Caractéristiques des sondes PT100 (PT1000) :

• Généralités: résistance de 100Ω à 0°C (1000Ω), plage de mesure de -200 à +600°C, coefficient de température d’environ 0,385Ω/°C (3,85Ω/°C) et linéaire (à peu de choses près...). Le coefficient de température est légèrement différent d'une sonde à l'autre (modèle, constructeur) et non constant suivant la température (facteur de 2ème & 3ème ordre).
• Auto échauffement : Afin de limiter ses effets, le courant nominal recommandé est de 1mA pour une PT100 et de 0,1mA pour une PT1000 (avec un maximum recommandé de 3mA pour une PT100 ou 0,3mA pour une PT1000). Néanmoins, les caractéristiques des sondes permettent de dépasser ces valeurs. Le coefficient d'auto échauffement (K) des sondes varie de 0,25°C/mW (élément 10 x 2mm) à 0,40°C/mW (élément 2 x 2mm). Traduction : pour un courant de 1mA, valeur typique, élément nu, et donc dans des conditions moins favorables que pour une sonde encapsulée, l’auto échauffement de la sonde (K*R*I²) varie de 0,035°C à 0,056°C pour une PT100 à 100°C, ce qui est négligeable vis-à-vis du pas d’échantillonnage des convertisseurs analogique/numérique des automates. Pour un Millénium II, la conversion est faite sur 8 bits (256 valeurs possibles) dans une plage 0-10v. Traduction: pour une plage assez large allant de -20 à 100°C, le pas d'échantillonnage est de 0,55°C (140/256).
• Gain montage: plus le courant dans la sonde est faible, plus le gain du montage doit être important et inversement. En fait, le paramètre a surveillé est l'auto échauffement de la sonde car il est proportionnel au carré du courant sonde et générateur d'une imprécision mesure. Pour les gammes utilisées (de -20 à 250°C), un courant d'environ 2mA pour une PT100 et 1mA pour une PT1000 sont des "maximums"...
  

Notes complémentaires relatives à la calibration des montages :

• Calibration « physique » : formule à appliquer pour la calibration d’une température supérieure à 100°C  (par exemple, calibration d’une température de 150°C (gamme -20/150°C), physiquement faite à 100°C (eau en ébullition)) : le réglage de gain est fait pour obtenir une tension en sortie de montage (Vout) = 10V x (100° - θ°min) / (θ°max - θ°min). Exemple : pour la gamme -20/150°C, Vout à 100°C  = 10 x (100 - (-20)) / (150 - (-20)) = 7,059V.

Calcul des valeurs des montages (changement de gamme de températures, adaptation aux caractéristiques des sondes et choix personnels) :

• Utilisez la feuille Excel Calcul Valeurs Montages . Elle permet de calculer la valeur de tous les composants influant sur les caractéristiques des montages. Cette feuille est protégée par un mot de passe vide. Pour les "forcenés" d'Excel, la "déplomber" et accéder à tous ses détails, utilisez le menu Outils/Protection/Oter la protection de la feuille, puis étendre les lignes 36 à 246 en les sélectionnant et en utilisant le menu Format/Ligne/Afficher.
  
• Calcul des valeurs montage:
  
• Dans cette feuille, les valeurs sont de 4 types:
• Entrées (Vert):
• Vert foncé: saisie requises.
• Vert clair: saisie optionnelle (valeur pré renseignée ou recommandée)
• Sorties (Rouge ou or):
• Rouge: information importante.
• Or: information non importante.
  
