MESURES DE TEMPERATURE

First issue   Feb 97 with Web Editor  : Hot Dog Pro 2.53,
updated  with  Netscape Page Composer ,FrontPage Express .. and manual mode with NOTETAB texte editor
Last update :  27 juin 2001
Last checking: 10 sept 2005
Author: paulfjujo@free.fr

Contenu :


PRINCIPE :

Via un interface connecté au port parallele d'un PC ,transformer un delta de résistance R
issu d'un delta de température,en delta de période via un monostable de constante de
temps R.C.,puis mesurer celle ci par comptage..avec une haute définition. Utiliser des
références (Résistances ETALON) pour vérifier et/ou compenser les dérives dûes surtout
au condensateur C => utiliser un mylar !! car électro-chimique à proscrire!
Le fichier executable 2ctn68K.exe ,les fichiers pour calibration des CTN.
et la version Pt100all.exe sont tous regroupés dans
Temperat.zip. On peut facilement étendre le montage de base à plusieurs sondes en
rajoutant (un relais/ou) 1/3 de CD4066 par sonde ==> possibilite de rajout jusqu'a
5 sondes maxi!!!!.car sorties LPTx D4,D5,D6 disponibles.


Mesures via (SONDES) Resistances C.T.P.

PLATINE Pt 100 ohms
Pt100 : Resistance à alliage de Platine présentant un Coefficient de Température Positif
quasi-linéaire tres utilisé dans le monde Industriel (Process, Instrumentation ).
Elément Normalisé et International ( IEC 751).

Montage Interface (images/Pt100sh.gif)



Résolution :mieux que 0.01 deg C. Précision absolue ~ 0.1deg C game 0-50 deg C
Fidelité,repetabilite 0.05 degC
Stabilite de la partie transducteur (hors capteur !) :
2 sigmas sur étalon 110 ohms= 0.0002 deg C (sans courant d'air,sur 100 mesures)

AVANTAGE:

 La sonde PT100 a l'avantage d'etre linéaire et normalisée.
NORME DIN 43760 (IEC 751) - La norme DIN permet de ne conserver qu'un
seul jeu de calibration pour 0 deg et 75 deg ,les dispersions entre résistances etant
négligeables (en classe A).
PAS de calibration nécessaire : (seules 2 résistances "étalon" Ra=100ohms et
Rb=138.5ohms à 0.1% ou mieux sont nécessaire pour corriger les dérives de
l'oscillateur...principalement dues aux variations de valeurs de C en fonctions
de la temperature,ou des variations de la tension d'alimentation du montage...)
Large gamme de mesure : usage possible jusqu'a plus de 600 degC.. ex four.

 Peu de travail ,grande facilité de mise au point.

INCONVENIENT
  • Le PRIX des sondes et relais..~150F (2x50 (sondes) + 2x25 (relais reed))
  • Attention cependant aux LONGUEURS DE CABLE entre platine et sondes
    (et à la section >=1mm2 car montage 2 fils !) qui doivent etre identiques et
    aux connections de raccordement tres courtes car un delta de 0.38 ohms 
    introduit un ecart de 1 DegC !!!
  •  Il sera peut etre necessaire de prévoir une table de correction SOFT s'il y
    a trop d'ecart de longueur de cable.

Hors normes:
nota: il est possible aussi de "fabriquer " soi-meme une sonde CUIVRE en recuperant le
fil d'un primaire de
transfo 220 / 9V quelques VA et en bobinant celui ci sur un support
rectangulaire suffisament grand pour loger " 100
ohms" de fil... Connaissant le diametre
du fil,la resistance lineique du cuivre, son coefficient de variation....
facile,non...
et ,plus sensible que la Pt100 !!! et pratiquement Gratos! le courage me manque pour

vous proposer "la solution pratique" certifiée...


Mesures via (SONDES) Resistances C.T.N.

CTN = Résistance à Coefficient de Température Négatif
Precision possible : mieux que +-0.2 degC en absolu
Fidelite,repetabilite : +-0.1 Deg C
Stabilite 2sigmas sur étalon de 50K ohms : 0.0005 DegC (sans courant d'air,sur 100 mesures)
schéma  interface :

images/2ctn68ksh.gif

AVANTAGES:

INCONVENIENTS:



METHODE de Calibration CTN

Il faut "mesurer" la CTN sur au moins 8 points de la gamme désirée.. pour pouvoir ensuite calculer le polynome
determinant la réponse de la sonde CTN en fonction de la température.

