Mesure de température par CTN avec précision

[Gérard]

Bonjour,

Dans le cadre d'un projet type "station météo", je suis en train de concevoir un capteur de température destiné à fonctionner dans une plage de -20°C à 40°C avec une précision souhaitée de 0,1°C (si possible).



...





Merci d'avance !

C'est une partie de ton 1er post.
C'est bien toi qui parle de 0,1°C de précision.
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[Bruno]

Si possible 0,1°C mais je suis prêt à accepter jusqu'à 0,4°C.

[mag1]

Bonjour,

Personne ne déteste les CTN, mais chaque capteur à un domaine d'application en fonction de ses caractéristiques.

Vouloir mesurer une température à 0,1°C près entre -20 et 4O °C avec une CTN est très ambitieux.
Parce que le B de la belle équation exponentielle est déjà un facteur obtenu expérimentalement pour un intervalle de températures de 25 à 85 ou 100 °C. En dehors de ces bornes, il n'y a donc plus de modèle.

http://electromag1.over-blog.com/pag...2-8020407.html

Sur ce lien, il y a un classeur excel en téléchargement permettant de visualiser l'influence des paramètres B et R série sur la tension mesurée sur le pont de mesure.
Expérimentalement, avec le montage décrit sur ce lien, le remplacement d'une CTN par une soeur jumelle issue de la même commande entraine des erreurs de l'ordre du degré et il faut refaire la calibration.

CONCLUSION:
Comme il a déjà été dit, pour répondre à ton cahier des charges, il faudrait relever point par point les tensions obtenues pour chaque température avec un thermomètre étalon, degré par degré, les enregistrer dans un µP pour les restituer ensuite.


MM

[invitee05a3fcc]

J'ai bien compris que tu détestais les CTN,

ben non ..... mais ce n'est pas fait pour faire un thermomètre précis

mais le fait que ce soit compliqué fait justement partie de la partie intéressante !

Pourquoi ne pas prendre alors une barre de ferqui se dilate et tu mesures la déformation avec des jauges de contrainte ? Qui a une idée pour faire plus compliquer ????

De quel genre de correction soft parles-tu ?

Table indexée et interpolation linéaire (bis)

[Bruno]

Vouloir mesurer une température à 0,1°C près entre -20 et 4O °C avec une CTN est très ambitieux.
Parce que le B de la belle équation exponentielle est déjà un facteur obtenu expérimentalement pour un intervalle de températures de 25 à 85 ou 100 °C. En dehors de ces bornes, il n'y a donc plus de modèle.

J'avais oublié ce "détail", en revanche il me semble que le modèle de Steinhart-Hart est exact (?) et je me demande si une dizaine de mesures de (R,T) et une estimation par moindres carrés ne suffiraient pas ?

[mag1]

OK
Il faut juste calculer A, B, C après avoir fait 3 mesures aussi précisent que possible.
Appliquer cette formule au pont de mesure et calculer Vs qui donnera la t° par un ADC
ça fait beaucoup de calcul pour obtenir une température...

Le résultat devrait être une sorte de sinusoïde ondulant autour d'une droite (d'après le dossier excel que j'ai déjà indiqué).

En choisissant R série, on peut (peut être) fixer le point d'inflexion au milieu de la plage et approximer la courbe par un polynôme d'ordre 3

Bref, faut vraiment le vouloir et le résultat n'est pas garanti.

MM

[Bruno]

Plutôt que de se contenter de 3 mesures, j'ai fait une simulation et en partant d'une quinzaine de mesures précises à ±1kΩ et ±0,4°C il est possible d'atteindre (par rapport à la relation de Steinhart-Hart), en moyenne, 0,2°C de précision sur [-10;22] °C et <0,4°C sur [-16;30] \ [-10;22] °C. Bien sur, plus j'aurai de mesures, même très bruitées, plus je pourrai tendre vers mon objectif de 0,1°C.

[mag1]

Bonjour,

Je parlais de trois mesures suite à cette page:

http://fr.wikipedia.org/wiki/Relation_de_Steinhart-Hart

où il est expliqué une méthode pour retrouver expérimentalement les coefficients A, B, C de la Relation de Steinhart-Hart pour une CTN donnée par un système de trois équations à trois inconnues.

Je ne sais pas de quels bruits tu parles, je mesure une température avec une résolution de 0.1°C sans bruits.

