Salut les gars, ici Paul de TheEngineeringMindset.com. Dans cette vidéo, nous allons examiner le thermocouple pour comprendre son fonctionnement et ses différents types. Un thermocouple typique ressemble à ceci.
Il est généralement fourni avec une sonde de température manuelle ou même un multimètre. Ils sont également intégrés dans ces boîtiers solides pour une conception beaucoup plus robuste. Les thermocouples sont très rapides et faciles à utiliser.
Il suffit de brancher la sonde dans l'appareil de mesure, dans ce cas un multimètre, bon marché, et de sélectionner le réglage de la température. Nous pouvons obtenir une lecture précise de la température en un rien de temps. Cela fonctionnera pour de nombreuses applications. Avec un thermocouple, nous connectons deux métaux différents à une extrémité. Et les autres extrémités se connectent dans un bloc de jonction.
Ensuite, nous utilisons un voltmètre pour lire la différence de tension entre les deux. La tension ici sera très très faible. Lorsque nous connectons le thermocouple à un multimètre et que nous appliquons de la chaleur à la jonction, nous pouvons voir qu'il va générer une tension.
Comme vous pouvez le voir dans cet exemple, nous sommes capables de créer une très petite tension en utilisant une flamme et une fois que nous enlevons la chaleur, la tension diminue. Les thermocouples sont disponibles dans différentes gammes de températures. Celles-ci sont indiquées par une lettre qui indique leur plage de température nominale.
Le type le plus courant est le K. Il s'agit d'une version très générale. Chaque lettre utilise une combinaison différente de matériaux. Cela nous donne une lecture différente de la température et permet différentes plages de température. Prenons une tige de métal dans notre main et plaçons l'autre extrémité dans une flamme.
Nous savons que la tige va chauffer et que cette chaleur va se propager sur toute la longueur de la tige. jusqu'à notre main. Nous pouvons le voir en utilisant une caméra thermique. Remarquez que l'énergie thermique se déplace sur la longueur du fil de cuivre en s'éloignant de la source de chaleur. Ce qui se passe ici, c'est que la chaleur excite les atomes et les molécules qui, pour les matériaux, ont une structure.
La chaleur fait vibrer les molécules et les atomes. Cette vibration est si minuscule que vous ne pourriez pas la sentir avec votre main. Les atomes excités permettront à leurs électrons libres de se déplacer plus facilement, et ils se déplaceront vers l'extrémité la plus froide de la tige.
Cela ne se produit que parce qu'il y a un gradient de température, une différence de température d'une extrémité à l'autre. Donc, à l'extrémité la plus froide, nous aurons un peu plus d'électrons qu'à l'extrémité la plus chaude. Comme les électrons sont chargés négativement, nous avons donc une extrémité de la tige légèrement négative et une autre légèrement positive. La tension est comme la pression. On mesure la différence ou la potentielle différence entre deux points.
Si vous imaginez une conduite d'eau sous pression, nous pouvons voir la pression à l'aide d'un manomètre. La lecture de la pression consiste à comparer deux points différents également. La pression à l'intérieur du tuyau par rapport à la pression atmosphérique à l'extérieur du tuyau.
Lorsque le réservoir est vide, le manomètre indique zéro, car il n'y a rien à comparer. Les deux sont maintenant à la même pression, à la même tension, Nous comparons la différence d'un point à l'autre. Si nous lisons à travers une batterie de 1,5 V, nous pouvons obtenir une lecture de 1,5 V. Mais si nous essayons de mesurer le même côté, nous ne lirons aucun voltage, car il n'y a pas de différence.
Nous pouvons seulement mesurer la différence entre deux points différents. Au fait, nous avons également abordé la question du fonctionnement d'une batterie dans notre vidéo précédente. Vérifiez cela, les liens se trouvent dans la description de la vidéo ci-dessous.
Revenons au thermocouple. Si nous connectons deux fils du même matériau, disons qu'ils sont tous deux en cuivre et que nous appliquons de la chaleur à l'extrémité pour créer une différence de température. Les électrons se disperseraient alors et s'accumuleraient aux extrémités froides.
Cependant, ils s'accumuleraient en quantité égale dans chaque fil parce qu'ils sont faits du même matériau. Les deux fils conduiront donc la chaleur de la même manière et le gradient de température sera le même. Par conséquent, notre voltmètre ne pourrait pas mesurer de différence.