GLOSSAIRE:

  1. Materiel :Preparer de la glace fondante dans un récipient ,de l'eau chaude dans l'autre,un petit sac de congelation, 1 (ou 2) thermometre(s)
    de precision servant d'etalon pour pouvoir faire le relevé Ratio=f(temperature)...de chaque résistance.
    Pour calibrer les 2 CTN à la fois,les mettre ensembles,avec le thermometre (étalon) dans le sac de congelation,
    faire echapper l'air résiduel,le tout doit etre ETANCHE  à l'eau.
  2. Initialiser la variable CALIBRATION à la valeur 1dans le fichier de configuration CTN.CFG.
    Ce qui détourne le but du programme : Affichage des ratios et counts au lieu des mesures de températures..et graphique sur Ratios
    au lieu de temperatures,car il faut faire des relevés stabilisés dans le temps...
  3. Lancer le programme 2CTN68K.exe avec les sondes à étalonner, connectées respectivement sur les voie 1 et 2 .
    (mettre une resistance de 68K sur la voie 2 ,si inutilisée). Le ratio standard issu des résistances etalons de 20K et 300K doit toujours
    rester autour de 13.4 c'est un signe de bonne santé. Si votre ratio standard est différent...avec les memes resistances,en dehors de la
    fourchette de +-2.0, il y a surement un probleme...sur les valeurs de R ou C.. ou sur le cablage de l'interface...ou ???
    En cas de problemes relever les valeurs de counts pour 20K, et counts pour 300K..pour diagnostic....
    Les ratios des mesures sont affichés en permanence sur l'écran .. tant que le ratio standard reste à l'interieur de ses limites!!..
  4.  Mettre les sondes et le thermometre ,intimement unis dans un sac de congelation par ex,pour ne pas etre en contact avec l'eau,
    dans 100% glace au depart,laisser fondre jusqu'a obtenir 50% d'eau ,50% de glace ,vous avez alors a peu pres ZERO DEGRES..
    lire le thermometre. Faire les points intermediares par melange avec l'eau chaude.... remuer l'eau en permanence !.....
    attendre la stabilisation , visu sur ecran graphique,avant de prendre les relevés des ratios CTN et valeur de temperature en Degres..
  5.  Deux moyens pour l' Exploitation des RESULTATS :
  6. Lancer le programme CalibCtn.exe Donner les valeurs Ratio CTN1<-> temperature au programme... pour CTN1.
    Apres calcul et eventuelle edition imprimante ou fichier ,vous obtenez le resultat : 4 parametres A0,A1,A2,A3 de calibration pour CTN1.
  7. refaire cette opération pour chaques sondes  ( idem pour CTN2 ....etc..)
  8. Utiliser un tableur ( EXCEL 5.0) avec la feuille Calctn68.xls Remplir les colonnes Ratio,Degres....correspondantes ...
    Les LN(Ratios) sont calcules puis ensuite affiches le graphe sur l'axe des X, les degres celcius sur l'axe des Y.
    La courbe de reponse CTN est affichée. Il suffit d'inserer la courbe de tendance polynomiale d'ordre 3, avec option affichage formule
    dans le graphe...pour pouvoir récuperer ensuite ces parametres !!
  9.  Modifier le fichier ascii de configuration CTN.CFG en consequence... renseigner les coef de calibration de chaque sonde..
    Remettre en dernier lieu la valeur du parametre CALIBRATION à 0.. pour que le programme affiche à nouveau des temperatures
    et non pas des ratios. Nota: La qualité de la calibration donnera la precision ,en valeur absolue.....
    il est possible de ne calibrer que dans la zone "utile" ex: 15 à 30°C pour ameliorer cette precision en valeur absolue.
  10. FIN de calibration
    Nota: Dans tous les cas,l'utilisation d'une alimentation stabilisée de 5V est fortement conseillée pour
    alimenter l'interface hardware. (ou une pile de 4,5V pour test rapide !)

Conclusion
En conclusion,le choix depend de votre porte monaie , du temps que vous voulez y consacrer ,et de l'application..
je proposerai donc :
- sonde CTN pour usage domestique.ou amateur.
- sonde Platine 100 ohms Pt100 pour appareil de labo...

Fournisseur possible :
(ref : Pt100 classe A 20mmx10mm 181-1996 TRFB101A 42.00F P.U.H.T.)
RS COMPOSANTS 38 rue Mendes-France L'Amirauté 69120 Vaulx-en-Velin
04.78.79.45.55 fax: 04 78 79 45 66
-----------------------------------------------
fichiers à telecharger :
Version CTN  2CTN68K.exe ,2CTN68K.gif ,CALIBCTN.bas,CTN12.cfg (en exemple)  ,Temper_a.hlp
Version Pt100 Pt100All.exe ,Pt100.gif ,DIN47360.gif ,Essai.tem (en exemple)

contacter paulfjujo@free.fr pour obtenir des *.exe ou des renseignements,sources ..
en partagiciel, basé sur l'échange : d'idées, programme,proposition technique,donation de composant specifique..
ou chèque ! ou versement sur un compte en suisse ! ou une mustang bleue ciel devant mon garage

Exemple fichier CTN12.cfg :
_CALIBRATION=0
_PORT LPT=2
_FILTRE=0.8
_NBCTN=2
_COEF[00]=-5.9082
_COEF[01]=-18.931
_COEF[02]=-1.3953
_COEF[03]=-0.0099

