Thermocouples – des capteurs robustes pour une grande plage de température
Les thermocouples permettent d’effectuer les mesures de manière rapide et précise. RÖSSEL-Messtechnik fournit depuis plus de 75 ans des thermocouples pour chaque exigence des clients. Avec nos capteurs, vous pouvez effectuer des mesures précises à la fois pour des températures très basses jusqu’à -196 °C et pour des températures très élevées jusqu’à 2 000 °C. Les thermocouples RÖSSEL sont conçus sur mesure pour votre application et selon vos exigences. Pour cela, nous utilisons des connaissances approfondies sur les matériaux de tube de protection et leur durée de vie. Notre gamme de produits comprend des thermocouples spéciaux pour l’industrie automobile, l’industrie des semi-conducteurs et la sidérurgie ainsi que pour la construction de fours et d’installations. Nous fabriquons tous les types de thermocouples selon la norme IEC 60584-1 (A, C, B, E, J, K, N, R, S, T).
Thermocouples gainés
Grâce à leur isolation, les thermocouples gainés peuvent être utilisés de manière diverse, ils sont flexibles et résistent aux contraintes mécaniques. Les thermocouples gainés conviennent sur une plage de température très étendue.
Thermocouples droits
RÖSSEL-Messtechnik fournit des thermocouples droits aux constructions les plus diverses avec des matériaux de tube de protection de grande qualité pour une utilisation industrielle aux conditions rudes, par exemple dans les processus de traitement thermique et de combustion.
Thermocouples de processus
Thermocouples de processus pour l’industrie chimique, pétrochimique et des centrales électriques. Les normes de l’usine sont disponibles de série. Nous fournissons également des modèles spéciaux que nous développons en collaboration avec nos clients.
Thermocouples haute température
Nos thermocouples haute température spécialement conçus mesurent à des températures allant au-delà de 2 000 °C et sont également adaptés aux atmosphères hautement corrosives ainsi que réductrices. Nos thermocouples haute température sont utilisés dans l’aérospatiale, les laboratoires de recherche et dans l’industrie.
- Pour les atmosphères oxydantes, réductrices et neutres
- Versions étanches à la pression et au vide dans de nombreuses formes
- Également comme thermocouples multipoints
- Conceptions personnalisées
Thermocouples isolés
Pour des températures jusqu’à 1 200 °C, nous fournissons des thermocouples constitués de fils thermiques, isolés par des plastiques, fibres de verre ou céramiques, disponibles en stock. La longueur peut être choisie librement.
Thermocouples haute tension
Nous fabriquons des capteurs haute tension protégés contre les contacts avec une structure d’isolation de grande qualité jusqu’à 6 kV CC pour la mesure sur des systèmes de batterie et des composants haute tension dans les véhicules électriques.
Thermocouples multipoints
Nos thermocouples multipoints vous permettent de mesurer la distribution de température et d’effectuer des mesures TUS selon AMS 2750D ou CQI-9 – idéal pour les profils de température dans les fours, les tuyauteries et les canaux d’aération.
Thermocouples spéciaux
RÖSSEL-Messtechnik développe et fabrique des thermocouples aux constructions spéciales, par exemple des thermocouples de surface, des capteurs de mesure de profilés de température sur des parois de tubes et de réservoirs, ou de thermocouples de sécurité.
Vous êtes à la recherche de thermocouples ? Nous vous fournissons le modèle adapté !
Dans notre infothèque : : Thermocouples dans la pratique industrielle
Comment fonctionnent les thermocouples, quels principes entrent en jeu et quels sont les différents modèles ? Du comportement réactif aux erreurs de dissipation thermique en passant par le vieillissement et la dérive – notre brochure complète explique ce à quoi il faut veiller lors de l’utilisation de thermocouples dans la pratique industrielle.
Qu’est-ce qu’un thermocouple ?
Un thermocouple est un capteur de température constitué de deux fils de métaux différents. Ceux-ci sont reliés ensemble à une extrémité (la pointe de mesure ou soudure chaude) et forment un circuit électrique fermé. Si la température change à l’extrémité de mesure de ce thermocouple, une tension thermoélectrique apparaît en raison de la différence entre les propriétés thermoélectriques des deux métaux. C’est ce que l’on appelle également l’effet Seebeck. L’augmentation précise de la tension dépend des matériaux utilisés et de la température. Lorsque l’on connaît les propriétés des matériaux, on peut déterminer la température ambiante à l’aide de la mesure de la tension thermoélectrique – même à des températures extrêmes.
Afin de pouvoir utiliser l’effet Seebeck pour la mesure de la température, des métaux différents doivent être reliés ensemble. Leur combinaison pour des applications industrielles courantes est normalisée dans la norme DIN EN 60584-1. Les thermocouples peuvent être constitués de métaux et alliage communs tels que nickel / nickel-chrome (type K) ou fer / cuivre-nickel (type J), ou de métaux précieux tels que platine / platine – 13 % de rhodium (type R). Les thermocouples communs se distinguent par une forte manifestation des signaux, tandis que les thermocouples précieux sont beaucoup plus précis et résistants à la température.
Pour un signal de mesure correct du thermocouple, il faut déterminer la température au niveau du passage du thermocouple à l’appareil de mesure comme point de comparaison (soudure froide). Tous les appareils de mesure pour les thermocouples tiennent compte de la compensation de soudure froide (Cold Junction Compensation – CJC) dès la configuration par défaut.
Comment fonctionne un thermocouple ?
L’élément essentiel au fonctionnement du thermocouple est ce que l’on appelle l’effet Seebeck.
