Thermocouple ou RTD : lequel convient à votre banc d’essai?
Le choix tient à deux chiffres : la température la plus élevée à mesurer et l’incertitude que vous pouvez accepter. Voici comment trancher en quelques minutes, et quoi vérifier avant que la première lecture n’atteigne votre logiciel de test.
Thermocouple ou RTD : lequel utiliser sur mon banc d’essai?
Si vous visez une précision meilleure qu’environ ±1 °C entre −200 °C et quelques centaines de degrés, choisissez une sonde RTD. Si vous devez monter plus haut, mesurer une petite pièce ou suivre des variations rapides, choisissez un thermocouple. Le reste des décisions porte surtout sur le montage et le câblage.
| Votre mesure | Meilleur choix |
|---|---|
| Au-delà d’environ 500 °C (fours, échappements, déverminage à haute température) | Thermocouple |
| Pièces petites ou en mouvement, espaces restreints, variations rapides de température | Thermocouple (jonction soudée nue) |
| Point de référence, bain liquide ou enceinte où ±0,1 à ±0,5 °C comptent | Sonde RTD (Pt100) |
| Essais longs où la lecture ne doit pas dériver pendant des mois | Sonde RTD (Pt100) |
| Nombreux points où ±2 à ±3 °C suffisent | Thermocouple |
Les sections suivantes expliquent d’où viennent ces limites, pour que vous puissiez les confronter à votre propre montage.
Qu’est-ce qui distingue vraiment un thermocouple d’une sonde RTD?
Un thermocouple est formé de deux fils de métaux différents soudés à la pointe. Quand la pointe et l’autre extrémité des fils ne sont pas à la même température, la paire produit une petite tension, environ 41 µV par degré pour un type K. L’instrument lit cette tension et y ajoute la température du point de raccordement, appelé soudure froide, pour obtenir la température de la pointe.
Une sonde RTD mesure plutôt une résistance. Un élément Pt100 est une résistance de platine de 100 Ω à 0 °C qui gagne environ 0,385 Ω par degré. L’instrument y fait passer un faible courant et convertit la résistance en température.
Cette différence explique presque tout ce qui suit. Un thermocouple rapporte un écart de température : ses erreurs viennent de la soudure froide et des fils. Une sonde RTD rapporte une valeur absolue tirée d’un métal stable, ce qui lui permet de garder sa précision dans le temps. Pour en savoir plus sur la Pt100 elle-même, voyez ce qu’est une sonde RTD (Pt100).
Comment se comparent-ils en plage, précision, stabilité et temps de réponse?
Le tableau compare les deux technologies telles que vous les achèteriez pour un banc d’essai. Les tolérances des sondes viennent des normes IEC; les deux dernières lignes donnent les valeurs des adaptateurs et des sondes Dracal tirées de leurs fiches techniques.
| Thermocouple | Sonde RTD (Pt100) | |
|---|---|---|
| Plage de mesure | Type K : −200 à 1 372 °C à l’adaptateur. L’isolant de la sonde fixe généralement la limite réelle. | −200 à 800 °C à l’adaptateur. La plupart des sondes s’arrêtent bien avant, souvent autour de 200 à 500 °C. |
| Tolérance de la sonde (IEC) | Type K classe 1 : ±1,5 °C de −40 à 375 °C | Classe A : ±(0,15 + 0,002 |t|) °C. 1/3 DIN : ±0,10 °C à 0 °C |
| Stabilité dans le temps | Dérive à l’usage, surtout après de longues périodes à haute température | Très stable; le platine change peu à l’usage |
| Temps de réponse | Rapide avec une jonction soudée nue | Plus lent; l’élément est logé dans une gaine |
| Câblage | 2 fils. Les rallonges doivent être du même alliage | 2 ou 3 fils de cuivre. Le montage 3 fils annule la résistance des fils |
| Résistance mécanique | Tolère les vibrations et la chaleur élevée | Élément plus fragile |
| Coût de la sonde | Plus bas | Plus élevé |
| Précision de l’adaptateur Dracal (sonde exclue) | TMC200, type K : ±0,5 °C typique à 25 °C, ±1,5 °C maximum | RTD300 : ±0,005 °C typique à 25 °C, ±0,008 °C maximum |
| Sonde précâblée Dracal | Type K, FEP : ±2,2 °C typique | RTD-PT100-SIL, 1/3 DIN : ±0,14 °C de −25 à 25 °C |
Lisez attentivement les lignes de précision. Une fiche technique donne souvent l’adaptateur seul, et la sonde ajoute sa propre erreur. Avec un bon adaptateur, c’est la sonde qui fixe la précision d’une mesure RTD, alors qu’un thermocouple reste limité par la tolérance de son alliage.
