Académie d'Aix-Marseille Pédagogie
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UN CAPTEUR DE TEMPERATURE : LA THERMISTANCE

Martial Aude Jean-Claude Desarnaud
Professeurs


Objectif

Il s’agit de mettre en œuvre et d’utiliser un capteur de température construit autour d’une thermistance à coefficient de température négatif ou CTN.


I - Principe

La résistance d’une CTN dépend de la température : elle diminue si sa température augmente et inversement.

Si l’on connaît la fonction R = f(T) qui exprime la résistance de la CTN en fonction de sa température, on pourra par la suite connaître une température quelconque de la CTN par la mesure de sa résistance.


II - Etalonnage de la CT

Afin de connaître la fonction précédente, il est nécessaire d’étalonner la CTN.

Rappel théorique :

Rrésistance nominale (à 25°C ou 298 K, connue à 20%) et B coefficient caractéristique de la CTN .

L’étalonnage permettra de tracer la courbe représentative de la fonction précédente avec un tableur classique comme EXCEL ou bien, en plus, d’expliciter la fonction, c’est à dire de déterminer R0 et B si l'on utilise le logiciel CTN de la Maison des Enseignants de Provence à MARSEILLE.

Montage

CTN1.gif (8045 octets)

On effectue le montage suivant : la CTN est rendue solidaire de la sonde du thermomètre électronique grâce à un petit élastique .

Une CTN de 1 kW à 25 °C est une valeur très courante et peut être utilisée avec profit.

Le rôle de l’agitateur est de rendre homogène la température de l’eau dans laquelle plonge la sonde. Les glaçons ajoutés au fur et à mesure refroidissent l’eau chaude contenue initialement dans le bêcher.

Expérience

Remplir le bêcher d’eau chaude, surveiller le thermomètre et noter la valeur de la résistance de la CTN lorsque la température passe par les valeurs indiquées dans le tableau de mesures. Compléter le tableau :

T °C

60

55

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

R(W)

___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___ ___

Exploitation des mesures

Avec le logiciel CTN

CTN2.gif (7630 octets) CTN2b.gif (3290 octets)


Avec le tableur EXCEL

CTN3.gif (4240 octets)

Mettre la CTN entre les doigts et mesurer sa résistance : en déduire sa température à l’aide de la courbe.


III - Utilisation de la CTN en thermomètre


Montage

Ce montage permet de déterminer RCTN connaissant R par les mesures simultanées des tensions UA et UB .

La solution la plus aisée est d'automatiser les mesures. On utilise pour cela le logiciel CTN associé à une interface (Candibus (plus) , Fastlab, PCMES 2ou 3, Orphy GTS, ESAO3.1).

On peut également mesurer les tensions avec un voltmètre, déterminer RCTN et grâce à la courbe d'étalonnage, calculer la température T.

 
CTN4.gif (18441 octets)

Expliquons comment à l’aide des mesures des tensions UA et UB respectivement sur la voie A et la voie B, on peut avoir accès à la résistance de la CTN.

  • Pour cela, exprimons l’intensité du courant traversant les résistances, à partir de la tension du générateur U0 et des valeurs des deux résistances R et Rctn.

Formule2.gif (1068 octets)

  • Exprimons ensuite les tensions UA et UB mesurées par l'interface en fonction de U0, de R et de Rctn.

Formule3.gif (1437 octets)

  • Calculons ensuite le rapport UB/UA.

Formule4.gif (1361 octets)

Expérience

En utilisant le logiciel CTN, on peut enregistrer une évolution de température en fonction du temps. La courbe ci-dessous représente l'enregistrement de la courbe de solidification du cyclohexane.

C6h12.gif (21720 octets)