Dans un conducteur métallique présentant une différence de température entre les deux extrémités, les électrons se déplaçant librement sont poussés de l’extrémité chaude vers l’extrémité froide en raison d’un excédent énergétique. Le transfert de charge qui en résulte entraîne un potentiel électrique entre les deux extrémités. Cet effet spécifique aux matériaux survient dans tous les métaux et semi-conducteurs.
Afin d’utiliser l’effet Seebeck techniquement, différents métaux sont reliés ensemble. Le point de jonction des deux métaux est amené à la température de mesure par un couplage thermique adapté. En raison de la différence de température entre les points de mesure – la soudure chaude – et le raccordement à l’appareil de mesure – la soudure froide – le transfert de charge a lieu dans les deux métaux. En raison de la différence entre les propriétés thermoélectriques des métaux, le niveau de la tension générée diffère également. La différence de potentiel des deux matériaux thermoélectriques peut être mesurée sous la forme d’une tension thermoélectrique.
Afin de standardiser la tension thermoélectrique, les couples de matériaux ainsi que le point de comparaison – l’extrémité « froide » sur laquelle est mesurée le signal – ont été normalisés à 0 °C. Les points de comparaison de la plupart des appareils de mesure des applications industrielles sont à la température ambiante. Ainsi, c’est un niveau de tension thermoélectrique moindre qui est appliqué via le thermocouple que le niveau nécessaire pour le calcul de la température exacte selon la norme. C’est pour cela que les appareils de mesure mesurent les températures des bornes de raccordement et compensent la tension thermoélectrique manquante par rapport à 0 °C par calcul – ce qu’on appelle la compensation de soudure froide (CJC).
Où sont utilisés les thermocouples ?
Les thermocouples sont des thermomètres de contact électriques et peuvent en principe être utilisés dans tous les systèmes de mesure de l’industrie et de la recherche.
Les thermocouples sont avant tout utilisés pour les applications où prévalent de hautes températures, de fortes secousses ou vibrations, ou bien où des temps de réaction courts sont requis. Dans ce cadre, un plus grand écart est accepté que pour les thermomètres à résistance, par exemple.
Les thermocouples mesurent sous forme de points et peuvent donc être utilisés pour des mesures fines de profils de température.
Les thermocouples peuvent être conçus sous la forme de capteurs immergés ou de capteurs de surface, comme capteur direct ou isolé, ou par exemple comme appareil de mesure portatif avec deux sondes séparées. Ils peuvent ainsi être utilisés pour un grand nombre d’applications des secteurs suivants :
- Construction de fours industriels
- Construction d’installations/de machines
- Industrie automobile
- Industrie chimique
- Technique des centrales électriques
- Industrie du verre
- Industrie alimentaire
- etc.
Qu’est-ce qu’une tension thermoélectrique ?
On entend par tension thermoélectrique la différence de potentiel électrique entre le conducteur positif et négatif d’un thermocouple, différence qui se forme en raison de la différence de température entre la sonde et les contacts de raccordement. La tension est créée par l’effet thermoélectrique, également appelé effet Seebeck. Les séries de tension sont normalisées pour chaque type de thermocouple dans la norme DIN EN 60584-1 avec 0 °C comme point de comparaison. Si le point de comparaison se trouve à un autre niveau de température, la tension thermoélectrique manquante ou excessive doit être compensée par calcul.
Qu’est-ce qu’un câble thermoélectrique/de compensation ?
En principe, il est possible de poser un thermocouple avec son matériau de base depuis le point de mesure jusqu’au poste de contrôle. En fonction du diamètre, du modèle et du type de thermocouple, le capteur peut toutefois s’avérer trop peu flexible ou simplement trop cher. Il suffit de se représenter les coûts et l’effort requis pour poser un thermocouple en platine de type R afin qu’il traverse le hall de production sur une distance de 100 mètres, ou pour redresser un thermocouple de 8,0 millimètres afin qu’il soit adapté au chemin de câbles.
C’est pour cela que l’on utilise des câbles thermoélectriques ou de compensation permettant de combler la distance entre le point de mesure ou le thermocouple et la carte de mesure. Le câble est nécessaire à la fois pour la transmission et la génération de signaux, afin que la différence de température entre l’extrémité froide du thermocouple et la température propre de la carte de mesure puisse être compensée. Les câbles thermoélectriques et de compensation doivent donc avoir des propriétés thermoélectriques similaires voire identiques au matériau thermoélectrique du thermocouple.
Tandis que le câble thermoélectrique est constitué du même matériau thermoélectrique que le câble interne, pour le câble de compensation, les matériaux utilisés ont seulement des propriétés thermoélectriques similaires à celles du matériau thermoélectrique.
L’utilisation du même matériau thermoélectrique dans le câble thermoélectrique permet d’augmenter les précisions de la chaîne de mesure.
Les câbles de compensation ont cependant une raison d’être : en effet, ils sont moins chers. C’est avant tout sur les thermocouples en métaux précieux qu’il y a exclusivement des câbles de compensation, car un câble thermoélectrique ne représente pas un achat rentable.
Le code couleur des câbles thermoélectriques et de compensation est défini dans la norme DIN EN 60584-3.
Qu’est-ce qu’un thermocouple type K ?
Le thermocouple type K est l’un des dix types de thermocouples standardisés de la norme DIN EN 60584-1. Le type décrit la combinaison de matériaux thermoélectriques. Pour un thermocouple de type K, c’est un alliage nickel-chrome qui est utilisé comme conducteur positif et du nickel pour le conducteur négatif.
En Europe, ce type est étiqueté en vert conformément à la norme DIN EN 60584-3. C’est l’un des types les plus utilisés pour les applications industrielles.
Les thermocouples suivants sont normalisés :
