Brevet FR2363091A1 — publié le 19780324

La présente invention concerne un capteur , ou sonde , de température , perfectionné Les capteurs , ou sondes , de température connus sont constitués par des résistances qui sont soit à coefficient de température négatif(CTN), soit à coefficient de température positif (CTP) . Les premiers lorsqu'ils sont utilises avec une bonne caracté- ristique entre 0 et 300 0offrent le double inconvénient de ne pas présenter une variation de résistivité suffisamment importante dans la zone des températures au delà de 300 C jusqu'à 500 OC, et de ne pas supporter des températures relativement élevées . Les seconds, constitués généralement d'un fil bobiné, ou d'un circuit imprimé, sur un support isolant , sont en contact avec l'atmosphère ou la matière, dont ils sont chargés de contrôler la température . Si cette atmosphère est agressive , elle peut entraîner une détérioration de la sonde Ces inconvénients sont évités, grace à l'invention qui consiste essentiellement à constituer le capteur sous la forme d'un filament ou l'qui valent , en un métal approprié , placé dans une enceinte fermée, qui peut être soit mise sous vide , soit sous atmosphère inerte Avant agencement, l'intérieur de enceinte est en dépression par rapport à l'atmosphère extérieure , pour éviter l'éclatement à température élevée. Avec une telle enceinte il n'y a plus de liaison solide par contact direct entre le filament et le corps dont on contre la température La disposition du filament dans une enceinte telle qu'ampoule à atmosphère inerte permet d'utiliser tous les matériaux qui s'oxydent ou s'altèrent à une température inférieure à celle à mesurer . (Par exemple le nickel s'oxyde à 1500C;; un filament dans une enceinte à gaz inerte permet de l'utiliser pour toute température inférieure à la température de fusion du nickel , c'est à dire 1450 C environ) La quantité de chaleur dégagée par le passage du courant dans la sonde peut être réduite à une valeur suffisamment basse pour que l'on n'ait pas besoin d'utiliser d'enceinte ou d'ampoule de gros volume . n en résulte que l'ampoule peut être de faibles dimensions et l'on obtient une réduction du temps de réponse du capteur à un gradient de température On a décrit , à titre d'exemple non limitatif , une forme de réalisation de l'invention, en référence à la figure 1 du dessin annexé Conformément à l'invention, le filament a, en tungstène par exemple, est disposé dans une ampoule b dans laquelle on a fait un vide plus ou moins poussé, ou dans laquelle on a créé une atmosphère inerte.Cette ampoule est incluse dans un support c et les branches d du filament sont, dans l'exemple traité, raccordées par brasures e à des fils de connexion~ . Le tout est noyé dans un ciment protecteur g Les fils de connexion demandant une protection soignée, pour travailler en température élevée, on peut réaliser cette protection par un dépôt à la surface des fils de métaux tels que Cr, Ni, Zn. Le filament, en toute matière quelconque convenable, peut etre remplacé métallique par un ruban de circuit imprimé, un dépôt,; vaporisé sous vide, sur un support convenable, etc... Conformément à l'invention, on réalise donc un capteur, ou sonde, de température, bien protégé contre toute atmosphère, et par un choix judicieux des caractéristiques de ses composants, répondant de façon fiable à toute sollicitation de température. Comme on l'a fait remarquer plus haut, l'enceinte, telle qu'ampoule, peut etre de faibles dimensions et peut donc consister en une ampoule d'éclairage classique à filament de tungstène L'inconvénient des ampoules d'éclairage est que les tolérances de fabri cation sont nettement inférieures à la précision nécessaire pour un capteur de température. On obtiendra un capteur de la précision voulue en faisant un tri unitaire des ampoules pour en utiliser une seule avec un taux de rebut impor- tant. Ce taux pourra être ramené très près de zéro en réalisant des combinai sons, suries, parallèles, séries-parallèles, de toutes les ampoules qui s'écartent de la valeur nominale retenue. L'avantage de ces combinaisons électriques est qu'il devient possible d'effectuer une mesure électrique de la température moyenne dans une enceinte qui peut prendre n'importe quelle dimension, En particulier, le choix de la combinaison électrique permettra d'accorder à certains capteurs une prépondérance par rapport à d'autres capteurs placés dans la même combinaison. La