Les signaux de sortie produits par les capteurs de mesure de température doivent être conditionnés afin d'être convertis en une forme pouvant être utilisée pour un traitement ultérieur. Le conditionnement des signaux comprend :
- Amplification
- Isolation des signaux
- Compensation des erreurs
- Linéarisation
- Excitation
Si le conditionnement est essentiel à la précision des mesures, celle-ci dépend également de facteurs tels que la construction du capteur et la transmission du signal. Les impuretés présentes dans le métal des dispositifs de détection peuvent entraîner des gradients de température qui introduisent des erreurs, et la distance de transmission peut affecter la qualité du signal. En outre, les caractéristiques du capteur de mesure ainsi que la méthode utilisée pour la transmission peuvent jouer un rôle dans les caractéristiques du signal.
Non-linéarité des capteurs de température
Détecteur à couche mince - Élément RTD plat La plupart des dispositifs de détection de température présentent un certain degré de non-linéarité. Chaque thermocouple a un mode de fonctionnement différent et ses propres exigences en matière de conditionnement du signal. Les thermocouples fonctionnent selon l'effet Seebeck, qui se produit lorsque deux métaux différents sont joints à une extrémité et restent ouverts à l'autre, créant une tension dans le circuit ouvert. La tension est directement fonction de la différence de température entre la jonction des métaux et le point mesuré sur les métaux. La tension Seebeck dépend de la composition du thermocouple. Les sorties sont non linéaires par rapport aux mesures de température, et chaque type de thermocouple présente sa propre non-linéarité distinctive. De plus, les courbes d'étalonnage indiquent que la non-linéarité des thermocouples entraîne une augmentation de l'erreur sur une plage de température plus large.
Un RTD est constitué d'un métal, tel que le cuivre ou le platine, dont la résistance augmente avec la température. Il peut s'agir d'un fil bobiné ou d'un film mince. Les RTD à fil bobiné sont constitués d'un fil enroulé autour d'un isolant cylindrique en céramique ou en verre. Les capteurs à couche mince sont constitués d'une couche de matériau appliquée sur un isolant en céramique qui est ajustée jusqu'à ce que la résistance atteigne la valeur souhaitée. La courbe de résistance en fonction de la température d'un RTD est non linéaire. Lorsque la plage de mesure est étroite, la non-linéarité peut éventuellement être ignorée. Sur une plage de 0 à 1 000 °C, les RTD ont une précision de ±0,5 à 1 °C.
Les thermistances sont constituées d'oxydes métalliques et peuvent avoir un coefficient de température négatif ou positif. Les thermistances à coefficient de température négatif présentent une diminution non linéaire de la résistance lorsque la température augmente, tandis que les thermistances à coefficient de température positif présentent une augmentation linéaire de la résistance lorsque la température augmente. Les thermistances présentent une sensibilité et une réponse au signal beaucoup plus élevées aux variations de température que les thermocouples ou les RTD et sont donc capables d'atteindre des précisions élevées. Cependant, la plage de température de fonctionnement des thermistances est beaucoup plus étroite.
Les capteurs de température infrarouges mesurent la température en concentrant la quantité de rayonnement infrarouge émise par un objet sur des capteurs, qui la convertissent en un signal électrique. La quantité d'énergie infrarouge émise par un objet est directement proportionnelle à sa température. Comme le capteur n'est pas en contact avec le processus mesuré, les capteurs à infrarouges sont utiles pour les applications à très haute température où les autres types de capteurs ne peuvent pas fonctionner, ou pour les processus en mouvement tels que la cuisson des aliments sur un tapis roulant.
Série 44000 Capteur de température infrarouge USB
Capteur de température infrarouge USB La transmission analogique utilise un signal continu qui varie en amplitude pour transmettre des informations. Elle est le plus souvent utilisée avec des signaux de procédé standard tels que 4 à 20 mA, 0 à 10 V et 0 à 1 V. La plage 4 à 20 mA est la plus couramment utilisée, car elle peut parcourir la plus longue distance sans dégradation et est relativement insensible aux signaux de bruit externes. Elle est fréquemment employée comme variable de processus pour la sortie des capteurs de température. Une fois que le transmetteur reçoit la sortie native du capteur, il linéarise le signal en fonction de la courbe d'étalonnage du type de capteur spécifique. Il convertit ensuite la tension linéarisée en un signal de courant de 4 à 20 mA. Le signal peut ensuite être traité par un appareil d'enregistrement ou un contrôleur. Les thermocouples et les RTD produisent des signaux de faible intensité (millivolts) qui sont sensibles aux interférences. Le signal de 4 à 20 mA est beaucoup plus robuste et peut être transmis sur une longue distance sans interférence due au bruit. De plus, l'utilisation de la variable 4 mA pour la valeur la plus basse permet de distinguer facilement un défaut du transmetteur d'un signal légitime.
Ethernet est une autre forme de transmission série différentielle à haut débit qui prend en charge des transmissions allant jusqu'à 1 Go/seconde. Il nécessite généralement un contrôleur dédié et est largement utilisé pour des applications industrielles, commerciales et domestiques. Il constitue la base des communications Internet actuelles. Différents schémas de codage sont utilisés pour permettre la transmission des informations de mesure réelles entre les machines ou, dans certains cas, à l'échelle mondiale à l'aide de l'infrastructure Internet. TCP/IP est un protocole largement utilisé dans les systèmes Ethernet, qui assure la transmission des données entre deux appareils. Les connexions Ethernet sont prises en charge par un grand nombre de mécanismes de cryptage afin de garantir la sécurité des données.
Conclusion
Récepteur sans fil longue portée Les dispositifs de détection de température non linéaires nécessitent que les signaux soient conditionnés pour la linéarité et la compensation d'erreur. De plus, la faible sortie en millivolts des thermocouples et des RTD doit être compensée par amplification. La précision du signal dépend également de la transmission. La conversion de la sortie du capteur en une sortie de processus de 4 à 20 mA fournit un signal plus robuste, capable d'être transmis sur de longues distances avec peu d'interférences. La transmission numérique et Ethernet permet de transférer le signal sur de plus grandes distances et à des fréquences plus élevées.
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