Type de produit
Un thermocouple mesure la température en générant sa propre tension. Deux métaux dissemblables réunis en un point produisent une faible différence de potentiel lorsque cette soudure se trouve à une température différente de l'autre extrémité des fils, et l'amplitude de cette tension suit une courbe publiée pour le couple de métaux utilisé. Rien ne doit être fourni au capteur pour qu'il fonctionne, et c'est cette propriété qui décide de l'emploi des thermocouples : en haut de la plage de température, aux points de mesure les plus petits, et sur les machines où un élément résistif ne survivrait pas.
Un thermocouple mesure la température en générant sa propre tension. Deux métaux dissemblables réunis en un point produisent une faible différence de potentiel lorsque cette soudure se trouve à une température différente de l'autre extrémité des fils, et l'amplitude de cette tension suit une courbe publiée pour le couple de métaux utilisé. Rien ne doit être fourni au capteur pour qu'il fonctionne, et c'est cette propriété qui décide de l'emploi des thermocouples : en haut de la plage de température, aux points de mesure les plus petits, et sur les machines où un élément résistif ne survivrait pas.
Les types de lettres sont l'abréviation de ces couples de métaux. Le type K est la valeur sûre polyvalente sur la plage moyenne à élevée, le type J sert les équipements anciens, le type T couvre les basses températures et le froid, le type E offre la sensibilité la plus élevée des couples à métaux communs, le type N a été développé pour une meilleure stabilité à température, et les types R, S et B utilisent le platine et le rhodium pour les plages les plus hautes et les missions les plus exigeantes. Le choix entre eux est un choix de plage, de sensibilité, d'atmosphère et de coût, et il fixe ce sur quoi l'instrument récepteur doit être réglé.
Les acheteurs recourent à un thermocouple dans deux situations qui semblent différentes mais posent le même problème. La première est une température au-delà de ce qu'un élément résistif supporte, typiquement au-dessus de 500 °C et certainement au-dessus de 850 °C. La seconde est un point de mesure trop petit, trop rapide ou trop difficile d'accès pour une sonde insérée : un fourreau de presse à injecter, une résistance chauffante, un palier, un conduit d'échappement, une surface de verre ou de céramique. Dans les deux cas, le facteur décisif est généralement mécanique plutôt que lié à l'élément.
Ce qui distingue un ensemble thermocouple d'un autre est rarement la lettre. C'est la forme de la soudure, le matériau et le diamètre de la gaine, la façon dont la sonde est maintenue contre le procédé et la manière dont la soudure froide à l'autre extrémité est traitée. Ces quatre décisions fixent le temps de réponse, la durée de vie et l'erreur de mesure réelle, et ce sont celles qu'il vaut la peine de régler avant de discuter du prix.
L'effet porte le nom de Seebeck. Là où deux métaux dissemblables se rencontrent, une différence de température entre cette soudure et les autres extrémités des fils fait circuler un faible courant, et la tension qui en résulte est à peu près proportionnelle à la différence de température sur une plage limitée. Elle n'est pas proportionnelle sur toute la plage, ce qui explique que chaque type de lettre ait son propre polynôme et que l'instrument doive savoir quel type il lit. Le signal d'un thermocouple est également faible : quelques dizaines de microvolts par degré pour les couples à métaux communs courants, et seulement quelques microvolts par degré pour les types au platine.
Comme la tension est générée entre la soudure de mesure et les bornes où aboutissent les fils, la température de ces bornes fait partie de la mesure. Le remède est la compensation de soudure froide : l'instrument mesure la température à ses propres bornes et rajoute la tension correspondante, de sorte que la mesure ne reflète que la soudure de mesure. La compensation n'est pas facultative et ce n'est pas un raffinement. Sans elle, un thermocouple rapporte la différence entre deux températures, et une seule des deux est celle que l'on veut.
Le même principe contraint le câblage. Chaque endroit où un fil de thermocouple rencontre du cuivre est lui-même une soudure de thermocouple : le circuit doit donc être constitué du fil de thermocouple correspondant et, là où il est prolongé, d'un câble de compensation ou de prolongation du même type, avec des connecteurs faits des mêmes alliages. Un bornier en cuivre entre la sonde et l'instrument n'interrompt pas la mesure, il insère deux soudures de plus dont les températures sont inconnues, et l'erreur qu'elles introduisent est fixe et facile à confondre avec une dérive du capteur.
Deux conséquences en découlent pour la soudure elle-même. Une soudure mise à la masse soude le point de mesure à la gaine, ce qui donne une réponse rapide puisque la chaleur et le courant passent tous deux facilement, mais relie aussi le circuit de mesure à tout ce que la gaine touche ; sur un métal mis à la terre, ce chemin peut être une source de bruit ou de courant de circulation. Une soudure isolée isole le point de mesure à l'intérieur de la gaine, ce qui sépare le circuit au prix du temps de réponse. Une soudure nue est encore plus rapide et s'emploie là où le fluide n'est pas corrosif et n'a pas besoin d'être tenu à l'écart.
