Comment raccorder électriquement un Pt100 ?

Lors de la mesure de température à l'aide de capteurs Pt100, une modification de la résistance électrique du câble de raccordement est prise en compte dans la mesure. En fonction de la longueur du câble de raccordement et de la précision souhaitée, le raccordement s'effectue à l'aide de 2, 3 ou 4 fils. Nous recommandons un raccordement à 3 fils minimum.

Pourquoi existe-t-il des connexions à 2, 3 et 4 fils pour le Pt100 ?

Le raccordement d'un Pt100 s'effectue souvent à l'aide d'un câble de raccordement de plusieurs mètres de long. Les variations de température au niveau du câble sont alors prises en compte dans la mesure et faussent le résultat. Cela se remarque dans la mesure avec un raccordement à 2 fils, avec environ 0,4 °C par mètre de câble. Pour obtenir des mesures très précises, il convient donc d'utiliser un raccordement à 4 fils avec un circuit de mesure supplémentaire pour compenser la résistance du câble. Le raccordement à 3 fils, dans lequel la résistance du câble est déterminée à l'aide d'un troisième câble, constitue un compromis entre le coût et l'utilité.

Quel câble pour Pt100 ?

Pour raccorder un capteur Pt100, il est possible d'utiliser un câble en cuivre disponible dans le commerce.

Quels sont les connecteurs disponibles pour Pt100 ?

Il existe différents types de têtes de raccordement pour connecter une sonde à résistance Pt100, qui sont souvent également adaptées à la fixation d'un transmetteur de tête. Le couvercle est rabattable, fixé à l'aide d'un filetage ou de 2 vis. Le matériau standard est la fonte d'aluminium, le plastique pour les applications simples ou l'acier inoxydable pour les environnements hygiéniques. Certaines variantes sont définies dans la norme DIN (forme A, forme B, etc.).

Quelle couleur de câble pour Pt100 ?

La norme DIN EN 60751 recommande les couleurs de câbles suivantes. Pour 1 capteur : rouge et blanc. En cas d'utilisation de deux capteurs Pt100, les couleurs supplémentaires jaune et noir ou gris sont utilisées pour le 2e capteur.

Raccordement électrique des thermomètres à résistance Pt100

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Raccordement électrique des capteurs de température Pt100

Lorsque la température change, la résistance du capteur de température Pt100 change également.
Afin de détecter la variation de résistance du Pt100 en cas de changement de température, un courant constant (généralement compris entre 1 mA et 3 mA) est appliqué au capteur.
Selon la loi d'Ohm U = R x I, la résistance du Pt100 génère une chute de tension qui est mesurée et évaluée.

Exemple:
Une résistance Pt100 a une résistance de 100 ohms à une température de 0 °C.
Avec un courant de 1 mA, cela donne une tension de
U[V]= 100 [Ohm] x 0,001[A]= 0,1 Volt

Cette chute de tension doit ensuite être transmise à l'appareil d'évaluation avec le moins de pertes possible. Pour cela, on peut utiliser des câbles en cuivre disponibles dans le commerce. Il faut toutefois tenir compte du fait que la résistance des câbles de raccordement est prise en compte dans la mesure et peut entraîner des erreurs de mesure, en particulier lorsque les câbles sont longs et soumis à des variations de température.
Pour obtenir des mesures précises, il faut également tenir compte de la résistance du câble à l'intérieur du thermomètre à résistance Pt100 (résistance thermométrique DIN 16160).
Celui-ci est généralement faible et peut donc souvent être négligé.

Résistance des câbles de raccordement

La résistance du câble de raccordement peut être calculée à l'aide de la formule suivante.

R= ρ x L / A

R= Résistance de la ligne [Ohm]
ρ= Résistance spécifique du câble [ohm x mm² /m], cuivre : 0,017
L= Longueur totale du câble (câble aller et retour) [m]
A= Diamètre du fil du câble [mm²]

Exemple :
Câble en cuivre avec section de conducteur : 0,25 mm²
Résistance spécifique du cuivre (à 20 °C): 0,017 Ohm x mm²/ m
Distance entre le capteur et l'appareil d'évaluation : 30 m (longueur totale : additionner les longueurs aller et retour)
R= 0,017 x (2 x 30 m) / 0,25mm² = 4,08 Ohm

Remarque :
La résistance spécifique dépend du degré de pureté du cuivre et se situe entre 0,017 et 0,018.
Pour des calculs précis, utiliser les indications du fabricant du câble.

Types de raccordement Thermomètre à résistance Pt100

Il existe plusieurs possibilités pour raccorder le capteur Pt100 à un appareil d'évaluation.
Celles-ci se distinguent par le nombre de câbles électriques utilisés pour raccorder le capteur à l'appareil d'évaluation.
Le choix du type de raccordement peut avoir une influence décisive sur la résistance et les variations de température au niveau des câbles de raccordement, et donc sur la précision de mesure du dispositif de mesure de la température.

Connexion à 2 fils

Image Pt100 raccordement à 2 fils

Dans le cas d'un raccordement à 2 fils, deux câbles sont utilisés pour raccorder le capteur Pt100 à l'appareil d'évaluation. Le raccordement à 2 fils est simple et peu coûteux, mais la résistance du câble s'ajoute à la résistance du Pt100. Il en résulte l'affichage d'une température plus élevée.
Les appareils d'évaluation modernes permettent de compenser la résistance du câble. Les variations de température au niveau du câble continuent toutefois d'influencer le résultat de la mesure.
L'utilisation d'un capteur Pt1000 (1000 ohms à 0 °C) réduit de 10 fois l'influence du câble de raccordement. Un câble avec une section plus importante réduit également la résistance du câble.