• Saisissez (cellules vert foncé):
• Données globales:
  
• Gamme de températures désirée
• Sonde utilisée (PT100 ou PT1000)
• Coefficient température de la sonde
  
• Carte utilisée
  
• Selon la carte utilisée, vous devez saisir:
• La valeur de la résistance ou des résistances déterminant le courant dans la sonde. Les valeurs données dans la liste des composants du montage utilisé peuvent être conservées.
• La valeur de départ des calculs est la valeur du potentiomètre de réglage de la donnée (bloc Gain ou Offset, ligne Choix, cellule en vert clair). En principe, il n'est pas nécessaire de la modifier. La ligne Calculs (couleur or) indique les valeurs calculées par la feuille (incluant la tolérance globale définie dans la cellule Tolérance des calculs (paramètres globaux)). A partir de ces données, saisissez dans la ligne Choix, couleur vert foncé, les valeurs les plus proches des valeurs indiquées dans la ligne Calculs, dans la gamme normalisée utilisée. 1 ou 2 valeurs sont à saisir pour chaque donnée (gain et offset). Essayez les différentes valeurs et combinaisons de valeurs proches des valeurs calculées afin que les tolérances indiquées dans la ligne Tolérances/Choix (couleur rouge) soient les plus symétriques possible par rapport à 0.
• L'ensemble des paramètres de fonctionnement des cartes sont éditables. On peut calculer les composants pour obtenir n'importe quelle gamme de températures, n'importe quelle tension de sortie, utiliser une sonde de caractéristiques quelconques ou une tension d'alimentation quelconque (montage Bernard).
  
• La cellule Tolérance des calculs détermine la tolérance servant au calcul des valeurs des composants afin d'assurer un réglage quel que soit la tolérance des composants utilisées. Avec des résistances à 5%, une tolérance de 25% est une valeur suffisante.
• Montage Patrick: Le réglage d'offset étant assuré par équilibrage du pont, aucune valeur de composant n'est à calculer pour ce réglage. Le réglage et la plage de réglage du gain étant assuré par variation du courant dans la sonde, le réglage du courant dans la sonde et du gain du montage sont dépendants.
  
• Utilitaire: il permet de calculer la valeur des résistances à utiliser pour calibrer les 2 températures de la gamme choisie. Saisissez:
• Gamme de températures
  
• Sonde utilisée (PT100 ou PT1000).
• Coefficient température de la sonde
• Mode de calcul (automatique ou saisie manuelle).
• Les cellules Val. théorique indiquent les valeurs théoriques des résistances à utiliser pour calibrer les températures minimale et maximale de la gamme choisie. Une valeur ou une combinaison de 2 valeurs issues des gammes normalisées E12 à E96 permet de trouver la valeur exact ou la plus proche possible de cette valeur théorique afin d'obtenir une tension de sortie égale ou très légèrement différente de la valeur désirée (0V pour la température minimale ou 10V pour la maximale). Entrez ces valeurs dans les  cellules Résistance #x ou utiliser le mode automatique pour les calculer.
  
• Résistances de calibration de la température inférieure de la gamme: Dans l'utilitaire, si la tension indiquée dans la cellule Vout correspondant à cette température est "largement" supérieure à 0 (quelques dizaines de mV), recopiez le contenu de la cellule Temp. Calib. de la cellule voisine vers la cellule Minimale du bloc température (paramètres globaux) afin que les résultats des calculs des résistances de calibration de la température supérieure de la gamme soient exacts. Exemple (résistances de calibration du -20°C avec les valeurs utilisées pour le montage de Bernard): Les résistances utilisées sont de 100 Ω et 1,2 KΩ (PT100). Pour une gamme -20/50°C, le tension de sortie indiquée par l'utilitaire est de 0,039V et la température de -19,72°C. Reportez ce 0,039 dans la cellule Minimale du bloc température (-20 avant copie) afin que les résultats des calculs des résistances de calibration de la température supérieure de la gamme soient exacts. La gamme effective est -19,72/50°C.
• Résistances de calibration de la température supérieure de la gamme: La cellule Vout indique la tension à obtenir en sortie de carte. Elle doit être égale ou légèrement inférieure à la tension de sortie maximale désirée (cellule Tension de sortie carte, 10V par défaut)
  