L'essentiel de la spécification est déterminé par ces décisions plutôt que par la classe d'exactitude. Chacune contraint la suivante, c'est pourquoi elles sont tranchées dans l'ordre.
| Décision | Options à fixer | Ce que cela détermine réellement |
|---|---|---|
| Type d'étalonnage | K, J, T, E, N, R, S ou B, et le câble de prolongation correspondant | La plage utilisable, la sensibilité en microvolts par degré, l'atmosphère que le couple supporte et ce sur quoi l'instrument récepteur doit être réglé. C'est la décision qui invalide purement et simplement la mesure si elle est fausse. |
| Forme de la soudure | Mise à la masse, isolée ou nue ; et la soudure peut être soudée ou faire partie d'un contact à ressort | Le temps de réponse, l'isolation électrique entre le circuit de mesure et la machine, et la protection de la soudure vis-à-vis du fluide. |
| Gaine et diamètre | Acier inoxydable, Inconel, céramique ou câble à isolant minéral tressé, en diamètres allant de moins d'un millimètre à plusieurs millimètres | La rapidité de réponse de l'ensemble et ce qu'il supporte. Une gaine massive dans un alliage résistant à la corrosion dure, et elle répond comme la gaine plutôt que comme la soudure qu'elle contient. |
| Maintien de la sonde | Collier à ressort, tête filetée, raccord à compression, pastille soudée ou pointe nue contre une surface | La pression de contact et la profondeur d'immersion, qui décident ensemble si la soudure voit la température du procédé ou celle du support qui la tient. |
| Traitement de la soudure froide | Tête de raccordement sur la sonde, transmetteur monté sur la sonde, ou câble de compensation ramené jusqu'à l'instrument | L'endroit où la compensation a lieu et ce que coûte la liaison. Transmettre sur la sonde convertit la faible tension en signal de boucle avant qu'il puisse capter des perturbations. |
| Nombre de points de mesure | Une sonde par voie, ou une carte d'entrée multiplexée | Le fait que chaque point exige sa propre voie d'instrument et sa propre compensation, ce qui représente souvent le poste le plus lourd du coût sur une machine multi-points. |
| Critère | Comment le fixer avant de nous consulter | Pourquoi il décide de la réponse |
|---|---|---|
| Le haut de la plage de température | Prenez la température de travail normale et ajoutez le dépassement que le procédé produit réellement, et non celui que la boucle de régulation est censée produire. | Le type de lettre et le matériau de la gaine en découlent tous les deux. Un couple à métaux communs choisi pour son prix cesse d'être la bonne réponse bien en dessous de la plage annoncée dès que l'atmosphère est prise en compte. |
| L'atmosphère | Indiquez ce dans quoi se trouve la sonde : air, gaz de combustion, métal en fusion, vide, milieu réducteur ou oxydant, ou surface chaude dans de l'air calme. | Le type K est sujet à la dérive en atmosphère réductrice et à l'effet de mise en ordre à courte distance autour de 250 à 550 °C ; le type N a été développé en partie pour y répondre. Les types au platine sont la réponse en haute température mais ne sont pas à l'abri de la contamination. |
| Temps de réponse exigé | Décidez si la mesure doit suivre un procédé qui change ou si elle n'est jamais qu'une valeur stabilisée. | Une gaine fine, une soudure mise à la masse ou nue et une faible masse en pointe raccourcissent tous la réponse, et chacun échange de la protection ou de l'isolation contre de la rapidité. Un ensemble lent qui mesure un procédé cyclique rapporte une moyenne que personne n'a demandée. |
| Environnement électrique | Précisez si la sonde est fixée sur du métal mis à la terre, et si des variateurs de vitesse ou des chauffages se trouvent à proximité. | Le signal en microvolts capte des perturbations qu'une boucle 4-20 mA ignore. Un conducteur blindé ou tressé et une soudure isolée sont les réponses habituelles, et transmettre sur la sonde est la réponse la plus complète. |
| Distance jusqu'à l'instrument | Mesurez la liaison, puis décidez où doit se trouver la soudure froide. | Un câble de compensation coûte plus cher que du cuivre et porte sa propre tolérance : une longue liaison est donc généralement mieux servie par un transmetteur sur la sonde que par un long câble de compensation ramené jusqu'à une salle de contrôle. |
| Caractère vérifiable de la mesure | Demandez-vous si la valeur sera imprimée, auditée ou utilisée pour libérer un lot. | Un thermocouple nu ne porte aucun étalonnage traçable à moins qu'il ne soit fourni avec. Là où le chiffre doit être défendu, l'ensemble a besoin d'une tolérance documentée et d'un moyen de re-vérification. |
Ce sont les types que recouvre généralement une demande pour un thermocouple, et le moment où le choix se décide vraiment.