Qu’est-ce qui peut fausser la mesure, et comment l’éviter?
Compensation de soudure froide (thermocouple)
Toute erreur sur la température de la soudure froide se retrouve directement dans votre lecture. L’adaptateur doit la mesurer au plus près des bornes de la sonde et rester à une température stable. Le TMC200 compense automatiquement et rapporte la température de la soudure froide sur son propre canal, ce qui vous permet de la vérifier pendant un essai.
Résistance des fils (RTD)
Avec 2 fils, la résistance des conducteurs s’ajoute à celle de l’élément. À 0,385 Ω par degré, 1 Ω de fil fait lire environ 2,6 °C de trop. Une sonde 3 fils, comme la RTD-PT100-SIL, permet à l’adaptateur d’annuler cette erreur.
Auto-échauffement (RTD)
Le courant de mesure réchauffe légèrement l’élément. L’effet est maximal dans l’air calme avec une petite sonde, et négligeable dans un liquide agité. Gardez-le en tête quand vous comparez une sonde RTD dans l’air à une référence dans un bain.
Un fil coupé qui enregistre quand même une valeur
Lors d’un long essai, une sonde débranchée ne devrait jamais passer pour une température plausible. Le TMC200 signale une sonde débranchée ou une valeur hors plage dans son statut : votre script peut alors s’arrêter ou donner l’alerte au lieu d’enregistrer de mauvaises données.
Comment brancher l’un ou l’autre à mon PC ou à mon logiciel de test?
Les adaptateurs Dracal relient l’une ou l’autre sonde à un port USB. Le TMC200 lit les thermocouples de type K, J, N, E ou T. Pour les sondes Pt100, le RTD200 offre ±0,06 °C à 25 °C, et le RTD300 ±0,005 °C à 25 °C avec jusqu’à 10 lectures par seconde quand la mesure sert de référence. Vous pouvez utiliser votre propre sonde compatible ou commander une sonde précâblée.
DracalView est gratuit : il enregistre et affiche en graphique autant d’instruments Dracal que vous le voulez. Pour alimenter votre logiciel de test, quatre outils sont offerts. L’outil en ligne de commande et l’API REST JSON, tous deux gratuits, fonctionnent localement sur votre PC, sans service infonuagique, et viennent avec des exemples de code dans de nombreux langages. Le MQTT Publisher, gratuit lui aussi, transmet chaque lecture au courtier de votre choix, auquel plusieurs programmes peuvent s’abonner. L’option VCP, payante, permet à votre code de lire l’adaptateur comme un port série standard. De quel outil d’intégration avez-vous besoin? vous aide à choisir.
L’option -CAL ajoute une calibration en 3 points que vous effectuez vous-même dans DracalView, idéalement avec votre sonde finale branchée : l’erreur de la sonde est ainsi corrigée en même temps que celle de l’adaptateur. Cinq raisons de choisir l’option -CAL explique quand elle est rentable. Un certificat de calibration traçable est aussi offert en achat séparé.
Adaptateurs et sondes pour votre banc d'essai
La sonde fixe la limite, la chaîne décide si vous l’atteignez
Choisir entre un thermocouple et une sonde RTD fixe la meilleure précision à laquelle vous pouvez prétendre. L’atteindre dépend du reste de la chaîne : soudure froide, câblage, calibration avec la sonde finale et chemin des données jusqu’à votre logiciel de test. C’est là que la plupart des mesures sur banc perdent leur marge.
Comparez les modèles en détail dans la comparaison de la série TMC et la comparaison de la série RTD. Si votre montage comporte une contrainte qui n’est pas abordée ici, décrivez-la-nous au moyen du formulaire ci-dessous.
Références et sources
- How accurate is a thermocouple? (classes de tolérance IEC 60584-1), TC Direct (en anglais).
- What is the standard and tolerances for RTD Pt100 sensors? (IEC 60751), TC Direct (en anglais).
- Comparaison de la série TMC et comparaison de la série RTD, Dracal Technologies.
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