Thermocouples

Les thermocouples sont des capteurs de température utilisés dans de nombreux secteurs pour les mesures de températures extrêmes. Ces capteurs aux petites dimensions permettent d’obtenir des mesures beaucoup plus rapides. Grâce à leur grande résistance, les thermocouples peuvent fonctionner dans des conditions difficiles.

Les températures mesurées peuvent atteindre 2 500° C, et grâce à leur résistance extrême et aux petites dimensions, elles comptent parmi les résistances électriques les plus couramment utilisées pour la thermorégulation.

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Qu’est-ce qu’un thermocouple?

Les thermocouples sont des transducteurs, des indicateurs de température dont le fonctionnement est basé sur l’effet thermoélectrique. Les thermocouples présentent de nombreux avantages : ils présentent des petites dimensions, permettent d’obtenir des mesures rapides et peuvent être utilisés avec des températures extrêmes (jusqu’à 2 500 C° avec certains types de thermocouples).

Comment fonctionne un thermocouple?

Les thermocouples sont composés de deux fils conducteurs qui s’unissent entre eux pour former un circuit. Le circuit du thermocouple comprend deux fils composés de différents métaux.
Le point de rencontre entre les deux fils, appelé soudure chaude, entre en contact avec le milieu dont la température est à mesurer. Le point où les deux fils sont libres (non assemblés entre eux) est la soudure froide, qui entre en contact avec un corps dont la température est déjà connue.

Entre ces deux jonctions, la différence de température génère un courant électrique à l’intérieur du circuit. Il s’agit de l’effet Seebeck, qui est à la base du fonctionnement des thermocouples.
Le courant généré par le circuit entraîne donc une différence de température entre les deux jonctions. En mesurant la tension présente dans le circuit, le thermocouple peut mesurer la température à laquelle est exposée la soudure chaude.

L’effet Seeback

L’effet Seeback est basé sur l’union de deux métaux de températures différentes qui génèrent une force électromotrice spécifique. Le type de métal utilisé à l’intérieur du thermocouple permet d’obtenir des mesures plus ou moins précises ou s’applique à des températures spécifiques. C’est pourquoi les thermocouples sont classés en fonction du couple de métaux utilisés.

termocoppiales thermocouples sont classés en fonction du couple de métaux utilisés

Les thermocouples sont classés en fonction des types de métaux dont ils sont composés. La température maximale à mesurer variera en fonction des matériaux utilisés et des champs d’application.

Les types de thermocouples les plus courants sont les suivants:

Thermocouples de type K

productif et industriel.
Plage de mesures :  -200/+1370° Celsius

Thermocouples de type J

Les thermocouples de type J comportent une plage de mesures plus limitée que celles des thermocouples K. Les deux pôles sont constitués de fer (pôle positif) et d’un alliage de nickel et de cuivre (pôle négatif).
Plage de mesures :  -40/+750° Celsius

Thermocouples de type N

Les thermocouples de type N sont des thermocouples pour hautes températures, semblables à celles du type K mais plus stables et moins sensibles à l’oxydation et aux températures externes extrêmes.
Plage de mesures : -270/+1300° Celsius

Thermocouples de type W3

Parfait pour les températures élevées, les thermocouples W3 peuvent mesurer des températures allant jusqu’à 2 500° Celsius. Il est impossible de les utiliser dans des environnements oxydants ou en contact avec l’air. Figurant parmi les plus avancées, ces technologies sont utilisées principalement dans les secteurs nécessitant des températures très élevées.
Plage de températures 0/+2500° Celsius

Thermocouples traditionnels ou à isolation minérale ?

Le type d’isolation  utilisé pour les thermocouples garantit divers facteurs de performances, en particulier la vitesse de réponse et de mesure.
Les thermocouples à isolation traditionnelle comprennent des isolateurs en céramique et des gaines protectrices en métal ou en céramique.
Les thermocouples à isolation minérale dotés d’oxyde de magnésium MgO pour isoler les fils métalliques grâce à une gaine hautement isolante.

Les thermocouples dotés de câbles à isolation minérale offrent une réponse plus rapide et une meilleure résistance aux pressions et aux vibrations que les thermocouples standard à isolation traditionnelle.

Utilisations des thermocouples

L’utilisation des thermocouples en tant que capteurs de température est très courante, dans des contextes industriels ou domestiques.

Thermocouples pour chaudières, fours et plans de cuisson

Dans le domaine domestique, les thermocouples sont très utilisés pour le chauffage et le fonctionnement des plans de cuisson et des fours.
Dans ces contextes, le thermocouple fonctionne en tant que thermomètre régulateur pour la température en envoyant une impulsion électrique qui commande l’ouverture ou la fermeture de la soupape de gaz.
Le thermocouple fonctionne ici en tant que dispositif de sécurité de fours à gaz et de plans de cuisson en indiquant la fermeture de la soupape de gaz dans le cas où la flamme s’éteint. Ainsi, lorsque le thermocouple a mesuré la chute de température due à l’absence de flamme, il active l’interruption du flux de gaz à l’aide d’une impulsion électrique.

Sondes thermocouples industrielles

Pour mesurer des températures élevées ou dans des conditions difficiles, il est essentiel d’intégrer des thermocouples à l’intérieur de sondes industrielles utilisées dans les processus de production. Le grand avantage des thermocouples est leur résistance, qui leur permet de fonctionner dans les environnements industriels les plus divers.

Thermocouples et thermo-résistances : les différences

Les thermocouples et thermo-résistances figurent parmi les sondes les plus utilisées pour la mesure des températures, que ce soit dans le secteur industriel ou civil. Concernant le choix des composants électriques à utiliser, deux facteurs essentiels sont à prendre en compte : la précision et le type de température à mesurer. Les thermocouples sont moins précis que les thermo-résistances, mais ils sont plus faciles à calibrer et plus résistants. Si la mesure doit porter sur des températures très élevées dépassant 650°, les thermocouples sont les outils de mesure idéaux, offrant une plage de mesures plus étendue.

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