| Alternative la plus proche | Ce qui la distingue d'un thermocouple |
|---|---|
| Thermocouples type K | Un seul type de lettre plutôt que la famille. À retenir là où le couple polyvalent couvre la plage et l'atmosphère, et à éviter là où le procédé se situe dans la plage de mise en ordre ou travaille en milieu réducteur. |
| Sondes de température à résistance | Elles mesurent une résistance au lieu de générer une tension : elles ont donc besoin d'un courant d'excitation et donnent un signal plus lent, plus grand et plus cohérent. Là où la température reste dans la plage d'un élément au platine et où la mesure doit concorder d'un instrument à l'autre, la sonde à résistance est le meilleur instrument et le thermocouple n'est pas un équivalent. |
| Détecteurs de température à résistance | L'élément résistif nu ou le composant sensible, fourni comme pièce à fils plutôt que comme ensemble monté avec un raccordement process. Choisis lorsque le boîtier et le raccordement appartiennent à l'acheteur. |
| Transmetteurs de température | Ils ne mesurent rien par eux-mêmes. Ils lisent le thermocouple et convertissent la faible tension en signal de boucle avant qu'il ne circule, ce qui correspond à la façon dont un thermocouple est normalement raccordé lorsque l'instrument se trouve à plus de quelques mètres. |
| Thermomètres infrarouges | Ils lisent une surface sans contact et peuvent donc mesurer une cible mobile ou inaccessible qu'aucune sonde ne pourrait toucher. Ils mesurent une surface plutôt qu'une masse, et l'émissivité doit être connue : ils complètent un thermocouple plutôt qu'ils ne le remplacent. |
| Régulateurs de température | Ils reçoivent le signal du thermocouple et pilotent un chauffage ou un refroidissement vers un point de consigne. C'est l'instrument auquel la sonde est raccordée sur une machine, et c'est la partie qui doit être réglée sur le même type de lettre. |
Le type de lettre est ce qu'une demande nomme en premier et ce qui décide le moins. La forme de la soudure, la gaine et le maintien de la sonde décident si la mesure fonctionne.
La première réponse peut être un devis plutôt qu'une série de questions si la demande contient ces éléments. Lorsqu'un chiffre est inconnu, envoyez la description de l'usage et nous confirmerons ce qu'il implique.
Produits disponibles
Thermocouples
Thermocouple à pince à ressort pour moules, extrudeuses et bandes chauffantes, avec tête filetée M12×1,5 en acier inoxydable et câble tressé blindé.
Également dans Mesure de température
Tous les types que nous chiffrons sous Mesure de température. Un type sans lien est également chiffré - il est décrit sur la Mesure de température aperçu, et obtient sa propre page dès qu'un modèle y est publié.
Questions fréquentes
Le type K couvre la plage utile la plus large avec la meilleure disponibilité et constitue la valeur par défaut raisonnable en dessous d'environ 1100 °C en conditions oxydantes propres. Écartez-vous-en pour une raison plutôt que par préférence : le type T pour les basses températures et le négatif, le type J là où l'équipement existant est câblé pour lui, le type N là où la stabilité sur la plage modérée compte, le type E là où un signal plus fort aide, et un type au platine là où la température ou l'environnement excluent un couple à métaux communs.
Parce que le boîtier de jonction fait partie du circuit. Là où un fil de thermocouple rencontre du cuivre, une soudure de thermocouple supplémentaire se crée, et si cette soudure se trouve à une température différente des bornes de l'instrument, la compensation ne correspond plus au circuit réel. Les causes habituelles sont un bornier en cuivre dans la liaison, un câble de prolongation inadapté, ou des bornes en laiton plutôt qu'en alliage correspondant.
Seulement si la prolongation est traitée comme faisant partie de la mesure. Un câble en cuivre déplace la soudure froide à l'extrémité du cuivre, et l'instrument compense alors le mauvais point. Un câble de prolongation ou de compensation du type correspondant est la bonne réponse, avec des connecteurs faits des mêmes alliages. Sur une longue liaison, un transmetteur sur la sonde coûte généralement moins cher que le câble de compensation et supprime le problème entièrement.
Elle est exprimée comme une classe de tolérance sur le fil lui-même et s'applique à une température de référence, et non sur toute la plage : une valeur d'exactitude unique pour un ensemble thermocouple est donc trompeuse. S'y ajoutent l'erreur de compensation de soudure froide dans l'instrument, la dérive du fil en service et, lorsque la sonde n'est pas immergée, l'écart entre la pointe et le fluide. Là où la mesure doit être défendable, c'est l'ensemble qu'il faut tolérancer et vérifier.
Envoyez la spécification et nous confirmerons le modèle correspondant, la disponibilité et le délai. La quantité minimale de commande est de 1 pc.
Demande de devis
Envoyez le détail technique et nous confirmerons la disponibilité, le délai et les conditions. Les articles en stock sont expédiés sous 48 heures ; les spécifications personnalisées demandent généralement 2 à 10 jours. La quantité minimale de commande est de 1 pc.