• Paramètres globaux :
• Températures (entrée requise): la gamme de températures désirée.
• Tolérance des calculs (entrée optionnelle, 25% par défaut): Pour chaque donnée, offset ou gain, le point de départ des calculs est la valeur du potentiomètre de réglage de la donnée. Cette tolérance sert au calcul des valeurs des autres composants de façon à ce que le réglage soit efficient. Une valeur de 25% permet de palier aux disparités dues aux tolérances sur les valeurs des composants, tension d’alimentation et autres éléments.
• Alimentation carte (entrée optionnelle, 12V par défaut): certaines valeurs se référencent à la tension positive d’alimentation des cartes (+12V), tension d’offset pour la carte d’Alain, tension d’offset et courant sonde pour la carte de Bernard. En pratique, ce paramètre n’a d’influence que pour la carte de Bernard dans la mesure où son alimentation continue est externe. Dans ce cas, ce paramètre permet l’utilisation d’une alimentation continue délivrant une tension quelconque (+12/-12 selon les indications de Bernard, mais +15/-15 est possible aussi…).
• Tension de sortie carte (entrée optionnelle, 10V par défaut): permet d’ajuster la valeur de la tension maximale délivrée par la carte afin de pouvoir l’utiliser avec des automates dont la tension d’entrée requise est quelconque (de 0 à 10V pour le MII ou de 0 à xV pour un autre automate…).
• Caractéristiques sonde:
• Type (saisie requise, choix dans une liste): PT100, PT1000.
• Coefficient de température (saisie requise): détermine la relation entre température et valeur résistive de la sonde. Il peut être déterminé des 2 manières suivantes (choix dans une liste):
• Détermination automatique du coeff.: la valeur du coefficient de température est prédéterminée et correspond aux valeurs indiquées par les concepteurs des 3 cartes.
• Saisie manuelle du coeff.: permet de saisir une valeur correspondant aux caractéristiques de la sonde utilisée, si disponibles.
• Valeur utilisée pour les calculs (information) : indique suivant le mode de saisie choisi précédemment et la valeur éventuellement saisie en mode Saisie manuelle du coeff. le coefficient de température utilisé pour les calculs.
• Echauffement (entrée facultative, 0.4 °C/mW par défaut): valeur du coefficient d'auto échauffement de la sonde. Suivant les modèles de sondes et les constructeurs, elle varie de 0,15 à 0,4 °C/mW (voir caractéristiques de la sonde, si disponibles).
• Carte (entrée requise, choix dans une liste): permet de déterminer les valeurs des composants spécifiques à la carte utilisée.
• Global:
• Courant sonde:
• Nom du ou des composants déterminant la valeur du courant sonde :
• Carte Alain: R (entrée requise, 620 Ω (PT100) ou 2 KΩ (PT1000), valeurs recommandées).
• Carte Bernard: R1 (entrée requise, 5,6 KΩ (PT100) ou 10 KΩ (PT1000), valeurs recommandées).
• Carte Patrick: R1 (entrée requise, 1,5 KΩ (PT100) ou 15 KΩ (PT1000), valeurs recommandées), R6 (entrée optionnelle, 10 KΩ, valeur recommandée).
• Valeur du courant sonde (information).
  
