Tout sur les thermocouples : principe de fonctionnement et applications

Les thermocouples sont des dispositifs avancés de mesure précise de la température, comprenant plusieurs bandes bimétalliques de deux fils reliés à l’extrémité. Une tension thermoélectrique est induite lorsque la jonction de ces fils se trouve en présence d’une différence de température alors qu’une des broches est maintenue à une température plus froide.

L’objectif principal d’un thermocouple est de détecter les plus petites fluctuations de température qui se produisent au cours d’une période donnée. Ils sont très recherchés dans les endroits où les applications requièrent le plus haut niveau de précision. Du fait de leur personnalisation et de leur gamme variée de conceptions de produits basées sur de multiples facteurs, ils constituent un dispositif de mesure extrêmement fiable tout en livrant des résultats optimaux et efficaces.

Qu’est-ce qu’un thermocouple ?

Un thermocouple est un capteur de température qui utilise deux types de fils soudés ensemble par un seul joint, formant une jonction. Cette jonction, lorsqu’elle est mise en contact avec des variations de température, génère une petite tension qui est mesurée. Ces dispositifs offrent une réponse rapide et une grande durabilité, ce qui en fait une norme industrielle.

Principales caractéristiques :

• Les thermocouples sont équipés pour mesurer des températures allant de très élevées à extrêmement basses.
• Ils sont fabriqués avec des matériaux robustes, ce qui garantit que leurs performances demeurent intactes dans les environnements les plus difficiles et dans toutes sortes de conditions corrosives.
• Les thermocouples, lorsqu’ils sont mis à l’épreuve par rapport à d’autres dispositifs utilisés, sortent vainqueurs tout en étant moins chers et en conservant des résultats stables.
• Ils sont beaucoup plus polyvalents et plus simples à construire que les autres concurrents sur le marché.

Comment fonctionne un thermocouple ?

Un thermocouple utilise deux fils de métaux différents reliés à une extrémité et mis en contact avec la chaleur, un courant stable circulant en permanence dans le circuit. Lorsqu’une coupure se produit au centre du circuit, elle entraîne la rupture de la boucle du circuit et une tension en circuit ouvert. Cette tension en circuit ouvert est appelée tension Seebeck. Cette tension est corrélée à la température à la jonction chauffée ou refroidie. Les thermocouples, du fait de leur jonction exposée, offrent une réponse rapide et des relevés précis.

Comment les thermocouples sont-ils classés ?

• Type K (Chromel-Alumel) : Ils sont largement utilisés dans de nombreuses industries à des températures allant de -200°C à 1 260°C.
• Type J (Fer-Constantan) : Ils sont utilisés dans les industries qui requièrent différentes températures allant d’environ 40 à 750°C. L’oxydation apparaît comme une contrainte importante pour ce type, entraînant une diminution du nombre de pièces fabriquées.
• Type T (Cuivre-Constantan) : Ils sont considérés comme les plus fiables pour les basses températures comprises entre -200°C et 350°C.
• Type S (Platine-Rhodium) : industries dont les applications requièrent la mesure de valeurs à haute température. La valeur de la température va jusqu’à 1 480°C.

Comment configurer votre thermocouple ?

Un thermocouple offre une grande variété d’options concernant le diamètre du dispositif, le matériau du fil, la température du processus, et bien plus encore. Lorsque vous essayez de configurer votre thermocouple, assurez-vous de bien connaître les exigences du travail.