figure 2 des dessins annexés montre, à titre d'exemple, une telle combinai son. Les sept résistances al à R7 sont des capteurs de même valeur initiale (par exemple 1004 à 0 ) ,la combinaison R1 à R4 présente une résistance de 100 n à 0 et la résistance équivalente R entre A et B est-égale à 100 ft e à 00. Une variation de température sur l'une des résistances R1 à R4 en tramera une variation de R plus faible que la meme variation de résistance e sur l'une des résistances R5 à R7 . Dans la combinaison de la fig. 2, en utilisant deux branches en parallèle composées de deux résistances en série, on obtiendra toutes les combinaisons possibles en remplaçant chacune des résistances élémentaires par une combinaison série-paraIlèle de même résistance équivalente. Dans le cas de petites ampoules d'éclairage, les memes combinaisons peuvent être utilisées aux tolérances de fabrication près pour obtenir un capteur dont la précision totale sera nettement supérieure à celle d'un élément unitaire. Les capteurs suivant l'invention permettent notamment - la régulation de chauffage ou de réfrigération d'une enceinte, d'une pièce mécanique de dimensions suffisamment importantes pour justifier une mesure moyenne de température; - la régulation des températures élevées (inférieure à 500"C ppur des ampoules standard pour rester en-dessous du point de fusion du verre des ampoules). Les températures supérieures à 500"C peuvent être régulées avec un meme dispositif à condition de placer le capteur dans une enceinte à point de fusion plus élevé (céramique, métal, quartz, etc. .). Parmi les domaines d'application de l'invention, on peut citer la détermination de températures et la régulation de ces températures dans les enceintes de cuisson, de réfrigération et de congélation, le maintien en température de pièces en cours d'usinage, la protection de groupes frigorifiques contre le givre, le dégivrage des routes, la détection d'incendies, etc... Un exemple, non limitatif, d'application de l'invention à la thermorégulation d'un four de cuisson est représenté à la fig. 3. Un capteur 10 suivant l'invention est placé dans l'enceinte, soit seul, soit associé à d'autres capteurs, pour obtenir une meilleure valeur de la température. La différence de potentiel obtenue aux extrémités du capteur est comparée, par le comparateur 11, à une tension de référence fixée par les résistances r et r2 et le potentiomètre P. n est ainsi possible de délivrer une tension de commande pour continuer, ou interrompre, le chauffage du four. REVENDICATIONS 1'. Capteur , ou sonde > de température perfectionné , caractérisé en ce qu'il est constitué par un filament , en un métal approprié , placé dans une enceinte fermée , qui peut être soit mise sous vide ; soit sous atmosphère inerte 2 . Capteur suivant 1, caractérisé en ce que le filament est remplacé par un ruban de circuit imprimé 3 . Capteur suivant 1, caractérisé en ce que le filament est remplacé par un dépôt métallique vaporisé sous vide sur un support. 4. Capteur suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'intérieur de l'enceinte est en dépression par rapport à l'atmosphère extérieure > pour éviter l'éclatement à température élevée 5 . Capteur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 > caractérisé en ce que l'intérieur de l'enceinte est en surpression par rapport à l'atmosphère extérieure , pour éviter l'écrasement lors des mesures de températures basses . 6. Capteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte est soit en verre , soit en métal , soit en céra mique , soit en quartz 7. Capteur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte dans laquelle est placé le filament ou l'équivalent est associée à un support , les branches du filament étant reliées > par exemple par brasure , à des fils de connexion, le tout étant noyé dans un matériau de remplissage y tel que du ciment 8 . Capteur suivant la revendication 7 , caractérisé en ce que les fils de connexion sont munis d'un revêtement métallique protecteur, le métal choisi de préférence étant le Cr , Ni , Zn 9. Capteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en une ampoule d'éclairage du commerce , un tel capteur étant, suivant l'application envisagée , utilisé soit seul après sélection, soit en combinaison avec d'autres capteurs , appariés suivant leurs caractéristiques et combinés électriquement entre-eux de façon convenable en fonction du but recherché