Connexion à 3 fils

Image Pt100 raccordement à 3 fils

Dans le cas d'un raccordement à 3 fils, trois fils identiques sont utilisés pour raccorder le capteur Pt100 à l'appareil d'évaluation. Le 3e fil permet de créer un deuxième circuit de mesure vers l'appareil d'évaluation.
Cela permet de déterminer et de compenser la résistance du câble de raccordement.
Le câblage à 3 fils est un type de raccordement courant qui offre un bon compromis entre coût et précision de mesure.

Connexion à 4 fils

Image Pt100 raccordement à 4 fils

Dans le cas d'un raccordement à 4 fils, quatre fils identiques sont utilisés pour raccorder le capteur Pt100 à l'appareil d'évaluation. Deux fils sont utilisés pour raccorder le capteur et les deux autres fils servent de fils de compensation pour mesurer la résistance des fils de raccordement .
L'influence des câbles de raccordement est ainsi entièrement compensée.
Le câblage à 4 fils permet une mesure très précise, mais en raison du coût plus élevé des câbles de raccordement supplémentaires, il n'est utilisé que pour des applications spéciales nécessitant une grande précision.

Émetteur

Afin d'éviter les problèmes liés à la résistance du câble, il est recommandé d'utiliser un transmetteur lorsque la distance entre le capteur Pt100 et l'appareil d'évaluation est importante.
Celui-ci convertit la résistance du capteur Pt100 en un signal normalisé de 0(4)-20 mA ou 0-10 volts à proximité du point de mesure.
Ce signal peut ensuite être transmis sans problème et à moindre coût sur de longues distances à l'aide d'une connexion à 2 fils vers l'appareil d'affichage.
Les « transmetteurs de tête » intégrés directement dans la tête de raccordement du thermomètre à résistance Pt100 sont idéaux. Il existe également une multitude d'appareils à monter sur panneau.

Câblage externe du thermomètre à résistance Pt100

Le raccordement électrique des thermomètres à résistance Pt100 aux appareils d'évaluation s'effectue à l'aide de :

Câble

La version avec câble ou torons est généralement utilisée lorsque la distance entre le thermomètre à résistance Pt100 et l'appareil d'évaluation est faible. Le câble est relié de manière fixe à la sonde à résistance Pt100 en usine. Afin de maintenir la résistance du câble aussi faible que possible, celui-ci est généralement en cuivre ou dans un autre métal ou alliage métallique hautement conducteur.

Lors du choix du câble, il convient de tenir compte des points suivants :
- Section de câble suffisante pour réduire au maximum la résistance du câble
- Nombre de fils correspondant au type de raccordement souhaité (2, 3 ou 4 fils) et nombre de capteurs (1x Pt100, 2x Pt100)
- Le câble doit être suffisamment résistant à la chaleur pour supporter les températures parfois élevées à proximité du point de mesure.
- Résistance chimique suffisante du câble aux conditions environnementales et éventuellement au milieu.
- En cas de perturbations électromagnétiques éventuelles, il convient d'utiliser un câble blindé.
Étant donné que le câble est monté en usine sur ces capteurs à résistance, les points susmentionnés doivent être clarifiés au préalable entre le fabricant et l'utilisateur.

Couleurs de câbles recommandées pour Pt100 selon DIN EN 60751 (code couleur)
Afin de faciliter le câblage, des couleurs de câbles spécifiques sont utilisées pour le raccordement d'un capteur Pt100.
On utilise généralement le rouge et le blanc. Dans une configuration à 3 fils, deux fils sont rouges et un est blanc, tandis que dans une configuration à 4 fils, deux fils sont rouges et deux sont blancs.
Lorsque deux capteurs Pt100 sont utilisés, les couleurs supplémentaires jaune et noir ou gris sont utilisées pour le deuxième capteur. Ce code couleur, défini selon la norme DIN EN 60751, permet d'éviter les erreurs lors de l'installation et de la maintenance.

Télécharger le tableau des couleurs de raccordement pour les capteurs Pt100

Fiche.

Les thermomètres à résistance Pt100 sont souvent fournis avec différents connecteurs permettant de raccorder les capteurs aux appareils d'évaluation. Les thermomètres à résistance peuvent ainsi être facilement installés, remplacés et raccordés de manière sûre. Lorsqu'il est nécessaire de remplacer le capteur, il suffit de débrancher le connecteur sans avoir à modifier le câblage.
Les connecteurs sont donc souvent utilisés dans des espaces confinés (par exemple dans la construction mécanique) ou dans les laboratoires avec des appareils de mesure portables. Le connecteur est soit directement raccordé à l'armature de protection du capteur, soit, dans le cas des capteurs avec câble, raccordé au câble.
Le nombre de broches limite les possibilités de câblage à 2, 3 ou 4 conducteurs. Lors du raccordement du connecteur, il convient de noter que les broches sont attribuées spécifiquement par le fabricant et qu'il n'est donc pas toujours possible de les remplacer par celles d'un autre fabricant.
Il existe une multitude de types de connecteurs et de fabricants différents selon l'application.

Tête de raccordement

Le thermomètre à résistance Pt100 est livré d'usine avec une tête de raccordement. Dans la tête de raccordement, le câble du capteur est câblé par le client à un câble prolongateur. Pour cela, on utilise généralement un socle de raccordement en céramique monté dans la tête. Il est également possible de monter directement un transmetteur de tête qui convertit directement le signal de résistance en un signal de sortie normalisé.
Certaines têtes de raccordement sont normalisées selon la norme DIN. Elles permettent un remplacement indépendant du fabricant des socles de raccordement ou des transmetteurs de tête normalisés
La norme DIN spécifie que les matériaux utilisés doivent être la fonte, l'aluminium ou le plastique.