Constante de temps, mesure de température

[Physs98]

Bonsoir,

Je suis actuellement entrain de designer un système d'acquisition de température. Les capteurs utilisés sont notamment des PT1000.
L'étape ou je suis actuellement bloqué, c'est dans la détermination de la bande-passante des signaux émis par les sondes. Le soucis c'est qu'il y a deux paramètres :
*La constante de temps du profil de température (que j'approxime en premier lieu à une réponse de premier-ordre type circuit RC)
*Le temps de réponse des capteurs

Dans le cas de capteurs idéaux, avec un temps de réponse nul, j'aurai tendance à dire que la bande-passante est : ou est le la constante de temps de mon signal. Mais je ne sais pas comment tenir compte du temps de réponse des capteurs.

Merci
-----

[Patrick_91]

Bonjour,

Si les capteurs sont bien de PT 1000 (PTRD / Platinium Resistance Temperature Detectors) , :

L'étape ou je suis actuellement bloqué, c'est dans la détermination de la bande-passante des signaux émis par les sondes. Le soucis c'est qu'il y a deux paramètres :
*La constante de temps du profil de température (que j'approxime en premier lieu à une réponse de premier-ordre type circuit RC)
*Le temps de réponse des capteurs

Je ne vois pas bien la notion de bande passante et encore moins la notion de signaux émis par les sondes ??
POur ce qui concerne le temps que met le capteur a représenter la résistance correspondant effectivement a la température de son boitier , c'est un "certain temps" (voir les spécifications pointues fournies) et de toute façon il faut , pour coller le plus rapidement possible a la tepérature de l'objet concerné , mettre de la graisse thermique e s'assurer d'une pression de contact suffisante .

Pour ce qui concerne les signaux émis, il n'y en a pas , c'est une "simple mesure de résistance" a faire suivant la méthode "Kelvin" c'est a dire en 4 fils (2 source et 2 force), cette méthode bien appliquée permet de s'affranchir des pertes dans les fils ainsi que celles qui sont introduites par les pointes de contact (le cas échéant).ou la connectique.
La vitesse de mesure dépend de la résolution demandée donc des temps d'intégration , pour mesurer de faibles variations ...

Pouvez vous préciser exactement votre problème ?
A plus

[Antoane]

Bonjour,

Les constantes de temps électriques et dues au traitement du signal étant a priori négligeables devant les constantes de temps thermiques, je déplace le fil en physique.

[Physs98]

Bonjour,

Merci pour votre réponse. Je me rend compte que je me suis mal exprimé. En fait, pour la mesure de température, j'ai opté pour un pont de Wheatstone alimenté en 5V DC dont la sortie sera amplifiée par un amplificateur d'instrumentation. Par "signaux émis par le capteur", je veux dire en fait quel profil de tension sera capté par l'amplificateur ? Je me pose cette question pour savoir si la tension de mode commun sera correctement rejetée par l'ampli (étant donné que le CMRR des ampli décroit avec la fréquence).

Évidemment, les constantes thermiques étant très faibles, l'ampli n'aura donc aucun mal à rejeter cette tension commune, mais je tiens à avoir un ordre de grandeur.

Ainsi pour revenir à ma question, je souhaiterai pour cela, déterminer la (ou les) fréquence(s) utilies de mon signal V(t). J'ai d'abord eu l'idée de réaliser une décomposition en série de Fourier pour les mettre en évidence. Cependant, puisque je connais plus ou moins le profil de température que j'aurai (et que la température a une relation assez linéaire avec la tension), profil de température du capteur de type réponse indicielle de premier ordre, comme pour un circuit RC, je me suis dit que la bande de fréquence dans laquelle mon ampli fonctionnera ce sera de 0 à ou je sais que est la constante de temps de mon profil de température. Donc on est dans des fréquences très faibles.

Maintenant, dans mon calcul, je n'ai pas pris en compte le temps de réponse des capteurs, j'aimerai donc savoir si ce temps de réponse aura une influence sur la constante de temps de mon signal ou sur son spectre de fréquence.

Aussi je tiens également à faire ce calcul afin de correctement designer un filtre passe bas et choisir correctement une fréquence de coupure ! (pour pas couper mon signal utile et éliminer correctement les bruits indésirables de haute fréquence)

*****

PS : Désolé, étant étudiant, je n'ai fait que combiner les connaissances que j'ai apprise de mes cours donc il se peut qu'il y ait des concepts que j'ai mal assimilé et que par conséquent je dise des choses fausses. Aussi l'électronique n'est pas du tout mon domaine et c'est la première fois que je réalise un circuit électronique.

Merci de votre compréhension

[A voir en vidéo sur Futura]

[Patrick_91]

Hello,

Je dois avouer ne pas comprendre de quel signal V(t) il s’agit ??? lequel possède un spectre particulier OK mais quel est le rapport avec la mesure de température ??

