Contrôleur de température

Guide d’achat d’un contrôleur de température

La température joue un rôle important dans le bien-être des personnes et dans de nombreux processus biologiques, physiques et chimiques. En outre, la fiabilité de nombreux appareils électroniques n’est garantie que pour certaines plages de la température. Un contrôleur de température permet de contrôler facilement le maintien de la température souhaitée. Certains thermomètres peuvent enregistrer les valeurs de mesure ou les transmettre directement à un appareil de régulation et de contrôle. En fonction de l’utilisation prévue, vous pouvez choisir le contrôleur de température le mieux adapté en termes de design, d’utilisation, de principe de fonctionnement et de précision.

Critères de sélection d’un contrôleur de température

Pour trouver le contrôleur de température le mieux adapté parmi la vaste gamme de thermomètres disponibles, vous pouvez affiner la sélection selon certains critères de base :

- Quelles sont les températures maximale et minimale que le contrôleur de température doit enregistrer ?
- Quelle précision doit avoir le contrôleur de température dans la plage de mesure souhaitée ?
- La température doit-elle être mesurée sur des surfaces, dans des gaz (par exemple, la température de l’air), des liquides, des solides ou des marchandises en vrac ?
- Une mesure sans contact est-elle possible et utile ?
- L’contrôleur de température doit-il mesurer et enregistrer les données de façon continue ?

Appareil de mesure de la température à indication analogique

Un contrôleur de température à indication analogique peut avoir un design très simple. Tout le monde connaît les thermomètres à liquides qui affichent la température extérieure et la température ambiante, qui prennent la température et qui vérifient la température de l’eau du bain. Ce type de contrôleur de température fonctionne sans piles et montre la température sur une échelle graduée. Lorsque la température augmente, le liquide se dilate et monte le long de l’échelle. Si la température descend, le liquide se contracte et descend le long de l’échelle.

Un autre contrôleur de température analogique utilise la dilatation par température différente de deux métaux distincts. Le changement de longueur avec le changement de la température fait que la bande bimétallique se plie et modifie la position de l’aiguille de l’indicateur analogique.

Appareil de mesure de la température à écran numérique

Un contrôleur de température numérique peut séparer localement le point de mesure de l’écran. Un contrôleur de température numérique peut sauvegarder et traiter facilement les données de mesure. Il existe de nombreux thermomètres numériques auxquels différents capteurs de température peuvent être connectés. D’autre part, les capteurs laser ne sont pas interchangeables.

Or, un contrôleur de température avec capteur laser peut intégrer un capteur interne supplémentaire pour mesurer la température de l’air et une ou plusieurs connexions pour d’autres capteurs de température. Ces capteurs peuvent varier aussi bien dans leur plage de mesure de la température que dans leur taille et leur forme, ou encore dans leur principe de mesure. Les principes de mesure les plus communs des capteurs interchangeables sont les thermocouples et les capteurs de résistance en platine, en particulier PT100 et PT1000. En changeant de capteur, il est possible de vérifier des points de mesure très différents avec le même contrôleur de température.

Un enregistreur de données de la température est en même temps un contrôleur de température numérique. Vous pouvez régler la part d’enregistrement dans le menu de l’appareil ou du logiciel correspondant. Une fois l’enregistrement de la température terminé, vous pourrez télécharger les données du contrôleur de température. Certains enregistreurs de la température de longue durée sont équipés d’entrées analogiques et peuvent être configurés de façon à ce que l’enregistrement des données démarre ou s’arrête uniquement lorsqu’une valeur définie est atteinte. Souvent, le logiciel associé à le contrôleur de température permet de visualiser les données sous forme de tableau ou de graphique.

Un contrôleur de température multicanal mesure et sauvegarde les données de plusieurs capteurs. Le contrôleur de température peut être équipé de connexions pour capteurs de la température du même type ou pour différents types de capteurs. Un contrôleur de température multicanal permet de mesurer et d’évaluer simultanément les températures sur plusieurs points d’un processus.

