °C (alpha=0,00385)
  • Les sondes peuvent être coupées sur le terrain jusqu'à 3,5 po. de la pointe (longueur maximale de 24 po.)
  • La longueur du fil conducteur est 6 po.

 

Plates-formes pour les mesures de RTD 

Mesures compactes

Mesures en laboratoire ou sur le terrain

Un système CompactDAQ est constitué d'un châssis, de modules d'E/S NI de la Série C et d'un logiciel. Le châssis peut être connecté à un ordinateur hôte via USB, Ethernet ou 802.11 sans fil, ou fonctionner en mode autonome grâce à son contrôleur intégré. Avec plus de 50 modules conçus spécialement pour la mesure et un châssis à 1, 4 ou 8 emplacements, le CompactDAQ fournit une plate-forme extensible et adaptable qui répond aux besoins de n'importe quel système de mesure de tension ou par capteur.

  • Plusieurs moteurs de cadencement pour plusieurs fréquences d'acquisition
  • Fonctionnalité de compteur avancée utilisant la technologie NI-STC3

 

Systèmes de mesure et d'enregistrement de données embarqués

Les contrôleurs CompactDAQ proposent une plate-forme hautes performances pour la mesure et l'enregistrement de données embarqués. Les contrôleurs sont dotés d'un ordinateur intégré et de mémoire non volatile qui permettent de déployer le CompactDAQ sans ordinateur externe.

  • Inclut un processeur Intel multicœur, avec jusqu'à 32 Go de mémoire non volatile et 2 Go de RAM
  • Transfert simultané de mesures continues avec des fréquences d'échantillonnage jusqu'à 1 Méch./s/voie

 

Robustesse extrême et contrôle avancé

Le CompactRIO est un système de contrôle et d'acquisition embarqué reconfigurable. L'architecture du matériel CompactRIO inclut un châssis FPGA reconfigurable et un contrôleur embarqué. Le CompactRIO peut être utilisé dans bon nombre d'applications de contrôle et de surveillance embarqués.

  • Une gamme de châssis reconfigurables comportant un FPGA pour personnaliser le cadencement, l'analyse et le contrôle
  • Architecture ouverte embarquée compacte et extrêmement robuste

 

 

Modules d'E/S de la Série C avec conditionnement de signal intégré pour les mesures de température avec des RTD

 

Système de mesure NI 9217


Le module d'entrée analogique pour RTD de la Série C NI 9217 offre 4 voies et une résolution de 24 bits pour des mesures de RTD 100 Ω. Il est possible de configurer le NI 9217 pour deux modes à fréquences d'échantillonnage différentes. Avec le mode à fréquence d'échantillonnage élevée, il est possible d'échantillonner jusqu'à 400 éch./s (100 éch./s par voie). Avec le mode haute résolution, il est possible d'échantillonner jusqu'à 5 éch./s (1,25 éch./s par voie) avec la réjection de bruit 50/60 Hz intégrée.

Le NI 9217, compatible avec des mesures par RTD 3 et 4 fils, détecte automatiquement le type de RTD (3 ou 4 fils) connecté à la voie et configure chaque voie pour le mode approprié. Le module peut fournir un courant d'excitation de 1 mA par voie avec une erreur de précision inférieure à 1 °C sur sa gamme de température de fonctionnement. Le NI 9217 intègre un étalonnage (avec suivi NIST) et inclut un écran de double isolation voie-vers-terre pour la sécurité, la protection contre le bruit et une gamme de tension en mode commun élevée.

Système de mesure NI 9217


Système de mesure NI 9219 


Le système de mesure NI 9219 effectue des mesures sur quatre voies universelles à 100 éch./s avec une résolution de 24 bits et envoie les données à un PC hôte par USB, Ethernet ou Wi-Fi 802.11.

Le NI 9219 est un module universel à 4 voies de la Série C conçu pour les tests polyvalents, dans n'importe quel châssis CompactDAQ ou CompactRIO. Le module NI 9219 permet de mesurer plusieurs signaux provenant de capteurs tels que des jauges de contrainte, des sondes RTD, des thermocouples, des capteurs de force et d'autres capteurs alimentés. Les voies peuvent être sélectionnées individuellement pour vous permettre d'effectuer un type de mesure différent sur chacune des quatre voies. Les gammes de mesure diffèrent pour chaque type de mesure et peuvent aller jusqu'à ± 60 V pour la tension et ± 25 mA pour le courant. Veuillez consulter le manuel pour en savoir plus sur les spécifications et les gammes.

 

 

Système de mesure NI 9216

Le module d'entrée analogique pour RTD de la Série C NI 9216 offre huit voies et une résolution de 24 bits pour les mesures de RTD PT100. Il est possible de configurer le NI 9216 pour deux modes à fréquences d'échantillonnage différentes. Avec le mode à fréquence d'échantillonnage élevée, vous pouvez échantillonner jusqu'à 400 éch./s (50 éch./s par voie). Avec le mode haute résolution, vous pouvez échantillonner jusqu'à 5 éch./s (0,625 éch./s par voie) avec la réjection de bruit 50/60 Hz intégrée. Le NI 9216, compatible avec des mesures par RTD à 3 et 4 fils, détecte automatiquement le type de RTD (3 ou 4 fils) connecté à la voie et configure chaque voie pour le mode approprié. Le module fournit un courant d'excitation de 1 mA par voie. L'erreur de précision est inférieure à 1,0 °C sur sa gamme de température de fonctionnement. Le NI 9216 inclut également un double écran d'isolation voie-vers-terre pour la sécurité et la protection contre le bruit, ainsi qu'une gamme de tension de mode commun élevée. NI propose des services d'étalonnage pour le NI 9216.

Système de mesure NI 9226


Le module d'entrée analogique pour RTD de la Série C NI 9226 offre huit voies et une résolution de 24 bits pour les mesures de RTD PT1000. Il est possible de configurer le NI 9226 pour deux modes à fréquences d'échantillonnage différentes. Avec le mode à fréquence d'échantillonnage élevée, vous pouvez échantillonner jusqu'à 400 éch./s (50 éch./s par voie). Avec le mode haute résolution, vous pouvez échantillonner jusqu'à 5 éch./s (0,625 éch./s par voie) avec la réjection de bruit 50/60 Hz intégrée. Le NI 9226, compatible avec les mesures par RTD à 3 et 4 fils, détecte automatiquement le type de RTD (3 ou 4 fils) connecté à la voie et configure chaque voie pour le mode approprié. Le module fournit un courant d'excitation de 0,1 mA par voie. L'erreur de précision est inférieure à 1,1 °C sur sa gamme de température de fonctionnement. Le NI 9226 inclut également un double écran d'isolation voie-vers-terre pour la sécurité et la protection contre le bruit, ainsi qu'une gamme de tension de mode commun élevée. NI propose des services d'étalonnage pour le NI 9226.

Plates-formes NI pour les mesures de thermistances

Modules d'E/S de la Série C avec conditionnement de signal intégré pour les mesures de température avec des thermistances

Système de mesure NI 9219 


En théorie, le NI 9219 peut être utilisé pour les mesures de thermistances bien qu'il n'ait pas été conçu spécifiquement pour cela. L'article Mesures de thermistances avec le NI 9219 de la Base de connaissances traite en détail de l'utilisation du NI 9219 avec des thermistances, limitations incluses.