Merci pour votre réponse. Je me rend compte que je me suis mal exprimé. En fait, pour la mesure de température, j'ai opté pour un pont de Wheatstone alimenté en 5V DC dont la sortie sera amplifiée par un amplificateur d'instrumentation. Par "signaux émis par le capteur", je veux dire en fait quel profil de tension sera capté par l'amplificateur ?

si vous utilisez toujours une PT1000 il faut faire une mesure de résistance en 4 fils , il faut envoyer un courant connu a la PT1000 pendant que deux autres fils mesurent la tension aux bornes de cette même résistance .. Il semble bien sur que ces mesures soient délicates et que la réjection de mode commun soit à soigner en effet , c'est pour cela qu'il vous faudra utiliser un matériel de mesure proposant une connectique triaxial(avec garde).
Je ne vois pas bien ce que vient faire un pont de wheastone dans cette manip , même si on peut en effet mesurer une résistance (déduire la valeur de celle ci de la valeur des autres composants a l'équilibre) mais le coté pratique me laisse rêveur .. s'ol sagit bien de mesurer une température qui je suppose varie on est lon de la solution là ?
!

j'aimerai donc savoir si ce temps de réponse aura une influence sur la constante de temps de mon signal ou sur son spectre de fréquence.

Le tmps de réponse d'une PT1000 doit etre de l'ordre de quelques secondes lorsque la température du boitier n'est pas trop loin de la température cible .. et aussi lorsque le contact thermique est correct . Ce phénomène est extrêmement lent par rapport aux vitesses de mesure bien sur ..

Ceci éitant on a pas encore compris votre manip , de quel signal s’agit il , quel rapport avec la température (de quoi ?) que vient faire le pont de wheastone ici ? il sert a mesurer la PT1000 ?

Si non voici un document qui indique ce qu'on peut attendre de ces capteurs de température et comment on les utilise <<<<

Ce lien décrit bien schématiquement les techniques de mesure aussi <<<<-----

A plus

[Physs98]

Bonjour,

Merci pour votre réponse Patrick_91. Je vais revenir un peu en arrière pour vous expliquer exactement :

Donc comme vous l'avez compris, je dois mesurer la température d'une PT1000. Malheuresement c'est une PT1000 à 2 fils donc je vais devoir tenir compte de la résistance des fils dans le calcul, bref... L'idée est de déterminer une résistance inconnue (La PT1000) connaissant une résistance connue, en gros utiliser un diviseur résistif Après réflexion, quitte à prendre une diviseur résistif, j'ai choisi un pont de wheastone (qui n'est autre que la différence entre deux diviseurs résistifs, et qui me permet en plus de fixer une tension de sortie 0V lorsque la température est de 0 degrés celcius).

Ce pont de Wheastone est donc composé de 2 résistances supérieures de , la PT1000 à 2 fils (que j'assimile à une résistance variable), et une résistance qui est la résistance de la PT1000 à 0 degrés, le tout alimenté avec une tension fixe de


Ainsi, la tension V(t) dont je parlait est donc la tension en sortie du pont de Wheastone, et que je désire également amplifier car elle est de l'ordre de 100mV à température maximale (et 0V à 0 degré celcius )

Je sais que de façon conventionnelle on utilise plutôt une source de courant, et en général pas trop les ponts de wheastone, cependant je pense tout de même pouvoir arriver à un résultat pas trop mauvais. En utilisant une source de tension très précise (avec une diode zener par exemple pour maintenir la tension d'alimentation à 5V), les résistances de sont justement là pour que le courant traversant la PT1000 ne dépassent par les (pour pas bruler la PT1000 et éviter une une chute de tension supplémentaire due à la dissipation thermique), et avec une résistance de très faible tolérance, je pense qu'on peut arriver à des résultats plus ou moins précis sachant que je 1 degré celcius de précision sont amplement suffisants pour mon application.

Voilà, j'éspère que c'est clair, n'hésitez pas à me prévenir si ce n'est pas clair ou si quelque chose d'autre n'est pas clair (je ne suis pas très bon pédagogue et pas franchement doué en électronique)

[RomVi]

Bonjour

Si tu n'es pas doué en électronique l'idéal serait d'utiliser un transmetteur de PT1000 directement, tu aura un signal amplifié et parfaitement linéaire.
En ce qui concerne la constante de temps de la sonde tout dépend de son montage, du milieu dans lequel elle se trouve et du type précis de sonde.

[Patrick_91]

Hello
C'est de la haute voltige ,

En utilisant une source de tension très précise (avec une diode zener par exemple pour maintenir la tension d'alimentation à 5V), les résistances de sont justement là pour que le courant traversant la PT1000 ne dépassent par les 0,3mV (pour pas bruler la PT1000 et éviter une une chute de tension supplémentaire due à la dissipation thermique)

Vous avez voulu dire 0.3 mA je suppose ? mais avec une source V de 5 V et une 33k en réalité vous avez fabriqué une source de courant (impédance un peu faible mais c'est pas si mal) c'est là que je ne comprend pas l'enjeu. Qu'est ce qui vous empêche de tirer deux fils supplémentaires pour mesurer réellement la tension aux bornes de la PT1000, c'est un problème physique (pas de place pour les fils ? ).
Il va falloir chasser les erreurs , sur le 5 V par exemple avec la Zenner il faudra prévoir un réglage pour faire une calibration . Vous serez dans les clous pour le courant qui traverse la PT100 il est recommandé 1 mA maxi . Avec des résistance de précision correcte oui ce devrait le faire .;
A plus

[Physs98]

Bonjour

Si tu n'es pas doué en électronique l'idéal serait d'utiliser un transmetteur de PT1000 directement, tu aura un signal amplifié et parfaitement linéaire.
En ce qui concerne la constante de temps de la sonde tout dépend de son montage, du milieu dans lequel elle se trouve et du type précis de sonde.

