Sonde à résistance bobinée ou couche mince ?

De nombreux process industriels dépendent du bon fonctionnement soit d’une sonde à résistance en exécution bobinée, soit d’une sonde en exécution couche mince, pour assurer des opérations efficaces et sûres. Ces deux types de sondes à résistance ont des propriétés différentes, chacune ayant ses avantages et ses inconvénients.

Laquelle est le meilleur entre sonde à résistance bobinée ou couche mince ? La réponse dépend de plusieurs variables, notamment de votre environnement de process.
Nous considérerons la norme européenne IEC.

Pour déterminer quelle sonde à résistance industrielle est la mieux adaptée à vos applications, il est utile de comprendre la composition de chaque capteur et d’en apprendre davantage sur leurs avantages et inconvénients.

Différences entre les résistances bobinées et les résistances couche mince

La technologie plus ancienne, celle des résistances bobinées, est constituée d’un fil de platine fin enroulé et fusionné à l’intérieur d’une capsule en verre ou intégré dans de la céramique.
Les résistances bobinées en verre peuvent supporter une certaine quantité de vibrations mais deviennent moins précises à des températures supérieures à +400°C, lorsque les propriétés du verre commencent à changer.
Ce changement augmente la conductivité électrique et fait perdre de la précision au capteur.

Les résistances bobinées en céramique, en revanche, subissent moins de dérive due aux forces mécaniques lors des changements de température, mais elles sont susceptibles de se casser sous l’effet des vibrations.

Sonde à résistance couche mince

Dans une résistance couche mince, une couche très fine de platine est déposée sur un support en céramique. Ensuite, le film de platine et les connexions de fils sont scellés ensemble avec une couche de verre. L’inconvénient de l’utilisation de ce type de RTD est que le film de platine, la base en céramique et la couche de verre se comportent différemment à différentes températures. Lorsque les températures sont trop basses (−50°C) ou trop élevées (+500°C), la mesure prise avec une résistance couche mince peut s’écarter davantage de la valeur réelle que celle d’une résistance bobinée. Cette déviation n’a rien à voir avec la qualité des matériaux et de la fabrication, mais est le résultat de la conception et du type de matériaux utilisés et est abordée dans la norme IEC.

D’un autre côté, les résistances couche mince sont petites et résistent extrêmement bien aux vibrations, grâce à leur masse (poids) plus petite et à leur construction. Elles sont également plus sensibles à l’extrémité. De plus, comme ce type de sonde utilise seulement une quantité minuscule de platine par rapport à la longueur du métal précieux d’une résistance bobinée, les sondes à résistance couche mince sont moins chères.

Normes IEC 60751

En raison de leur taille plus grande, de leur prix plus élevé et de leur sensibilité aux vibrations, les sondes bobinées sont de moins en moins utilisées et sont remplacées par des capteurs couche mince. La norme IEC 60751 (DIN EN 60751) pour les sondes à résistance en platine industrielles et les capteurs de température en platine a été corrigée en 2008 pour prendre en compte les différences entre les résistances bobinées et les résistances couche mince. Elle liste les classes de tolérance et les plages de température séparément (Tableau 1). Avec cette norme, il n’y a pas de place pour l’interprétation erronée car elle définit clairement les classes de précision pour chaque type de détecteur de température à résistance.

Classe de tolérance	Plage de température valide		Valeurs de tolérance*
Classe de tolérance	Résistance bobinée	Résistance couche mince	Valeurs de tolérance*
AA	−50… +250°C	0… +150°C	±(0.1 + 0.00017 \|t\|)
A	−100… +450°C	−30… +300°C	±(0.15 + 0.002 \|t\|)
B	−196… +600°C	−50… +500°C	±(0.3 + 0.005 \|t\|)
C	-196… +600°C	−50… +600°C	±(0.6 + 0.01 \|t\|)
*\|t\| = module de température en °C sans prendre en compte le signe

Tableau 1 : Norme IEC 60751 pour les sondes à résistance bobinées et couche mince

Avantages et inconvénients de chaque type de sonde à résistance

Les conditions du process déterminent quel type de sonde à résistance industrielle est la mieux adaptée à l’application, car chacune a ses avantages et ses inconvénients.

Avantages des résistances bobinées

Haute précision sur toute la plage de température, nécessaire dans certains environnements de laboratoire ou pour des applications comme l’étalonnage

Inconvénients des résistances bobinées

Mauvaise résistance aux vibrations
Dimension plus grande (environ 25 mm) en longueur
Jusqu’à 10 fois plus chères qu’une résistance couche mince

Avantages des résistances couche mince

Taille compacte (environ 3 mm) en longueur
Résistance aux vibrations, grâce à leur masse plus petite et à l’absence de pièces mobiles, ce qui les rend idéales pour une utilisation dans les compresseurs et les applications de roulements
Construction de capteur sensible à l’extrémité
Environ 1/10 du coût d’une résistance bobinée

Inconvénients des résistances couche mince

Perte de précision à des températures basses et élevées

En résumé, si vous avez besoin d’une sonde à résistance très précise sur une large plage de température, en particulier aux plages supérieures, le coût plus élevé d’une résistance bobinée vaut la dépense supplémentaire.

D’un autre côté, les sondes à résistance couche mince sont idéales pour les applications agroalimentaires, pharmaceutiques et autres applications sanitaires où les températures process typiques restent en dessous de +250°C. Utilisant la dernière technologie couche mince, la gamme TR21 des sondes à résistance miniatures de WIKA est une solution de mesure de température abordable et peu encombrante pour les fluides liquides et gazeux dans l’agroalimentaire. Chaque sonde à résistance est livrée avec une sortie de capteur directe (Pt100/Pt1000 en version 3 ou 4 fils) ou avec un transmetteur intégré avec un signal de sortie de 4 … 20mA. Tous les raccord process répondent aux exigences strictes des applications sanitaires. Les composants électriques sont protégés contre l’humidité. La longueur d’insertion, le raccord process, le capteur et la méthode de raccordement peuvent être sélectionnés pour correspondre à vos besoins.

Avec leur faible coût et leurs autres avantages, les capteurs couche mince deviennent de plus en plus populaires pour de nombreuses applications (mais pas toutes).

Toujours dans le doute quant à la sonde à résistance à utiliser pour votre situation particulière?
L’équipe d’experts en température WIKA se fera un plaisir de vous fournir une assistance supplémentaire.