Différents types de capteurs pour le contrôleur de température

Capteurs de température infrarouges
Un contrôleur de température avec capteur infrarouge peut déterminer sans contact la température de surface du point de mesure. Le capteur infrarouge capte les ondes infrarouges émises par l’objet à mesurer, et détermine la température à partir de celles-ci. Les capteurs peuvent être optimisés pour différents domaines d’application. Ils se distinguent, entre autre, par la plage de température et par le rapport entre la distance et le point de mesure. Le rapport entre la distance et le point représente le diamètre de la surface de l’objet détecté par rapport à sa distance au capteur. Un rapport ou une optique de 15:1 correspond à un diamètre du point de mesure de 3 cm à une distance de 45 cm, tandis qu’un rapport ou une optique de 60:1 signifie que le point de mesure de la température est de seulement 1 cm à une distance de 60 cm.

Capteurs de résistance en platine ou en nickel
Lorsque la température change, la résistance électrique de nombreux matériaux conducteurs d’électricité change aussi. Un appareil numérique de mesure de la température mesure cette résistance et l’évalue par rapport à la température. On utilise généralement des capteurs en platine et en nickel comme sondes de température par résistance (RTD). Au fur et à mesure que la température augmente, la résistance augmente et la conductivité diminue. Le platine présente un changement uniforme de résistance dans une plage de température très vaste. Cela permet d’utiliser des capteurs en platine pour des températures allant de -200 à 1000 ºC. En revanche, les capteurs de température fabriqués en nickel possèdent des résistances qui augmentent de façon linéaire avec la température pour des températures comprises entre -60 et 300 ºC. Cependant, les capteurs en nickel réagissent avec une plus grande sensibilité. Contrairement au platine, ils montrent un plus grand changement de résistance pour une même différence de température. En plus d’indiquer le matériau, la dénomination du capteur montre aussi la valeur de la résistance nominale à 0 ºC. Ainsi, un capteur NI500 est une résistance en nickel avec une résistance nominale de 500 ohms et un PT1000 est une résistance en platine avec une résistance nominale de 1000 ohms. Afin d’éviter les erreurs de mesure causées par la connexion de câbles longs, il existe des capteurs de résistance avec une technologie de 3 et 4 fils.

Thermistors - Capteurs semi-conducteurs pour mesurer la température
Les thermistors sont des capteurs de température basés sur des semi-conducteurs. Ils ne sont conducteurs d’électricité que dans certaines conditions. Ils se divisent en thermistors NTC avec coefficient de température négatif, et thermistors PTC avec coefficient de température positif. La résistance des thermistors NTC diminue lorsque la température augmente. Par conséquent, les thermistors NTC conduisent mieux à haute température, c’est pourquoi ils sont aussi appelés conducteurs de chaleur. Par contre, les thermistors PTC conduisent mieux à basse température. C’est pourquoi ce sont des thermistors PTC, puisque leur résistance augmente avec la température. Un contrôleur de température numérique permet d’utiliser ces deux types de capteurs semi-conducteurs pour des températures jusqu’à 250 ºC. Les thermistors peuvent aussi servir d’éléments pour la limitation automatique de courant dans des machines actionnées électriquement. Dans ce cas, les thermistors NTC s’utilisent pour démarrer en douceur les machines lorsqu’ils se connectent, et les thermistors PTC servent de protection contre les surcharges, en réduisant et finalement en bloquant le flux de courant lorsqu’elles chauffent trop.

Thermocouples pour la mesure de la température
Les thermocouples sont formés de deux fils de métaux différents connectés par une extrémité. Si les extrémités non connectées ont une température différente de celle des extrémités connectées, une différence de tension peut être mesurée entre les deux fils. Pour déterminer la température dans l’union des fils à partir de cette différence de tension, il faut connaître la température dans les extrémités libres. Il existe plus de 300 assemblages de matériaux connus pour mesurer la température avec des thermocouples. Certains, adaptés aux mesures industrielles, ont été règlementés dans la norme DIN EN 60584. La tension thermoélectrique de ces combinaisons de matériaux varie considérablement entre 5 mV/°C et 100 mV/°C. Pour simplifier l’utilisation des thermocouples, différents types ont été définis en fonction de leurs propriétés. Les types T, E, J, K et N, ainsi que S/R, B, C et A sont pour les températures particulièrement élevées, même au-dessus de 1000 ºC. La tension mesurée dans le thermocouple doit être linéarisée dans le contrôleur de température avec la courbe caractéristique du thermocouple utilisé. Si un contrôleur de température dispose de connexions pour les prises normalisées d’un type de thermocouple défini, ces thermocouples peuvent être directement connectés et utilisés avec ce connecteur. Si vous avez besoin de rallonges pour atteindre le point de mesure, veillez à ce qu’elles correspondent au type de thermocouple.

