Les sondes de température: PT100 ou thermocouple? Quelle est la différence?

obiyann

Bonjour les padawans de la physique. Aujourd'hui on voit comment fonctionnent les différentes sondes de température. N'hésitez pas à partager cette vidéo, c'est gratuit  Facebook: https://www.facebook.com/obiyannexplique twitter: https://twitter.com/obiyannexplique instagram: https://www.instagram.com/obiyannexplique/?hl=fr  source : https://www.youtube.com/watch?v=s3pUyHHDkyc&t=303s https://www.youtube.com/watch?v=heD2Mza8aGQ https://www.youtube.com/watch?v=EhABwT2AgcY&t=173s pour aller plus loin:  https://www.youtube.com/watch?v=MFwsDfU_Cc0&t=44s https://www.youtube.com/watch?v=PccE4WcfnAw https://fr.wikipedia.org/wiki/Thermom%C3%A8tre_%C3%A0_r%C3%A9sistance_de_platine https://fr.wikipedia.org/wiki/Thermocouple

Transcript

00:00 Hé Léon, tu connais la différence entre un thermomètre anal et un thermomètre buccal ?

00:03 Euh non, pourquoi ?

00:04 Ah bah je comprends mieux pourquoi tu pues de la gueule !

00:06 FUSION !

00:08 AAAAAH !

00:08 Bonjour les panda-ones de la physique, Obi-Yan pour vous servir.

00:14 Bienvenue sur la chaîne qui répond à vos questions.

00:16 Et pour ce faire, laissez-les en commentaire et je répondrai lors d'une prochaine vidéo.

00:20 Aujourd'hui, on répond aux commentaires de Break688, fidèle abonné, merci à toi.

00:25 Et on voit qu'est-ce que c'est l'effet Seebeck.

00:27 Cet effet est utilisé dans certaines sondes de température.

00:29 Les thermocouples.

00:30 Mais vu que ça ferait une vidéo trop courte, j'ai décidé d'élargir le sujet.

00:33 Et donc on va voir les deux types de sondes qui sont le plus utilisés en industrie.

00:36 A savoir, la PT100 et le thermocouple.

00:39 Mais avant d'attaquer ces explications, on va déjà se rappeler quand on était jeune.

00:44 Pour ceux qui ont mon âge, et pour les autres, vous avez certainement déjà vu les thermomètres qu'on utilisait quand on était petit.

00:48 Vous savez, les thermomètres à alcool.

00:50 L'alcool, c'est pas cool !

00:53 Ouais non, je vous garantis que pour ceux qui l'ont connu comme moi, c'était pas cool.

00:56 Déjà, je vous parle de thermomètre à alcool parce que ça fait bien longtemps qu'on n'utilise plus de mercure.

01:01 Alors déjà, qu'un thermomètre qui pète dans le fion, ça doit pas faire du bien.

01:04 *bruit de dégout*

01:05 Si en plus derrière, on doit être intoxico-mercure, je vous dis pas la folie.

01:08 Parce que le mercure, ça attaque le système nerveux direct.

01:11 Donc pour prendre soin de notre corps, on a arrêté le mercure et on est passé à l'alcool.

01:14 Et donc comme j'ai dit tout à l'heure, si la température augmente, le niveau d'alcool dans le thermomètre va lui aussi augmenter.

01:19 Qu'est-ce qui se passe ?

01:20 Et bien c'est un phénomène qu'on appelle la dilatation.

01:23 Et bien imaginons que lorsque l'on chauffe le thermomètre, on regarde au microscope ce qui se passe au niveau de l'alcool.

01:28 Là, on va voir des atomes qui commencent à bouger de plus en plus, de plus en plus et à prendre de plus en plus de place.

01:33 Bah c'est ça la dilatation.

01:34 Et vu que ça prend plus de place dans un volume donné, eh bien le niveau va monter.

01:38 Jusqu'à ce que ça s'arrête au niveau de la température qu'on va pouvoir lire.

01:41 Bon, le problème de ces thermomètres, c'est que c'est pas très très précis.

01:44 Parce que suivant comment on regarde, si on regarde du dessus ou du dessous, on va avoir ce qu'on appelle une erreur de parallaxe.

01:49 Donc on va pas lire la bonne température.

01:51 Oui, faut bien être en parallèle pour bien lire la bonne température.

01:55 Mais comme vous le savez certainement, dans l'industrie, on a besoin d'être beaucoup plus précis que ça.

01:58 On ne va donc pas pouvoir utiliser ces thermomètres dans l'industrie.

02:01 Et c'est pour ça qu'on va pouvoir enfin s'attaquer au premier type de sonde que j'ai expliqué en début de vidéo.

02:06 A savoir les sondes de type platine.

02:08 En plus particulier, la PT100.

02:10 Bon, déjà, PT100, ça veut dire quoi ?

