Capteur de température – Précision et fiabilité pour l’industrie

Qu'est-ce qu'un capteur de température ?

Un capteur de température, ou détecteur de température, convertit une grandeur thermique en signal électrique exploitable par un système de contrôle ou un afficheur. Comme un thermomètre, il suit l'évolution de la chaleur d'un fluide, d'une surface ou d'un process, mais il transmet en plus la valeur pour la régulation et le contrôle de la température en temps réel.

ifm propose une large gamme de capteurs de température de haute qualité, conçus pour les applications industrielles :

• sondes de température rigides, à boulonner et à visser ;
• transmetteurs compacts pour l'industrie, l'agroalimentaire et les engins mobiles ;
• connecteurs transmetteurs de température ;
• le capteur de température infrarouge avec afficheur, pour un relevé sans contact ;
• sondes de surface et tubes protecteurs.

Selon le modèle, l'appareil est doté d'une unité électronique d'évaluation intégrée ou séparée. Ce composant assure la conversion du signal et la fonction de commutation.

Comment fonctionne un détecteur de température ?

Chaque technologie a son propre mode de fonctionnement.

Le principe RTD (Pt100/Pt1000)

C'est la technologie la plus utilisée en process. Le thermomètre à résistance, ou sonde RTD (Resistance Temperature Detector), est constitué d'un élément en platine, déposé en couche mince sur céramique ou enrobé de verre.

Sa résistance électrique évolue en fonction de la température, de façon connue et reproductible. C'est cette résistance en fonction de la chaleur qui fait de la résistance de platine une référence industrielle.

Le capteur de température Pt100 vaut 100 Ω à 0 °C, tandis que le Pt1000 vaut 1 000 Ω à la même température. Le transmetteur convertit la variation en courant 4–20 mA ou en valeur IO-Link.

Le principe du thermocouple

Un thermocouple est formé de deux fils métalliques de nature différente, que l'on vient souder à une extrémité : la jonction.

L'écart thermique entre ce point chaud et l'extrémité froide crée une tension, appelée force électromotrice : c'est l'effet Seebeck. Selon le thermocouple de type choisi, par exemple K, J ou N, il peut couvrir de larges plages, avec une exactitude généralement inférieure à celle d'une RTD. Il se raccorde à un système de data acquisition compatible.

Dans l'offre ifm présentée sur cette page, la mesure repose principalement sur des sondes RTD Pt100/Pt1000. Certains modules IO-Link peuvent également intégrer des thermocouples J/K existants. Le thermocouple est présenté ici pour expliquer les différents principes du marché, sans le positionner comme la technologie principale de la gamme.

Signal analogique ou communicant

Le capteur de température analogique délivre un signal analogique 4–20 mA, standard de nombreuses installations existantes.

Le capteur de température numérique communique en IO-Link. Ce capteur de température connecté peut transmettre la valeur du process ainsi que les données de diagnostic disponibles, pour un fonctionnement plus fiable au quotidien.

Quels sont les avantages des capteurs de température numériques ?

Avec la communication IO-Link , la sonde ne se contente plus d'envoyer une valeur. Face à un capteur analogique, elle peut apporter plusieurs avantages, selon la référence choisie :

• surveillance en temps réel : les informations de diagnostic disponibles peuvent signaler un défaut de l'élément ou une anomalie de raccordement ;
• paramétrage à distance : la plage, les seuils et les filtres peuvent être réglés depuis le système de commande, selon l'architecture utilisée. Toute mise à jour des réglages peut alors être réalisée sans intervention directe sur l'appareil ;
• transmission numérique : les données process sont transmises sans pertes liées à la conversion analogique-numérique, y compris sur de longues distances ;
• remplacement simplifié : la fonction de remplacement automatique permet de transférer les paramètres enregistrés vers un appareil compatible.

Résultat : moins d'interventions, une détection plus précoce des anomalies et une régulation plus juste. Selon l'application, une meilleure maîtrise du process peut également contribuer à une économie d'énergie.

L'association d'une sonde Pt100/Pt1000, d'un transmetteur, d'un maître IO-Link et de la plateforme moneo permet de construire une architecture adaptée à la collecte et à l'exploitation des données du process.

Quels types de capteurs de température existent ?

Chaque principe a ses atouts et son domaine d'utilisation.

RTD Pt100/Pt1000 : ce principe repose sur la variation de résistance à la température du platine. Il offre une haute précision et une bonne stabilité pour les process industriels, l'agroalimentaire et les applications hydrauliques.

Thermocouple : deux métaux soudés produisent une tension sous l'effet d'un écart thermique. Cette technologie de marché est adaptée à certaines applications à température élevée, notamment certains fours industriels.