MM

[Bruno]

Si je ne prends que trois mesures, avec l'erreur associée à chaque mesure, le triplet (A,B,C) que je vais trouver donnera un certain modèle T=f(R), et ce modèle me calculera des températures également entachées d'erreur (approx de l'ordre de l'erreur sur les 3 mesures). Donc plutôt que de prendre 3 équations à 3 inconnues, on peut, par exemple, prendre 100 équations à 3 inconnues :



Et on trouve les coefficients :



De cette façon, l'erreur sur les températures calculées avec cet (A,B,C) sera inférieure à l'erreur de mesure sur (on peut donc atteindre 0,1°C de précision avec des points (R_i, T_i) erronés de 0,4°C). J'ai fait un essai en modélisant l'erreur par un bruit blanc et c'est encourageant.

[mag1]

Oui, mais pour que cette méthode statistique soit valable, il faut que l'erreur de mesure soit aléatoire.
Or, je pense que cette erreur dépendra de la précision des instruments de mesure et elle sera fixe.

Enfin, je crois

MM

[Bruno]

Les mesures utilisent toutes un CAN qui introduit une erreur de quantification aléatoire, a priori je ne vois pas d'où viendrait une erreur systématique non négligeable.

[mag1]

D'après ce que je comprends:
Pour calculer les paramètres A,B,C, d'une CTN, il faut bien introduire des couples R,T.

D'où viennent ces couples? Par quoi ont ils été mesurés?

MM

[Bruno]

Je pensais procéder ainsi : mesurer les T_i à l'aide d'un LM35 et les R_i directement via l'Arduino (montage en série avec une résistance R₀ de précision).

[mag1]

Ah! Oui!

La méthode ne manque pas d'originalité.
Mais bon, quand on veut faire compliqué, il faut aller au bout.
J'ai trouvé ce petit lien:
http://kudelsko.free.fr/thermometre/theorie2.htm

Bon courage

MM

[Gérard]

Je pensais procéder ainsi : mesurer les T_i à l'aide d'un LM35 et les R_i directement via l'Arduino (montage en série avec une résistance R₀ de précision).

Si ta référence est un LM35, tu es loin d'obtenir la précision souhaitée vu la précision du LM.

[Bruno]

Si ta référence est un LM35, tu es loin d'obtenir la précision souhaitée vu la précision du LM.

Dans la datasheet du LM35, ils donnent une précision typique de 0,3°C et une précision garantie de 0,5°C. C'est pas si loin de 0,1°C et si l'erreur est aléatoire on peut faire encore mieux.

[mag1]

Quand on dit 0,3, c'est +/- 0,3



Pas facile de faire quelque chose de précis.
Pour la linéarité dans la gamme de mesure visée, c'est +/- 0,5 °C aussi (ou un peu mieux).

MM

[Gérard]

Quand on dit 0,3, c'est +/- 0,3

Pièce jointe 192906

Pas facile de faire quelque chose de précis.
Pour la linéarité dans la gamme de mesure visée, c'est +/- 0,5 °C aussi (ou un peu mieux).

MM

Pas la peine, il n'a pas envie d'entendre.
D'ailleurs, il n'y a pas plus sourd que celui qui ne veut pas entendre.

[Bruno]

Quand on dit 0,3, c'est +/- 0,3

Pièce jointe 192906

Pas facile de faire quelque chose de précis.
Pour la linéarité dans la gamme de mesure visée, c'est +/- 0,5 °C aussi (ou un peu mieux).

MM

En effet, j'ai vu cette courbe, reste à espérer qu'on sera plus proche de la courbe typique que du maximum garanti. Si je remplace le LM35 par cette Pt1000, est-ce que ça pourrait changer quelque chose ?

[Gérard]

En effet, j'ai vu cette courbe, reste à espérer qu'on sera plus proche de la courbe typique que du maximum garanti. Si je remplace le LM35 par cette Pt1000, est-ce que ça pourrait changer quelque chose ?

Est ce que le vendeur te donne la courbe de réponse de la sonde ?

[mag1]

Oui, çà peut être mieux, le problème, c'est que sans comparaison avec un étalon, tu ne le sauras pas.

Pour la PT1000, je sais pas. Mais le prix du platine a du augmenter ces temps ci

MM

[Bruno]

Malheureusement non, toutes les infos dont je dispose sont là. Les Pt1000 c'est pas censé suivre des normes (j'ai trouvé ceci) ?

[Gérard]

Dans l'industrie, chaque sonde est accompagnée de son tableau de valeurs.