02:12 Péter...

02:13 *bruit de pet*

02:14 Putain, on va encore dire que j'ai un humour pourri là, j'en ai marre !

02:17 *soupir*

02:18 Donc péter, ça veut dire platine.

02:20 Parce qu'en fait, tout simplement, ces sondes, c'est des fils de platine.

02:23 Et pourquoi du platine ?

02:24 Bah tout simplement parce que c'est un matériau qui a une propriété très intéressante.

02:27 C'est que sa résistance électrique va être proportionnelle à la température qu'on va y appliquer.

02:32 Et donc, qui dit proportionnelle, dit que si on trace la courbe de la température en fonction de la résistance,

02:36 on va avoir une droite, une droite de forme AX+B.

02:40 Donc PT100, on a dit "péter" pour platine, et le 100, c'est juste pour nous indiquer qu'à 0°C, la résistance de la sonde est de 100 t.

02:47 Après, il y a plein d'autres types de sondes pétées.

02:49 *C'est pété*

02:50 On pourrait avoir une PT1000, mais en fait, ça voudrait juste dire que le 1000, c'est qu'on aurait 1000 Ohm à 0°C.

02:55 Mais restons sur la PT100, c'est celle qui est le plus utilisée.

02:58 Donc on sait qu'à 0°C, on a 100 Ohm, et puis on va ajouter à ça un deuxième point qui est connu.

03:03 À 100°C, on a 138,5 Ohm.

03:06 Il ne reste plus qu'à calculer la pente, donc 0,385 en fait.

03:10 Ça nous donne une formule qui est assez simple.

03:11 La résistance va être égale à 0,385 multipliée par la température, plus 100.

03:17 Donc, si j'ai la résistance, je suis capable d'avoir la température, tout simplement.

03:22 C'est très bien, on a une droite, on est capable de retrouver.

03:24 Mais pourquoi la résistance bouge quand la température augmente ?

03:27 *Bonne question*

03:28 Tout simplement, on va expliquer de quoi dépend la résistance électrique d'un matériau.

03:32 Elle est égale à Rho, multipliée par L sur S.

03:35 Rho, qu'est-ce que c'est ? C'est la résistivité du matériau.

03:38 En fait, c'est juste l'image de la capacité du matériau à résister au courant électrique.

03:42 Elle s'exprime en Ohm mètre.

03:44 Pas en Ohm par mètre, Ohm multiplié par les mètres.

03:46 Et pour chaque matériau utilisé, ça sera une constante.

03:50 Chaque matériau a sa propre résistivité.

03:52 Mais, on a dit qu'on multipliait ça par L sur S.

03:55 L, c'est la longueur du fil de platine.

03:58 Son unité sera le mètre.

03:59 Et S, c'est la section du fil.

04:01 Son unité sera le mètre carré.

04:02 Tout à l'heure, on a parlé de dilatation d'un fluide.

04:04 Mais là, on va parler de dilatation d'un matériau solide.

04:07 Si je chauffe mon fil de platine, la dilatation va faire que le fil va s'étendre.

04:12 La longueur va donc augmenter.

04:14 On a dit Rho constante, L augmente.

04:17 Donc, la résistance augmente.

04:18 Et donc, si la longueur augmente, la section va diminuer.

04:23 La section se trouve en dessous de la fraction.

04:26 Si L diminue, ça veut dire que la résistance augmente.

04:30 Donc, L augmente, S diminue, R augmente.

04:33 On voit bien donc que quand la température augmente, la résistance augmente.

04:37 Et donc maintenant, on comprend mieux pourquoi la résistance du fil de platine évolue en fonction de la température.

04:43 Il ne reste plus qu'à intégrer notre PT100 dans un petit circuit électrique.

04:46 Et on est capable de récupérer une valeur de température.

04:49 Bon, évidemment, je vous épargne déjà les montages électriques qu'on peut faire avec une PT100.

04:53 Genre les montages 3 fils.

04:54 Mais comme à chaque fois, si vous voulez plus d'informations, je mets des liens en description qui vont vous permettre d'approfondir le sujet.

04:59 Et maintenant qu'on a vu les PT100, on va enfin pouvoir parler des thermocouples.

05:03 Et répondre à la question sur l'effet Seebeck.

05:05 Bon, avant d'expliquer réellement le thermocouple,

05:08 on va déjà expliquer ce qui se passe quand on chauffe un matériau de type cuivre par exemple.

05:12 Un matériau qui est déjà très conducteur.

05:14 On sait que les atomes de cuivre vont libérer très facilement des électrons libres.

05:17 Et bien quand on va chauffer ce matériau, quand on va chauffer notre cuivre,

05:21 on a dit tout à l'heure que les atomes vont se mettre en mouvement.

05:23 Le fait de se mettre en mouvement va libérer encore plus facilement des électrons libres.