Merci pour votre réponse, les transmetteurs étant assez chers et vu que je n'ai pas besoin d'une grande précision, j'essaye de faire avec les moyens du bord.

[Physs98]

Merci pour votre réponse

Qu'est ce qui vous empêche de tirer deux fils supplémentaires pour mesurer réellement la tension aux bornes de la PT1000, c'est un problème physique (pas de place pour les fils ? ).

Malheureusement je ne peux pas tirer les fils car ils sont déjà montés sur la machine (je mesure en fait la température de bobinages du stator d'une machine). En réalité, à cause du confinement, je n'ai même pas accès à la machine donc je dois faire ce projet depuis chez moi, et je préfère partir de l'hypothèse que je n'ai que 2 fils car c'est dans l'énoncé de mon projet.

Il va falloir chasser les erreurs , sur le 5 V par exemple avec la Zenner il faudra prévoir un réglage pour faire une calibration .

Je tiendrai compte de celà, merci

Revenons donc au sujet principal, est-ce que je peux réellement quantifier la constante de temps, sachant que :
1) La température statorique met 1h voire plus à atteindre le régime permanent.
2) Les PT1000s ont un temps de réponse de disons 15s

Donc avec ces 2 paramètres, est ce que je peux donner un chiffre à ma constante de temps ?

Merci pour votre compréhension, et si ce n'est pas clair n'hésitez pas à me demander plus de clarifications

[Physs98]

En réfléchissant, je me suis dit que le temps de réponse de la PT1000, bah ça induit juste un décalage temporel (au lieu de mesurer 50°C à t=180s, bah je vais mesurer 50°C à t=195s), et du coup ça a aucune influence sur la constante de temps (et encore moins sur le spectre de fréquence de la tension que je mesure).

Dites moi si je me trompe ?

[RomVi]

Merci pour votre réponse, les transmetteurs étant assez chers et vu que je n'ai pas besoin d'une grande précision, j'essaye de faire avec les moyens du bord.

Pour les pt1000 il faut compter 15 euros, moins de 5 euros pour PT100 car plus courant.

Revenons donc au sujet principal, est-ce que je peux réellement quantifier la constante de temps, sachant que :
1) La température statorique met 1h voire plus à atteindre le régime permanent.
2) Les PT1000s ont un temps de réponse de disons 15s

Avec de telles valeurs la constante de temps de la sonde n'a pas d'influence. D'ailleurs dans ce cas précis il n'y a pas vraiment de sens à parler de la constante de la sonde car je suppose qu'elle est fixée sur un support, donc ce qui joue est la constante de temps de tout l'ensemble.

[Physs98]

Merci pour votre réponse

Pour les pt1000 il faut compter 15 euros, moins de 5 euros pour PT100 car plus courant.

Oui je comprends, mais étant donné que c'est un projet destiné à un étudiant, ça ne m'intéresse pas d'acheter une solution toute faite. Je pourrai proposer la solution, mais là je dois encore voir comment je vais relier mes 18 sondes à un seul transmetteur (Via un multiplexeur ? Il faudrait que je me renseigne)

Avec de telles valeurs la constante de temps de la sonde n'a pas d'influence. D'ailleurs dans ce cas précis il n'y a pas vraiment de sens à parler de la constante de la sonde car je suppose qu'elle est fixée sur un support, donc ce qui joue est la constante de temps de tout l'ensemble.

Ok je vois, à cette échelle la sonde devrait suivre parfaitement la température ? Je vais partir sur cette direction dans ce cas.

Merci

[RomVi]

Ok je vois, à cette échelle la sonde devrait suivre parfaitement la température ? Je vais partir sur cette direction dans ce cas.

Merci

La sonde suivrait la tendance avec une assez bonne réactivité (si elle est bien fixée et de petite taille) par contre impossible de dire si la température sera précise. Tout dépend de la façon dont elle est montée.

[Patrick_91]

Hi oui j'etais pris , pour la constane de temps :

1) La température statorique met 1h voire plus à atteindre le régime permanent.
2) Les PT1000s ont un temps de réponse de disons 15s

Tout dépend de ce ue vos voulez mesurer :
Si c'est la température finale du stator il faudra 1h ..
En revanche si c'est le profil de variation de température du stator dans le temps, alors la constante de temps de mesure est celle de la sonde, elle est presque négligeable de par la vitesse de variation de la température du stator.
En fin je vois cela comme çà ..
A plus