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CAPTEURS TEMPERATURE 3

Le capteur de température KTY10-A est nettement meilleur au point de vue de la linéarité. C'est un capteur à jonction composé d'un cristal de silicium dopé N en technologie PLANAR. Son coefficient de température est positif : CTP. La caractéristique est légèrement courbée mais elle peut être facilement linéarisée par un montage extérieur simple : une simple résistance en parallèle. La plage de température possible est de -50°C à +150°C.

type	KTY10-A	KTY10-B	KTY10-C	KTY10-D
tolérance	+-1%	+-2%	+-5%	+-10%
résistance	1980	1960	1900	1800
à 1mA et 25°C	2020	2040	2100	2200

L'équation du courant de travail est I = -0,072 . T + 11,8 par exemple : pour +50°C de température ambiante, le courant de travail serait de 8,2 mA.

Le circuit intégré est un amplificateur "suiveur", il permet un isolement du pont diviseur avec la très forte impédance d'entrée sur la broche 3 de l'ordre de 1,5 10¹² ohms. Le pont diviseur est constitué d'une résistance R de 1000 à 4400 ohms et de la résistance Rkty de la sonde de température. Nous avons placé une résistance R2 en parallèle sur Rkty dans le but de linéariser la tension de sortie Us. On pourra faire des essais avec ou sans R2.

L'alimentation du pont diviseur est fait en +5 V, et le circuit intégré est lui alimenté en +10V et -10V. Ces tensions sont fournies par des régulateurs de tension.

désignation	valeur
R	1000 ohms voir choix dans la feuille Excel
R2	1000 ohms voir choix dans la feuille Excel
RKTY	KTY10-6
C	47 pF céramique à brancher obligatoirement entre 1 et 8
Circuit intégré suiveur	CA3140A et support 8 broches
Pot	10 kohms MULTITOURS

Mesures : il faut utiliser un thermomètre précis et attendre la stabilisation de la température.

températures en °C	résistance de la sonde KTY10-A à l'ohmmètre.
-80 mesure non faite	750
-24	1292 congélateur
7	1680 extérieur
15	1812 chambre non chauffée
25	1990 séjour au soleil
40	2340 four au ralenti

Cette courbe a été obtenue à partir des mesures réelles, sauf le point à -80°C qui est extrapolé. Il pourrait être obtenu en utilisant une bombe de froid mais le prix de ce genre de produit est assez important. Ce n'est pas nécessaire de faire un achat d'une bombe de froid pour faire une seule mesure.

Utilisation du logiciel traceur de courbe : WINPLOT. Cet excellent logiciel est facile d'utilisation et semble convenir parfaitement pour ce genre de travail.

Cliquez sur l'icône de WINPLOT ---> une fenêtre apparaît ---> cliquez sur 2d.

entrez les valeurs limites du graphique ---> voir le tableau ---> appliquez ---> les échelles sont modifiées.

3éme étape : Entrez les points de mesures ---> Equa ---> Point ---> (x,y) ---> le faire 6 fois car 6 points à rentrer

Les points apparaissent sur le graphique au fur et à mesure. Ils sont colorés. Un tableau inventaire montre les valeurs des points rentrés.

Une courbe apparaît sur le graphe, glisser cette courbe sur les points de couleur avec un déplacement des points repères. Faire coïncider les points le mieux possible, et si il manque des points repères alors ajoutez des points LAGRANGE en cliquant droit avec la souris sur la courbe. Ajuster la courbe au mieux, il y a le même nombre de points.

5éme étape : Recherche de l'équation de la courbe, cette étape ne peut se faire que si le tracé est cohérent, sinon rectifiez.

Faire Edition ---> Voir équation ---> Une fenêtre donne les coefficients du polynôme :

Rkty = (A . x^8) + (B . x^7) + (C . x^6) + (D . x^5) + (E . x^4) + (F . x^3) + (G . x^2) + (H . x) + ( I ) avec x = temp et x^ puissance

x^0 : 1568.6810214357076850
x^1 : 15.0586158656491210
x^2 : 0.1175634742681739
x^3 : -0.0022699780671719
x^4 : -0.0000395993088999
x^5 : 0.0000011881937590
x^6 : 0.0000000245420872
x^7 : 0.0000000000407328
x^8 : -0.0000000000008306

Feuille de calculs Excel : Il est utile de voir l'allure des courbes de la tension de sortie du montage :

1--- entrez les coefficients du polynôme du tableau ci-dessus ( x^8 pour la colonne A et ainsi de suite ... ) dans les cases bleues.

2--- entrez les valeurs des résistances R, R2 et de la tension d'alimentation du pont diviseur Vcc : ex +5 V

3--- le tableau donne les valeurs de Us sans ou avec R2 ( résistance de linéarisation ).

courbe de la tension de sortie Us2 = f ( temp ) avec la résistance de linéarisation R2 et la tendance en noir. Effectivement nous obtenons presque une droite sur toute la gamme d'utilisation. Au besoin, essayez d'autres valeurs pour R et R2. Les valeurs retenues sont R = R2 = 1000 ohms.

d'après la comparaison, il y a bien linéarisation avec la courbe Us2 ( en rose ) par rapport à la courbe Us ( en bleu ) mais l'écart de tension n'est que de 0,5 volt environ.

quelques essais de conception de capteurs de température : gobelet ou ailette, ils ne sont pas toujours efficaces surtout le gobelet.

gauche	-80
droit	50
bas	0
haut	2500