• Offset à x°C (information): indique la tension d’offset à la température minimale de la gamme choisie. Cette tension peut être mesurée, pin 14 du CI pour le montage de Bernard ou pin 5 à 7 du CI 324 pour le montage d’Alain. Non spécifiée pour la carte de Patrick car le réglage d’offset est assumé par équilibrage du pont.
• Gain théorique (information): indique le gain théorique de l’étage de sortie afin que la tension maximale disponible en sortie de carte corresponde à la valeur indiquée dans la cellule Tension de sortie carte (paramètres globaux).
• Echauffement max (information): indique la valeur de l’auto échauffement de la sonde à la température maximale de la gamme choisie (élément nu, non encapsulé).
• Offset & gain : 5 lignes pour chacune de ces données:
• Libellés (2 lignes d’information). En fonction de la carte utilisée, les noms de composants correspondant au schéma électronique sont indiqués. Même remarque pour ce qui est de l’affichage des informations relatives à la tension d’offset (offset) et à la tension de sortie carte (gain).
• Calculs (information): indique les valeurs calculées par la feuille.
• Choix (entrée optionnelle et requise(s)): entrée des valeurs normalisées des composants suivant les informations correspondantes fournies dans la ligne Calculs.
• Tolérance/Choix (information) : suivant la valeur des composants saisie dans la ligne Choix et le paramètre Tolérance des calculs (paramètres globaux), indique l’écart entre la valeur nominale de la tension (offset ou de sortie carte) et la valeur pratique et traduit ainsi l’efficacité du potentiomètre d’ajustement. De 1 à 3 valeurs sont indiquées: minimale, moyen (potentiomètre en position médiane) et maximale. Une tolérance minimale de +/-20% est préférable afin de compenser les tolérances sur les valeurs des composants, tension d’alimentation et autres.
• Offset : suivant la carte utilisée, les noms des composants indiqués et les valeurs à calculer sont les suivants :
• Carte Alain: P1 (Potentiomètre de réglage de l’offset, entrée optionnelle, 100 KΩ, valeur recommandée), R1 & R2 (entrées requises).
• Carte Bernard: R3 (Potentiomètre de réglage de l’offset, entrée optionnelle, 10 KΩ, valeur recommandée) & R2 (entrée requise).
• Carte Patrick: Aucune valeur, car, sur cette carte, le réglage de l’offset est obtenu par équilibrage du pont.
• Gain : suivant la carte utilisée, les noms des composants indiqués et les valeurs à calculer sont les suivants:
• Carte Alain: R3 (Potentiomètre de réglage du gain, entrée optionnelle, 100 KΩ, valeur recommandée) et R4 (entrée requise).
• Carte Bernard: R10 (Potentiomètre de réglage du gain, entrée optionnelle, 100 KΩ, valeur recommandée), R8 et R9 (entrées requises).
• Carte Patrick: R2 (entrée optionnelle, 12 KΩ, valeur recommandée), R3 (entrées requises), R7 (entrée optionnelle, 15 KΩ, valeur recommandée). Sur cette carte, le réglage de gain est assuré par le potentiomètre R6, qui agit également sur le courant sonde.
• Calcul des valeurs des résistances de calibration : Ces résistances doivent être impérativement d’une précision de 1% et peuvent être choisies dans les séries E12 à E96 selon les disponibilités des fournisseurs. Le calcul peut être effectué des 2 manières suivantes (choix dans une liste, entrée requise, mode automatique par défaut):
• Détermination automatique des valeurs des résistances : la feuille calcule les « meilleures » valeurs. Dans ce mode, la série normalisée dont sont issues les valeurs peut être choisie parmi les 4 séries E12 à E96 (choix dans une liste, série E12 par défaut).
• Saisie manuelle des valeurs des résistances : les valeurs des résistances de calibration sont saisies manuellement.
• 2 lignes.
• 1^ère ligne: informations et saisies pour la température minimale de la gamme choisie.
• 2^ème ligne: informations et saisies pour la température supérieure de la gamme choisie.
• Colonnes:
• Val. Théorique (information) : indique la valeur résistive de la sonde à la température spécifiée.
• Résistance #1 et Résistance #2 (2 colonnes d’information ou de saisie):
• Automatique (information): indique la ou les valeurs permettant de réaliser la calibration à la température la plus proche possible de la valeur nominale.
• Manuelle (saisie requise): en mode Saisie manuelle des valeurs des résistances, cellules de saisie de la valeur des résistance de calibration choisie parmi les séries E12 à E96.
• R #1 & R #2 en // (information) : valeur de la résistance de calibration ou de la combinaison des 2 résistances de calibration montées en parallèle.
• Vout (information) : Valeur de la tension à obtenir en sortie de carte en agissant sur le réglage de gain lors de la calibration.
• Ligne correspondant à la température minimale: la tension indiquée doit être nulle ou très légèrement supérieure à 0 (quelques mV).
• Ligne correspondant à la température maximale: la tension indiquée doit être égale ou légèrement inférieure à la tension de sortie carte définie dans les paramètres globaux (10V par défaut).
• Temp. Calib. (information) : température effective de calibration correspondant à la tension Vout indiquée précédemment.