Cependant, si nous connectons deux fils faits de matériaux différents, par exemple l'un en cuivre et l'autre en fer, deux métaux conduiront la chaleur différemment, et le gradient de température sera donc différent. Cela signifie que l'accumulation d'électrons aux extrémités froides sera différente, et nous pouvons donc y connecter un voltmètre et lire une différence de tension. Pour que cela devienne un outil utile, Il suffit de le calibrer en testant l'appareil par rapport à des températures connues et en notant les tensions générées. Ensuite, nous utilisons simplement une formule pour calculer la température à partir de la tension mesurée.
Pour que cela fonctionne au mieux, nous devrions plonger la jonction froide dans un bain de glace, de manière à obtenir une tension avec une référence par rapport à 0°C. Rappelez-vous ce que j'ai dit sur la pression dans un tuyau et la façon dont nous la comparons à la pression atmosphérique à l'extérieur. C'est parce que nous connaissons la pression à l'extérieur du tuyau, sa pression atmosphérique. Donc, pour que la lecture de la tension soit précise, nous devons la mesurer par rapport à quelque chose que nous connaissons.
Donc, nous utilisons de l'eau glacée parce que nous savons que cette eau est une constante à 0°C. Cette méthode est utilisée dans de nombreux laboratoires scientifiques, mais comme vous pouvez probablement le constater, elle n'est pas très pratique pour la plupart des applications d'ingénierie. Donc, pour améliorer la précision, nous laissons les connexions froides à des températures ambiantes égales. Puis, nous compensons la différence en mesurant la température de la connexion et en appliquant une formule pour compenser l'erreur. Pour mesurer la température de la connexion, nous utilisons souvent un capteur de température RTD, que nous allons examiner plus loin.
RTD signifie détecteur de température à résistance. Il s'agit également d'une conception assez simple. Il est probablement plus facile à comprendre que le thermocouple. On en trouve de différentes conceptions pour les applications d'ingénierie avec un boîtier robuste. Comment fonctionne-t-il ?
Nous savons que l'électricité est le flux d'électrons dans un circuit. Nous avons décrit en détail le fonctionnement de l'électricité dans notre vidéo précédente. Vous pouvez le vérifier, les liens se trouvent dans la description de la vidéo ci-dessous.
Lorsque nous faisons passer l'électricité à travers un matériau, disons un fil de cuivre, le matériau aura une certaine résistance au flux d'électrons. Nous pouvons mesurer cette résistance à l'aide d'un multimètre. Les différents matériaux auront des niveaux de résistance différents. Par exemple, ce fil de cuivre d'un mètre de long présente une très faible résistance de seulement 0,2 Ohm.
Mais ce fil de nickel-chrome, d'un mètre de long, présente une résistance très élevée de 22,1 Ohm. La température du matériau modifie la résistance du matériau. La résistance de la plupart des conducteurs augmente au fur et à mesure que la température augmente, ce qui est typique des métaux.
Par exemple, ce fil de cuivre présente une résistance de 0,1 Ohm à une température ambiante. Mais lorsqu'il est chauffé à la flamme, sa résistance... augmente jusqu'à 0,9 Ohm.
Cela se produit parce que lorsque les atomes et les molécules sont excités, ils vont se déplacer énormément, ce qui rend plus difficile le passage des électrons libres sans collision. Selon une formule connue sous le nom de loi des hommes, la tension est égale au courant multiplié par la résistance, ce qui signifie que tant que le courant reste le même, un changement de résistance entraîne un changement de tension. Lorsque la température modifie la résistance d'un matériau, nous pouvons mesurer le voltage pour en connaître la température.
Nous utilisons un matériau tel que le platine parce qu'il a une résistance presque linéaire en fonction du gradient de température. Nous testons le matériau à des températures connues pour obtenir le graphique. Par exemple, à 0°C, le matériau aura une résistance de 100 Ohm.
Et à 100°C, il a une résistance de 138,5 Ohm. Il existe de nombreux modèles différents pour ce type de matériaux, mais il s'agit généralement d'un type de film dans lequel le platine est revêtu d'une plaque de céramique pour former un motif et sceller dans du verre. Soit il s'agit d'un fil de platine enroulé autour d'un noyau céramique scellé à nouveau dans du verre pour le protéger.
Ok, c'est tout pour cette vidéo, mais pour continuer votre apprentissage, regardez une des vidéos à l'écran maintenant, et je vous y attendrai pour la prochaine leçon. N'oubliez pas de nous suivre sur Facebook, Twitter, Instagram, LinkedIn et bien sûr, www.theengineeringmindset.com