_COEF[04]=-4.9893
_COEF[05]=-22.394
_COEF[06]=-3.6523
_COEF[07]=-0.475

exemple de fichier résultat Essai.tem:
Version: (C)PF V3.2.9701
Interface : 2 CTN 68K + 20K+300k+CD4066+74HC123
21/12/96 19H24M17S Periodicite= 10
Nom du fichier de calibration : CTN1.CFG
CALIBRATION = 0
Ratio Std = 13.4276
19H24M18S 4.12141 0.65875 3.41993 0.74422
19H24M19S 3.56645 0.67943 3.13003 0.75857
19H24M21S 3.46822 0.68307 3.05772 0.76216
.... etc..
19H24M30S 1.34100 0.76040 1.66093 0.83526
19H24M31S 0.76768 0.78073 1.40507 0.84935
Calculs sur 11 datas
CTN MinT MoyT MaxT MinR MoyR MaxR
1 0.767 2.293 4.121 0.65875 0.72638 0.78073 2 1.405 2.330 3.419 0.74422 0.80034 0.84935
Fin de mesure
31/12/96 19H24M32S
Nota: format utilisé HH:MM:SS DegreC CTN1 ratio DegreC CTN2 ratio CTN2


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Derniere MAJ 10 mai 97 :

MESURES VIA (RESISTANCE) Sonde Pt1000

Oui c'est bien 1000 ohms....1000 ohms à 0°C et 1385 ohms à 100°C .. pas encore soumise à une norme ?

disponible chez Radio-Spares . CORREGE PTFB102A classe A ref:181-2084 PuHT : 42F
Le montage initial pour Pt100 ne fonctionne plus ,a cause de la valeur elevee de R pour l'oscillateur RC.
le condensateur C est imperativement un condensateur Polyester (NON electrochimique)
Il convient donc de le remplacer (L'oscillateur 74LS14) par un oscillateur mieux adapté : soit un circuit TL555 texas.
Le montage interface est un peu plus simplifié.
Il subit le MEME TRAITEMENT SOFT que la version Pt100.
La gamme de mesure est de 0°C soit 1000 ohms à 129.8°C soit 1500 ohms...
nota: la gamme est définie et définie par le choix des résistances étalons à 0,1% (ici de 1000 et 1500 ohms..).

Montage Interface (Pt1000sh1.gif)




Application Temper97.exe en VB3 (Tpt1000b.gif)
version 100% excel + dll

AVANTAGES :
reduit l'influence de la qualité du contact relais de commutation
supprime le probleme de la résistance du cable de sonde.... si la longueur reste faible..
Pas de calibration (car automatique ! )
images/Pt1000.doc

inconvenients:


MESURES VIA CAPTEUR ELECTRONIQUE

Mesure de Température via capteur éléctronique specialisés tel que le LDM35DZ associé à un ADC 12 bits
AD7896 Anlog Device par exemple, et un ZT401 pour stabiliser l'alimentation autonome à 4,0V.
avec R1=50 à 200 ohms
voir Temperat.exe serveur DDE
et Tempera_.exe avec graf. en VB3
et sous dos 6.xx TST7896.exe version en C
ou C--
téléchargez le package Application TEMPER : Temp7896_vb3.zip

images/Tp7896sh1.gif

Avantage: AUCUNE CALIBRATION ..!
Précision +-0.25°C sur le capteur Resolution
+ -0.1°C par Adc avec resolution de 1mV.
Interface facile à réaliser
Montage auto-alimenté par le port imprimante.
programme en SPHINX (langage C--) langage intermediare entre C et ASM,
donne un compilé TRES rapide et condensé
Source C-- : TST7896X.C--
TEMPERC_.C--
executable TST7896X.COM avec numero de port LPT 1 ou 2 à passer en parametre (OK sous Win98)



images/Lm35.gif

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maj: mars 2001

Application en Delphi5.00

Cette version est toujours basée sur le meme couple AD7896 12bits + sonde LM35DZ 10mV/°C
La partie graphique est bien developpée grace à l'inclusion d'objet grafique evolués
Les donnees sont stockees dans un fichier.L'etalonnage peut etre ajusté.Zoom reglable.

images/Temp7896_delphi5.gif

TemperDelphi5.zip
note 1: une version delphi 3.0 est aussi dispo
note 2: une version Temper7896_G est aussi dispo en Vb6 .
mais hors fourniture DLL acces I/O : port32.dll (dispo sur le web)

L'avantage de delphi5.0 par rapport à Vb6 est que l'acces ASM est toujours possible,
donc l'acces aux ports E/S du PC.

contacter paulfjujo@free.fr pour obtenir des *.exe ,des renseignements,des sources ..
en partagiciel, basé sur l'échange : d'idéee,de programme,de proposition technique,de donation de composant specifique..
ou chèque ! ou versement sur un compte en suisse !.. à votre convenance ..
Precisez bien quelle est l'application / sujet qui vous interesse.

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TELECHARGEMENT:

Temperat.zip 357Ko voir contenu : liste des fichiers
Temp7896_vb3.zip 294Ko voir contenu : liste des fichiers
TemperDelphi5.zip 322Ko contenu : executable Temper.exe

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