05:28 Et ce qui va se passer, c'est que les électrons libres vont partir de la partie qu'on chauffe vers la partie la plus froide.

05:33 Il va donc y avoir une accumulation d'électrons au niveau de la partie froide.

05:37 Maintenant, on va continuer l'expérience de pensée et on va relier deux fils de cuivre.

05:41 Et puis on va les souder ensemble.

05:43 On va chauffer une des deux soudures.

05:45 On aura donc une soudure qu'on va appeler chaude et une soudure qu'on va appeler froide.

05:49 Et donc pour les deux fils de cuivre, on va avoir les électrons libres qui vont partir vers la soudure froide.

05:53 Sauf qu'on a deux mêmes matériaux, on a deux fils de cuivre.

05:56 Donc on va avoir la même proportion d'électrons sur un fil de cuivre et sur l'autre.

06:02 On se retrouve avec un potentiel égal et donc pas de différence de potentiel.

06:06 Et on a déjà vu dans des vidéos précédentes qu'une différence de potentiel, c'est une tension électrique.

06:11 Donc si on réfléchit un peu, si on prenait deux matériaux différents,

06:15 on se retrouverait avec un nombre d'électrons différent de part et d'autre de la soudure froide.

06:19 Et donc, une différence de potentiel.

06:22 On pourrait donc avoir une tension électrique au borne de la soudure froide.

06:26 C'est ça l'effet Seebeck.

06:27 Ce qu'il faut bien comprendre, c'est que cette différence de potentiel,

06:30 cette tension, est proportionnelle à l'écart de température entre la soudure chaude et la soudure froide.

06:35 Donc on comprend bien que suivant les plages de température qu'on a à mesurer,

06:39 on va pouvoir avoir plusieurs types de thermocouple différents.

06:42 En général, on utilise des thermocouples de type K.

06:44 Mais il y en a plein d'autres.

06:45 Sauf qu'on a quand même un problème.

06:47 On a dit que notre thermocouple mesurait la différence de température entre la soudure chaude et la soudure froide.

06:52 Donc si j'ai besoin de savoir à quelle température est ma soudure chaude,

06:56 il faudrait que ma soudure froide soit à 0°C.

06:58 Comme ça, ça ferait température soudure chaude -0°C.

07:01 Zéro ! Zéro de la vengeance !

07:04 Ça nous donne la température.

07:05 Mais c'est plus compliqué que ça.

07:06 Imaginons que je veux mesurer de l'eau qui boue à 100°C.

07:09 Je plante mon thermocouple à l'intérieur et donc ma soudure chaude est à 100°C.

07:13 Mais ma soudure froide, elle, elle est à l'air libre.

07:15 Donc à 20°C.

07:16 La tension qu'on va mesurer va donc être proportionnelle à 80°C et pas 100°C.

07:21 Il nous manque donc 20°C pour avoir la vraie température mesurée par le thermocouple.

07:26 En général, en industrie en tout cas, qu'est-ce qu'on fait ?

07:29 On a un thermocouple.

07:31 Et au niveau de la soudure froide, je vais en mettre une PT100 qui va mesurer la température de la soudure froide.

07:36 Il ne restera plus qu'à additionner les deux températures

07:40 et on se retrouvera avec la température exacte mesurée par le thermocouple.

07:43 Mais là, vous allez me dire "mais à quoi ça sert ? Autant utiliser une PT100 pour mesurer ce qu'on a besoin."

07:47 Je vous dirais que oui, en pratique, vous avez raison.

07:49 "You're goddamn right."

07:51 Mais le problème, c'est qu'en industrie, il n'y a pas que la facilité qui compte.

07:54 Parce qu'en fait, un thermocouple, c'est beaucoup moins cher.

07:57 Et en plus, son temps de réponse est beaucoup plus rapide.

07:59 Et vous savez, dans toutes les industries, il n'y a pas qu'une mesure de température.

08:03 Il y en a plein.

08:05 Donc c'est plus facile de prendre toutes les mesures avec des thermocouples.

08:09 Je ramène juste toutes les soudures froides dans une même boîte.

08:13 Il n'y a plus qu'à mettre une seule PT100 dans la boîte.

08:15 Et après, il suffit juste d'additionner les températures.

08:17 Et on a les valeurs de tous les thermocouples.

08:19 Bon, ben voilà, c'est tout pour moi.

08:21 J'espère que cette vidéo vous a un peu éclairci sur le sujet.

08:23 Si cette vidéo vous a plu, comme d'habitude, vous lâchez votre meilleur like.

08:26 N'hésitez pas à vous abonner et à mettre la cloche pour ne rater aucune des prochaines vidéos.

08:30 C'était Obi-Yan qui vous dit "Que la science soit avec vous."

08:33 *Musique*

08:49 Et donc maintenant, on comprend mieux pourquoi ta mère est une pute.

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