• Diamètre : Choisissez le bon diamètre en fonction du site et de l’exigence d’une réponse rapide à la température. Un diamètre plus fin assure une réponse plus rapide tout en négligeant la durabilité dans les environnements difficiles.
• Type de jonction : Choisissez entre une jonction avec mise à la terre (réponse plus rapide mais sujette à des perturbations électriques) ou une jonction sans mise à la terre (plus adaptée aux environnements sensibles et aux perturbations électriques réduites).
• Longueur du fil : Mesurez exactement la longueur de câble nécessaire entre l’emplacement du capteur et l’emplacement de la lecture du signal. Il est essentiel de tenir compte des obstructions, des zones à forte interférence électromagnétique et de la marge de manœuvre supplémentaire pour faciliter l’installation.
• Matériau conducteur : La fibre de verre offre un rendement efficace et effectif à des températures plus élevées, tandis que le téflon offre une résistance chimique et une malléabilité. Le choix de l’un ou de l’autre dépend de vos besoins.
• Protection : Dans les environnements difficiles, il est conseillé d’ajouter un câble blindé ou une tresse en acier inoxydable pour rendre le dispositif plus sûr.

Applications des thermocouples

Les thermocouples sont des capteurs de température à multiples facettes utilisés dans un grand nombre d’industries et d’applications, en raison de leur précision, de leur durabilité et de leur capacité à mesurer la température dans de larges plages. Les industries automobile et manufacturière les ont largement utilisés, tandis que d’autres secteurs ont également été de plus en plus enclins à les utiliser.

• Automobiles : Les thermocouples ont été utilisés dans l’industrie automobile pour mesurer avec précision les températures dans les composants des véhicules, notamment les moteurs et les systèmes d’échappement, à des fins de performances et de sécurité.
• Fabrication : Les thermocouples sont utilisés pour surveiller les températures des machines, le contrôle de la température des moules et d’autres pratiques de fabrication afin de maintenir la qualité et l’efficacité.
• Processus industriel : Les industries telles que le traitement des métaux, la fabrication de produits chimiques et la production d’énergie font largement appel à ces thermocouples pour surveiller les températures dans les fours, les fourneaux et les réacteurs.
• Médical : Les hôpitaux utilisent des thermocouples pour mesurer et étalonner avec précision les températures des machines de pointe telles que les couveuses, les stérilisateurs et d’autres équipements de diagnostic utilisés pour les soins aux patients.

Avantages des thermocouples

Les thermocouples constituent l’un des meilleurs équipements de mesure de la température de l’industrie, et ce en raison de leur principe fondamental et de leur variation de conception conviviale en termes de fonctionnalité. En offrant une méthode de lecture précise et un résultat fiable tout en demeurant économique, les thermocouples séduisent de plus en plus de secteurs. Voici quelques-uns des avantages de ces dispositifs :

• Plage de température : Ces petits appareils ont une plage de travail extraordinaire, ce qui leur permet d’effectuer des mesures précises à des températures extrêmes.
• Temps de réponse rapide : La conception légère permet aux thermocouples de réagir rapidement aux changements de température et garantit d’enregistrer même les petites variations.
• Rentabilité : Les thermocouples se sont imposés comme les capteurs de température les plus économiques tout en garantissant la précision.
• Durabilité et résistance : Les thermocouples sont conçus pour adhérer à un environnement difficile, et leur résistance aux contraintes mécaniques et aux vibrations les rend favorables.

Tendances futures du marché des thermocouples

Avec l’évolution de la technologie, l’industrie du thermocouple s’est mise au diapason et s’efforce constamment de proposer un produit plus efficace et plus performant qui garantit une meilleure précision de sortie et un meilleur temps de réponse. Une méthode évoluée impliquant la détection de la température en éliminant le besoin de câbles.

La fabrication d’un thermocouple sans fil permettra la collecte de données à distance pour une utilisation plus approfondie. Avec l’utilisation croissante de différents matériaux tels que le graphène, considéré pour ses propriétés étonnantes de résistance à la chaleur dans la fabrication, nous pouvons donner un élan exceptionnel aux industries des capteurs de thermocouple.

Conclusion

Les thermocouples se sont imposés comme des équipements fiables et durables qui offrent une précision exceptionnelle et une réponse rapide à toutes les industries qui les utilisent. Offrant un éventail varié de mesures de température et de précision tout en maintenant leur rentabilité, ils sont souhaitables pour divers secteurs émergents du marché.