Cap Température Flashcards
La température
nous renseigne sur la quantité de chaleur qu’un corps ou son environnement
contient.
Elle est associée à l’énergie thermique e par :
e = K. T
K = constante de Boltzmann (1,38.10 -23 J/K)
T = température absolue en Kelvin (K)
En électronique, on utilise l’électronvolt (ev) :
1eV= 1,6.10-19 J
A 300˚K = 27˚C ; K.T = 1/40 eV = 25 meV.
T(K)
et
T (°C)
T(K)= T (°C) +273,15
et
T (°C)= T(K) – 273,15
Kelvin
C’est une échelle absolue exprimée en K. La valeur particulière de 0 K représente lezéro
thermodynamique. 0 K est la plus basse température qui peut exister dans la nature. Elle
correspond à l’absence de tout mouvement même à l’échelle moléculaire.
Echelle Fahrenheit
T (°C) = (5/9)[T (°F) - 32]
T (°F) = (9/5)[T (°C)] + 32
0°F = -17,77°C
0°C = 32°F
100°C = 212°F
30°C = 86°F
-40°C=-40°F
Thermométrie
La technique de mesure de la température
On distingue plusieurs techniques de thermométrie parmi lesquelles :
Thermométrie par thermocouple.
Thermométrie par résistances.
Thermométrie par diodes et transistors.
Thermométrie par circuits spéciaux
Effet Seebeck :
Dans un conducteur A, soumis à un gradient de température constant, les porteurs libres (e-)
se déplacent de la partie chaude vers la partie froide.
Le champ électrique E généré grâce à ce gradient de température est :
E = θA. grad T
θA:
pouvoir thermoélectrique du conducteur A.
Un thermocouple
est l’association de 2 métaux différents, soudés aux bouts, formant une
jonction appelée : jonction chaude qui va servir pour la mesure de la température inconnue Tc.
Les 2 autres bouts sont reliés à un millivolttmètre et constituent la jonction de référence
maintenue à une température fixe appelée : température de référence Tréf.
La mesure de la température inconnue Tc est…..
indirecte. La force électromotrice E mesurée à
l’aide du millivoltmètre, nous renseigne sur la mesure de Tc.
La force électromotrice d’un thermocouple
(θA - θB) (Tc – Tref)
On démontre que Pour annuler l’erreur il faut que θC/D = θA/B
Solution pratique : Choisir un couple C,D de bon prix dont θC/D = θA/B
Le câble ainsi choisi s’appelle …….
câble de compensation
Thermométrie par résistance
On distingue deux types de résistances :
- les résistances métalliques
- les résistances à semiconducteurs.
Résistances métalliques
R en Ohm et T en degré Celsius
{-200C et 600C}
Les résistances métalliques sont caractérisées par une augmentation de R la valeur de leur
résistance avec l’augmentation de la température.
On a : R(T) = R(T0)*( 1 + a T + b T2
+…)
Résistance à semi-conducteur
R en Ohm et T en Kelvin
{3000K et 5000k}
Les résistances à semi-conducteurs sont constituées de mélanges d’oxydes de silicium. La
plus célèbre de ces résistance est la CTN, ( Coefficient de Température Negatif), encore
appelée thermistance. La loi de variation est de la forme
R(T) = R(To)exp(B((1/T)-(1/To))
CTN
{-50°C et 150 °C}
Le coefficient de température est obtenu, grâce à la relation :
On trouve, après dérivation à T= T0
α = - B / T0
Thermométrie par diode et transistor
Conditions d’utilisation :……..
Diode polarisée en direct. Diode parcourue par un courant
constant.
Inconvénient de thermométrie par diode et transistor
Le courant de saturation inverse d’une diode dépend de la température. Pour limiter son
action, On préfère utiliser des montages à base de transistors appariés.
Transistors appariés
Deux transistors sont dits appariés s’ils ont les mêmes caractéristiques. En général, ils sont
construits sur le même substrat, dopés de la même manière, et ont les mêmes dimensions. Par
conséquent, ils possèdent le même courant de saturation.
Le capteur de température à base de transistors appariés
est formé des deux transistors appariés, montés en diode, polarisés
en direct, et alimentés par des sources de courant dont l’intensité reste constante quel que soit
la température.
Thermométrie par circuits spéciaux
1 AD590
C’est un circuit intégré de la société AnalogDevice, basée sur la technique de transistors
appariés. Il doit être polarisé entre 4V et 30V, et fournit un courant de 1µA par Kelvin.
La plage d’utilisation varie selon la série entre -50 et 150°C.
Thermométrie par circuits spéciaux
2-LM35
C’est un circuit intégré de la société National Semiconductor, basée sur la technique de
transistors appariés. Il doit être polarisé entre 4V et 30V, et fournit une tension de 10mV/°C.
La plage d’utilisation ne doit pas dépasser 150°C.
