THERMOMETRE A RESISTANCE DE PLATINE R Pt100

GENERALITES SUR LES SONDES
Pt 100
PRINCIPE
Le principe de mesure repose sur la variation de résistance de fils métalliques en fonction de
la température. Les matériaux employés le plus fréquemment sont le platine et le nickel.
Le platine offre une grande plage de température et une très bonne linéarité. Sa pureté et son
inertie chimique garantissent une remarquable stabilité des éléments sensibles.
La relation de la résistance de platine avec la température est exprimée selon la norme CEI
751 par la fonction suivante :
Rt = Ro [ 1 + At + Bt2 + Ct2 (t - 100)]





Rt : résistance du thermomètre à la température t
Ro : résistance du thermomètre à 0°C
t : température en °C
A, B, C : coefficients déterminés par l'étalonnage
C = 0 pour les températures positives
Les sondes industrielles et les tables correspondantes sont basées sur :


Ro = 100 
R 100°C = 138,5 
NORMES ET TOLERANCES
FRANCE NFC 42330
ALLEMAGNE DIN 43760
ANGLETERRE BS 1904
INTERNATIONALE CEI 751
Tolérances admissibles en °C ± ( 0,15 + 0,002[t]) pour la classe A
Tolérances admissibles en °C ± ( 0,3 + 0,005[t]) pour la classe B
[t] étant la valeur de la température en °C.
Température
Dérivations admisibles en
en °C
classe A
classe B
Ohms
°C
Ohms
°C
-200
±0,24
±0,55
±0,56
±1,3
-100
±0,14
±0,35
±0,32
±0,8
0
±0,06
±0,15
±0,12
±0,3
100
±0,13
±0,35
±0,30
±0,8
200
±0,20
±0,55
±0,48
±1,3
300
±0,27
±0,75
±0,64
±1,8
400
±0,33
±0,95
±0,79
±2,3
500
±0,38
±1,15
±1,06
±3,3
600
±0,43
±1,35
±1,06
±3,3
650
±0,46
±1,45
±1,13
±3,6
700
±1,17
±3,8
800
±1,28
±4,3
850
±1,34
±4,6
MONTAGES ET RACCORDEMENTS
Il existe différentes sortes de raccordements d'une sonde à résistance.
CAPTEUR DE TEMPERATURE Pt 100 ohms - SERIE TS
- Pt 100 Ohms à 0 °C
- Plage de mesure -50 à +250 °C
- Plongeur et raccord Inox 316L
- Tête industrielle
THERMOMETRE A RESISTANCE DE PLATINE
R Pt100
1. Fonction de transfert RT = f( )
On se propose d'étudier un capteur de température R Pt100 et de réaliser une chaîne de
mesures analogiques.
Pour déterminer expérimentalement la fonction thermométrique RT = f( ), on peut utiliser
directement un ohmmètre. Sinon, on réalise un montage conditionneur.
2. Montage conditionneur
Préambule : la liaison 4-20mA
Inventée vers 1930, par un ingénieur du groupe ESSO (S.O. = Standard Oil of New Jersey)
aux Etats-Unis, la liaison 4-20mA est destiné à transmettre un signal analogique à quelques
dizaines ou centaines de mètres. Il repose sur le constat que le long d'un câble, aussi long soitil, le courant continu qui le traverse est constant. Par contre la différence de potentiel en
raison de la chute de tension dans le câble va évoluer en fonction de la distance à la source et
décroître avec l'augmentation de cette distance. Il est donc exclus de transmettre fiablement
une faible ddp générée par un capteur en tant que telle. Cependant, si l'on sait transformer le
générateur de tension équivalent à un capteur en générateur de courant, le problème est alors
différent. Dans les années 30 les balbutiements de l'électronique à tubes dans lesquels les
courants étaient de l'ordre de quelques 2 ou 3 dizaines de mA ont induit ce concept dit 420mA. L'idée est de réaliser un dispositif, capteur + circuit associé, dont la consommation en
mA sera proportionnelle à la tension que l'on devrait mesurer aux bornes du capteur et de
faire en sorte que celle-ci se situe dans la plage 4-20mA, ces limites correspondant alors aux
limites d'utilisation du capteur. On aurait pu choisir 0-20mA mais c'eut été problématique en
cas de dérive qui décale le courant vers les valeurs négatives, la plage 0-4mA constitue donc
une marge de sécurité. Il est aisé de constater qu'aujourd'hui un simple transistor pourra jouer
ce rôle de convertisseur tension-courant (la tension étant le VBE du transistor auquel
correspond un courant IC). La mesure en bout de ligne du courant consommé fournit
l'indication de l'état du capteur et donc de la grandeur à contrôler. Ce procédé a eu un très
grand succès car il implique l'emploi d'un simple câble bifilaire.
Montage conditionneur de la résistance PT100.
L'ensemble est constitué d'un premier étage générateur de courant suivi d'un deuxième étage
amplificateur. Le troisième étage permet d'obtenir une réponse linéaire U3 = k  .
E = 10 V ; R = 10 k ; R1 = 2 k ; R2 = 12 k ; R3 = 10 k ; R4 = 12.7 k ajustable ;
R5 = 3.3 k et R6 = potentiomètre 1 k
Les amplificateurs opérationnels (TL081 ou LM324) sont alimentés en +15V/-15V
Application numérique : on souhaite réaliser une lecture directe U3 = 0,1  .
Les données constructeur montrent que pour la sonde étudiée :
La tension U1 = RT I, aux bornes de la résistance de platine, est une fonction affine de la
température :
U1 = a  + b ou U1 = 0,1 (1 + 4 10-3  )
1) Réaliser le montage sur Pspice et simuler le circuit pour RT variant de 100 à 150 Ohm.
2) Montrer et vérifier par simulation que le montage générateur de courant permet
d'alimenter la résistance de platine avec un courant d'intensité constante.
= 1 mA.
3) Montrer et vérifier par simulation que le deuxième étage amplificateur non inverseur
permet d'obtenir une tension variant entre 1 V et 1,5 V environ avec :
La tension U1 = RT I, aux bornes de la résistance de platine, est une fonction affine de la
température :
U1 = a  + b
4) Montrer et vérifier par simulation que le dernier étage permet d'éliminer le terme contant
b à partir du montage diviseur de tension (UP) et d'ajuster le gain avec la résistance R4
pour avoir une lecture directe de la température.
3. Réalisation du typon du circuit
Réaliser le typon du montage complet en pensant à ne pas oublier les alimentations des AOP
et leur régulateur de tension (7815 et 7915), l’alimentation du générateur de courant
(LM317 T) et les borniers de connection du capteur et des alimentations.
Rem : Rechercher sur le net les datasheet des 7815, 7915, LM324 et du LM317 T afin de
connaître les PCB footprint des composants précités.
5. Coût du matériel
En parcourant les sites Internet de Radiospares, farnell ou conrad, déterminer le coût de la
carte cablée.