Infrarouge : l'appareil analyse le rayonnement émis par la surface. Cette solution sans contact convient notamment aux pièces en mouvement et aux zones difficiles d'accès.

Thermistance : le principe repose sur une forte variation de résistance. Compacte et sensible, cette technologie est principalement employée dans l'électronique et l'électroménager.

Le capteur de température NTC ou la sonde de température NTC est principalement utilisé dans le domaine de l'électronique. Cette technologie est mentionnée comme élément de contexte et non comme un produit de la gamme ifm présentée ici.

Pour les process industriels, l'offre ifm s'appuie sur les sondes RTD Pt100/Pt1000, les transmetteurs compacts et les appareils à température infrarouge avec afficheur. Chacun constitue un capteur de température industriel adapté aux contraintes indiquées dans sa fiche technique.

Pour les atmosphères explosibles, consultez notre guide consacré aux capteurs de température ATEX .

Pour sélectionner un capteur de température, le catalogue des capteurs de température détaille les caractéristiques de chaque produit disponible.

Quelle est la plage de mesure des capteurs ?

La plage de mesure dépend de la technologie et de la référence :

• RTD : le standard de nombreux process industriels courants, avec une grande stabilité ;
• infrarouge : adapté aux surfaces chaudes ou difficiles d'accès, avec une réponse rapide ;
• thermocouple : technologie de marché utilisée pour certaines plages extrêmes, au-delà des possibilités de nombreuses RTD.

Pour chaque matériel ifm, la plage de température exacte figure dans la fiche technique. C'est cette information qui fait foi pour mesurer correctement. Choisissez une plage couvrant le minimum et le maximum du process, avec une marge adaptée.

À noter : le capteur de température ambiante, le capteur de température intérieur ou le capteur de température extérieur servent à mesurer une température ambiante dans un bâtiment. Il s'agit d'un autre usage. L'offre présentée ici cible principalement la mesure de la température des process industriels.

Comment mesurer la température avec précision ?

Pour mesurer la température avec précision, trois points font la différence :

• Le bon principe : une sonde de température RTD pour l'exactitude et la stabilité, ou un instrument infrarouge pour les relevés sans contact. Un temps de réponse adapté au process évite les retards de régulation.
• Le bon montage : une immersion suffisante et un tube protecteur adapté limitent l'influence de la paroi. Une sonde avec un indice de protection approprié limite les effets de l'humidité, sous réserve d'un raccordement et d'un montage conformes à la fiche technique.
• Un suivi régulier : l'étalonnage des capteurs de température compare l'appareil à un étalon traçable et confirme la mesure. Les informations de diagnostic IO-Link peuvent également contribuer à repérer certaines anomalies entre deux contrôles.

Le capteur numérique idéal pour mesurer une température en process est donc celui qui combine un principe, un montage et un suivi adaptés à l'application.

Comment installer un capteur de température ?

Le type de fixation dépend du point de relevé. Il en existe trois principales formes :

• Sonde à immersion : installée dans le fluide, au moyen d'un tube protecteur, d'un thermopuits ou d'un adaptateur process, pour obtenir une valeur au cœur du flux ;
• Sonde de surface : fixée mécaniquement sur la paroi d'un tuyau, sans pénétrer dans le process. Elle est souvent utilisée pour surveiller un réseau existant ;
• Capteur infrarouge : il vise la surface à distance, sans contact.

Choisissez un emplacement représentatif, en tenant compte des coudes, des vannes, des zones mortes, de la vitesse du fluide et des sources de chaleur parasites.

Selon la référence choisie, un câble et un raccordement M12 peuvent faciliter l'intégration du capteur. Suivez le guide d'installation de la fiche produit.

Après l'installation, vérifiez :

• le serrage mécanique ;
• l'étanchéité du raccord process ;
• l'état du câble et du connecteur ;
• la cohérence de la valeur affichée ;
• le paramétrage de la plage et des seuils ;
• la transmission de la donnée vers l'automate ou le maître IO-Link.

Documentez enfin le point de relevé et les paramètres utilisés afin de faciliter les opérations de contrôle et de maintenance.

Consultez la gamme de capteurs de température ifm pour sélectionner une sonde Pt100/Pt1000, un transmetteur et les accessoires adaptés à votre application.

Ce contenu a été rédigé avec l'assistance de l'intelligence artificielle. Malgré les vérifications effectuées, certaines informations peuvent comporter des approximations et doivent être validées au regard de votre application spécifique. En cas de doute, veuillez contacter notre service client.