Exemples de mesure de la température dans différents domaines

Appareil de mesure de la température dans les pièces
Il existe des directives concernant la température minimale pour les espaces des logements et au travail. Il ne faut pas seulement tenir compte des besoins de la température des usagers, mais il faut aussi éviter les dommages à cause de l’humidité. Los dégâts dus à l’humidité se produisent lorsque l’air chaud rencontre des surfaces froides. L’air se refroidit alors, et une partie de la vapeur d’eau se condense. D’autre part, non seulement la température de l’air, mais aussi la température de surface des surfaces limitrophes de la pièce, et l’humidité de l’air ont une influence sur la perception de la température. Lorsqu’un contrôleur de température dispose d’un capteur supplémentaire pour mesurer l’humidité de l’air, il est alors aussi appelé thermo-hygromètre. La température du point de rosée applicable à cette humidité est déterminée à partir de l’humidité relative et de la température. Il s’agit de la température à laquelle l’air peut encore absorber la quantité d’eau présente sous forme de vapeur. Si la température descend plus, une partie de la vapeur d’eau se convertit en liquide. De nombreux thermo-hygromètres affichent la température du point de rosée directement sur l’écran. Si vous choisissez un contrôleur de température avec un capteur de température supplémentaire pour mesurer la température des surfaces, vous pourrez facilement mesurer la température dans des composants extérieurs avec des ponts thermiques ou géométriques et la comparer à la température du point de rosée affichée. Pour ce type de mesures, vous pouvez utiliser un contrôleur de température intégrant un capteur de la température infrarouge, puisqu’il vous permet de mesurer rapidement et sans contact, même de loin. Un contrôleur de température destiné uniquement à contrôler la température ambiante peut être un appareil de paillasse ou mural, pour que les utilisateurs du local puissent lire les valeurs directement sur l’écran. Lorsque les valeurs se trouvent en-dehors de la plage souhaitée, vous pourrez aérer, chauffer ou rafraîchir la pièce, au besoin. Si vous souhaitez contrôler et évaluer la température ainsi que l’humidité, pendant un certain temps, vous pouvez utiliser des appareils qui enregistrent les données à intervalles réguliers.

Appareil de mesure de la température pour les entrepôts et les transports
Maintenir une certaine température est très important pour la durée de conservation de nombreux aliments et de certains autres matériaux. Les zones de stockage d’aliments et, en particulier, les chambres froides pour denrées périssables chères doivent être contrôlées de manière à ce que, en cas d’augmentation inadmissible de la température, les contremesures opportunes puissent être prises à temps, ou que la marchandise soit utilisée avant d’être abîmée. Pour contrôler la température, vous pouvez utiliser un appareil de mesure pouvant déclencher une alarme visuelle ou sonore lorsque la valeur critique de la température définie est atteinte, ou envoyer les données à un système de contrôle.

Les enregistreurs de données sont adéquats pour démontrer que les températures définies ont été respectées pendant le transport des marchandises. Un enregistreur de données peut être n’importe quel contrôleur de température qui calcule et sauvegarde la température à intervalles réguliers. Vous pouvez placer ce contrôleur de température discrètement parmi la marchandise, voire à l’intérieur de l’emballage extérieur. Lorsqu’il n’est pas possible de contrôler la température de la marchandise pendant le transport, vous pourrez quand même le faire au moment de la livraison. Dans certains cas, la température du noyau de plusieurs échantillons peut être mesurée de manière aléatoire en utilisant un contrôleur de température avec une sonde de pénétration adéquate.

Mesure de la température dans des processus avec apport de chaleur
Pour de nombreux produits, un contrôleur de température est utilisé pendant le processus de fabrication pour garantir que des températures définies sont maintenues pendant une période déterminée. C’est important, par exemple, dans la production de yaourts, l’homogénéisation, la cuisson des aliments, le séchage de matériaux sensibles et la stérilisation ou le contrôle des parasites causés par la chaleur. Si le contrôleur de température peut transmettre les valeurs limites définies sous forme de signal, vous pourrez contrôler la chaleur du processus grâce à lui. Si le contrôleur de température envoie un signal lorsque la température minimale ou maximale est dépassée, il pourra augmenter ou diminuer automatiquement l’apport de chaleur.