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Etalons électroniques
Les appareils d'étalonnage
Etalons
Il est possible de régler une chaine de mesure avec un étalon.
Pour certaines mesures, nous disposons d'un étalon électronique qui se comporte comme un étalon physique.
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Un capteur (ou sonde) se comporte comme une résistance variable (RTD) ou fournit une petite tension (thermocouple). Les valeurs produites sont trop faibles pour être utilisées directement.

Un transducteur transforme le signal du capteur en un signal qui est plus puissant et qui est standardisé.

Le capteur et son transducteur peuvent être intégrés dans un seul appareil, par exemple une tige de mesure contenant le capteur à un des boûts et de l'autre coté une calotte contenant le transducteur.

L'étalon électronique qui remplace le capteur peut soit être un banc de résistances adaptées (capteur Pt100 uniquement), soit un étalon électronique produisant une résistance ou une tension calibrée.


L'exemple ci-dessus montre un étalon simple qui se compose de résistances (92Ω pour -20°, 100Ω pour 0°, 104Ω pour 10°, 108Ω pour 20°, etc).


Un étalon plus complexe permet de simuler une température donnée avec une précision d'un dixième de degré et se compose d'un banc à décades pour régler les centaines, dixaines, unités et dixièmes de degrés (température réglée sur 50.0°C).


Un étalon électronique peut simuler toutes sortes de capteurs, ici un thermocouple. Pour simuler une température de 50°, l'étalon fournit une tension de 1.004mV.


Branchement de l'étalon à la place du thermocouple.


Une chaine de mesure se compose:
  • d'un capteur
  • d'un transducteur
  • d'un ou plusieurs utilisateurs (afficheurs, bascules électroniques (détecteurs de seuil),...)

Capteurs de température

Contrôle du transducteur

Un étalon électronique peut se comporter comme un thermocouple ou comme une résistance variable (Pt100 ou Pt1000). Les différents types de capteurs sont divisés en catégories (par exemple thermocouple K, thermocouple J,...). L'étalon permet le calibrage du système de mesure (terme anglais: on utilisera plutôt étalonnage).

Par exemple: mous devons étalonner le transducteur d'un PT1000. Le transducteur a deux réglages, la mise à zéro (le circuit doit fournir 0V pour une température de 0°) et le gain (le circuit doit fournir 1V pour une température de 100°). Il n'est souvent pas possible de disposer d'une enceinte produisant les températures voulues. Il est par contre aisé de remplacer momentanément le capteur par un étalon électronique de type Pt1000. On règle la "température" sur 0° et on ajuste le niveau zéro, puis on règle la "température" sur 100° et on ajuste le gain. Après cela, on remplace à nouveau l'étalon par le capteur. Ici, on peut utiliser l'étalon le plus simple.

Dans le cas d'un Pt1000, notre étalon électronique se comporte comme une résistance variable de précision, dans le cas d'un thermocouple comme une source de basse tension très stable.

Test des capteurs

Les capteurs peuvent également être controlés. Il n'y a ici pas de réglage possible, le capteur est bon ou mauvais. On connecte le capteur à l'étalon, et celui-ci transforme la mesure en indication de température. On peut comparer la mesure affichée avec le mesure effectuée par un thermomètre de référence, mais généralement les capteurs de température sont basés sur des principes physiques inaltérables et sont très stables: on remarque tout de suite que quelque chose cloche: circuit ouvert ou en cours-circuit. Les capteurs dont on sait qu'il n'ont pas une bonne stabilité dans le temps (par exemple certains types de thermocouples) doivent être remplacés tous les 5 ans.

L'étalon doit pouvoir mesurer de très petites tensions (thermocouples) ou des résistances (Pt100 et Pt1000) et transformer la mesure en température à afficher.

Grandeurs de mesure

Les transducteurs d'une installation transforment la valeur en provenance du capteur (par exemple la tension d'un thermocouple ou le courant d'un transformateur d'intensité) en une valeur standardisée, par exemple une tension qui van de 0 à 10V pour la valeur minimale et maximale. Ces tensions limites sont utilisées dans toute l'installation, ce qui permet d'employer des afficheurs standardisés dont il suffit de remplacer le cadran pour transformer un thermomètre en ampèremètre.

Un standard industriel est la boucle 4-20mA: la grandeur de mesure peut varier entre 4 et 20mA.

L'étalon doit ici pouvoir fournir une tension ou un courant calibré pour controler l'installation en aval du transducteur: affichage, bascule éklectronique,... En comparaison d'une alimentation stabilisée, la grandeur fournie est estrèmement précise et stable. De plus, on ne règle pas la tension, mais la "température" et l'étalon fait la conversion.

Traitement numérique

L'étalon électronique convertit automatiquement les valeurs, par exemple les mV mesurés en température affichée. Voici par exemple le tableau de conversion pour thermocouple K. Pour simuler un Pt1000 à 0°, l'étalon se comportera comme une résistance de précision de 1000Ω. Pour simuler un thermocouple K à 1000°, l'étalon fournira une tension de 41.276mV.

Ces valeurs peuvent être utilisées pour étalonner les panneaux d'affichage et autres indicateurs.

La plupart des étalons électroniques peuvent à la fois fournir une valeur et en mesurer une autre (indépendamment l'une de l'autre et avec une masse flottante). L'étalon peut simuler un Pt100 (fournir une résistance) et mesurer le résultat fourni par le transducteur (mesurer la tension ou le courant). Les appareils les plus chers peuvent balayer une gamme de valeurs d'entrée, mesurer les valeurs correspondantes en sortie et fournir comme résultat la linéarité du transducteur (erreur moyenne et maximale).

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