Les senseurs RTD PT100 & PT1000 + amplificateur = Mesure de température de précision

Documenter un nouveau produit est toujours l'occasion d'apprendre quelque-chose de nouveau.
En effet, les senseurs PT100 et PT1000 sont fort appréciés dans le monde de l'industrie alors pourquoi ne pas l'exploiter dans nos projets Maker.

La sonde RTD PT1000
le tout commence avec un senseur PT1000.
Rien ne peut battre une sonde PT1000 (ou PT100) lorsqu'il s'agit de réaliser des relevés de températures de précision.
Sonde de température PT1000 et PT100
Les RTD sont des Resistor Temperature Detectors = détecteurs de température résistif. Ces senseurs contiennent une résistance constituée d'un petit morceau de Platine (d'où le nom commençant par le symbole chimique PT).
Une sonde PT1000 présente une résistance de 1000 Ohms à 0°C alors qu'une sonde PT100 présente une résistance de 100 Ohms à 0°C.

Les senseurs RTD PT1000 (ou PT100) sont réputées pour leur précision, répétabilité de relevé et stabilité. C'est un peut la Rolls-Royce du relevé de température. Pas étonnant de la retrouver dans les laboratoire et le monde industriel. Cette popularité est une chance puisque les sondes PT1000 sont adaptées à de nombreuses situations de relevé de mesure.
section de tuyauterie incluant une chambre de visite pour insertion d'un senseur PT1000
Senseur PT1000 à poser directement sur la tuyauterie

Un amplificateur PT1000

Par contre, il est hors de question de relever la résistance de la sonde avec un simple pont diviseur de tension. L'utilisation d'une sonde RTD PTxxx requière l'utilisation d'un amplificateur adéquat, amplificateur maintenant disponible dans la gamme Adafruit.
Amplificateur MAX31865 - Bus SPI - pour sonde PT1000
L'amplificateur basé sur un MAX31865 est capable de lire très faible résistances et est capable de s'ajuster automatique. Le breakout utilise une résistance de référence de 4300 Ohms (0.1% de précision).

Il peut également compenser la résistance des fils de connexion (ce qui est un vrai plus). C'est amplificateur est par ailleurs capable d'utiliser des sondes RTD 2, 3 et 4 fils.
Utiliser une sonde PT1000 à 3 fils (au moins) permet
d'obtenir une meilleure précision.

Il est préférable d'utiliser une sonde RTD 3 ou 4 fils afin d'améliorer la précision.

Le MAX31865 permet de lire le rapport de résistance de l'ADC par l'intermédiaire du bus SPI (Adafruit propose du code depuis son tutoriel). Ce qui permet de bénéficier de la stabilité d'une lecture digitale.

Le meilleur restant pour la fin, ce breakout 3.3v est également compatible 5V (Arduino Uno) puisqu'il embarque un régulateur de tension et des convertisseurs de niveau logique.

Un amplificateur PT100

Le breakout MAX31865 existe également pour les sondes PT100. Dans le cas d'un senseur RTD PT100, la résistance de référence utilisée pour la mesure fait 430 Ohms (avec une précision de 0.1%). Sinon le breakout fonctionne à l'identique.
Amplificateur MAX31865 - Bus SPI - pour sonde PT100

Les sondes RTD PTxxx et les autres senseurs de température
Les sondes au Platine (PTxxx) sont les championnes de la précision et offre un meilleur résultat et une meilleure stabilité que les thermocouples.

Il n'empêche que les thermocouples offrent déjà une excellente précision mais si vous avez besoin du meilleure relevé possible alors optez pour un senseur PTxxx.

Voici un classement des senseurs de températures... des meilleures au moins moins bon. Classement subjectif.

1) Senseur RTD PT1000 / PT100
Le gagnant toute catégorie en précision, fiabilité et répétitivité.
Les PT1000/100 sont idéal pour des mesure sur une très large gamme de température -50°C à +400°C.
Voir ici pour plus d'information


2) Senseur Thermocouple
Le meilleur senseur de température si PT1000/PT100 n'existait pas!
Les thermocouples sont idéal pour des mesures en hautes températures.
Il existe plusieurs types de thermocouple, nous utilisons des breakouts pour le type K allant jusqu'à 500°C.
Voir ici pour plus d'informations.


A noter de sous conditions, les thermocouples de type-K pro peuvent être utilisés sur une gamme de température beaucoup plus large. Voir ici sur WikiPedia.

3a) Sondes résistive NTC/PTC 
Utilisée sur les imprimantes 3D, ces sondes offrent une mesure raisonnablement correcte mais la fiabilité dépend surtout de l'électronique de mesure et de l'entrée analogique utilisée. Un bon algorithme de traitement est nécessaire pour éliminer les mesures incorrectes.
L'avantage de ces senseurs est de pouvoir fonctionner sur une large gamme de température incluant également les hautes températures de -40°C à +350°C.
Voir ici pour plus d'information


3b) Breakout I2C / SPI
De nombreuses cartes breakout de mesure de température ou breakout de mesure de données environnementale offrent des données fiables mais avec une gamme de température beaucoup plus étroite. Des fabriquant comme Adafruit fournissent du code pour exploiter ces senseurs... de sorte que leur mise en oeuvre est triviale.
Voir, par exemple, le BME208 de 0 à 65°C ou BME680

3c) DS18B20
Ce senseur OneWire (protocol d'échange de données sur un seul fil) présente une qualité et fiabilité de mesure franchement étonnante pour son prix.
Ce n'est pas un PT1000 ou un thermocouple mais si vous disposez d'une bibliothèque DS18x20 (Arduino, Raspberry-Pi, MicroPython), il fera un excellent travail pour relever la température de vos différentes pièces de vie.
Gamme de température -55°C à +125°C (-10°C à +85°C avec un précision de 0.5°C)

Voir le senseur de température DS18B20 - DS18B20 en version étanche

4) Senseur analogique (ex: tmp36)
En bas de l'échelle vient le senseur de température analogique comme le TMP36. Ce dernier est idéal pour l'apprentissage ou le relevé estimatif de température (il ne faut pas compter sur une précision au 1/10 °C).
Il permet de relever des températures de -50°C à +125°C .

Le TMP36 dispose d'une inertie thermique assez importante, plus grande que le DS18B20... même s'ils partage tout deux un paquetage similaire.
NB: l'inertie thermique est le temps que met le senseur à changer de température lorsque la température de la pièce change.

Comme tous les senseurs analogiques branchés directement sur un microcontrôleur, la stabilité du relevé dépend de la stabilité (et du filtrage) de l'alimentation.

En savoir plus - Où acheter du PT100, PT1000
Venez consulter les détails de la fichier produit pour plus d'information et accéder au tutoriel.