PT100 / PT1000
Raccorder, mesurer et diagnostiquer une sonde RTD 2, 3 ou 4 fils
À quoi ça sert ?
Identifier une PT100 ou PT1000, contrôler son état au multimètre, comprendre le câblage 2/3/4 fils et transmettre sa température vers un ordinateur au travers d'une interface RTD adaptée.
Procédure terrain
- 1Mettre hors tension le circuit auquel la sonde est raccordée avant de la déconnecter.
- 2Identifier si la sonde est une PT100 ou une PT1000 et compter ses conducteurs : 2, 3 ou 4 fils.
- 3Avec l'ohmmètre, repérer les fils appartenant au même côté de l'élément RTD lorsqu'il s'agit d'une sonde 3 ou 4 fils.
- 4Mesurer la résistance de l'élément. À proximité de 0 °C, une PT100 doit être proche de 100 Ω et une PT1000 proche de 1000 Ω.
- 5Vérifier qu'il n'existe ni circuit ouvert, ni court-circuit anormal, ni défaut évident d'isolement vers la gaine métallique.
- 6Configurer l'interface RTD pour le nombre de fils réel de la sonde.
- 7Sur un module MAX31865 compatible, utiliser la résistance de référence adaptée au type PT100 ou PT1000.
- 8Raccorder ensuite l'interface RTD au microcontrôleur par SPI : alimentation, masse, SCK, MOSI, MISO et CS.
- 9Avec un ESP32, utiliser de préférence la logique et l'alimentation 3,3 V lorsque le module choisi le permet.
- 10Relier l'ESP32 au PC par USB puis observer la résistance et la température dans Hardware Lab.
- 11Comparer la température indiquée avec une température de référence connue avant de considérer la mesure validée.
Valeurs attendues
Principe de fonctionnement
Une PT100 ou PT1000 est une RTD en platine. Sa résistance augmente avec la température.
PT100 signifie que la résistance nominale est de 100 Ω à 0 °C. PT1000 signifie 1000 Ω à 0 °C.
Le PC ne mesure pas directement cette résistance. Une interface RTD réalise la mesure puis transmet une valeur numérique vers un microcontrôleur ou un système d'acquisition.
PT100 / PT1000 2 fils
Le montage 2 fils est le plus simple : un conducteur est raccordé à chaque extrémité de l'élément RTD.
La résistance des deux conducteurs s'ajoute directement à celle de la sonde. Avec une PT100 et des câbles longs, cette erreur peut devenir significative.
PT100 / PT1000 3 fils
Le 3 fils est très courant en instrumentation industrielle.
Deux fils sont reliés au même côté de la RTD et le troisième à l'autre côté. L'électronique de mesure utilise cette disposition pour compenser approximativement la résistance des conducteurs lorsque ceux-ci sont similaires.
Avec un breakout Adafruit MAX31865, les deux fils du même côté se raccordent côté F+ / RTD+ et le troisième côté F- / RTD-, avec la configuration des jumpers prévue par le fabricant.
PT100 / PT1000 4 fils
Le montage 4 fils est le plus précis pour éliminer l'influence des résistances des conducteurs.
Deux conducteurs sont raccordés sur chaque extrémité de la RTD : une paire injecte le courant de mesure et l'autre paire permet de mesurer la tension au plus près de l'élément.
Sur un breakout MAX31865 configuré nativement en 4 fils, les quatre connexions RTD sont utilisées.
MAX31865 : interface RTD
Le MAX31865 est un convertisseur RTD-numérique prévu pour les sondes platine PT100 à PT1000 et supporte les connexions 2, 3 et 4 fils.
Il communique avec le microcontrôleur par SPI.
Sur le breakout Adafruit destiné à une PT100, la résistance de référence typique est 430 Ω. Sur la version PT1000, elle est typiquement de 4,3 kΩ.
Contrôle au multimètre
Débrancher la sonde de l'électronique avant une mesure de résistance.
À température ambiante autour de 20 à 25 °C, une PT100 saine se situe typiquement autour de 108 à 110 Ω et une PT1000 autour de 1080 à 1100 Ω.
Une résistance infinie indique généralement une coupure. Une valeur proche de 0 Ω indique généralement un court-circuit ou un mauvais point de mesure.
Sur une sonde 3 ou 4 fils, une très faible résistance entre deux fils peut simplement indiquer qu'ils sont reliés au même côté de la RTD.
Raccordement vers l'ordinateur
La chaîne normale est : PT100/PT1000 → interface RTD → microcontrôleur ou DAQ → USB/réseau → PC.
Dans notre prototype, le MAX31865 peut être raccordé en SPI à un ESP32. L'ESP32 transmet ensuite les mesures au PC.
Hardware Lab peut alors travailler sur la valeur brute, la résistance calculée et la température.
Diagnostic de panne
- Sonde coupée ou conducteur débranché
- Mauvais mode 2/3/4 fils
- Mauvaise résistance de référence
- Mauvaise identification PT100/PT1000
- Mesurer la résistance de la sonde au multimètre.
- Vérifier le nombre de fils configuré dans l'interface.
- Vérifier le type PT100 ou PT1000.
- Lire les défauts remontés par le MAX31865.
- Court-circuit entre conducteurs
- Mauvais raccordement des bornes RTD
- Sonde en contact thermique incorrect avec le procédé
- Débrancher la sonde et mesurer sa résistance.
- Contrôler chaque conducteur.
- Faire varier doucement la température de la sonde et vérifier que la résistance évolue.
- Résistance des fils en montage 2 fils
- Compensation incorrecte en montage 3 fils
- Conducteurs de longueurs ou sections différentes
- Mauvaise calibration
- Mesurer la résistance des conducteurs si possible.
- Vérifier si le montage devrait être utilisé en 3 ou 4 fils.
- Comparer dans un point de température connu.
- Mauvais serrage d'une borne
- Perturbations électriques
- Câble non blindé à proximité de puissance
- Masse ou alimentation instable de l'électronique
- Contrôler mécaniquement chaque borne.
- Éloigner le câble RTD des câbles de puissance.
- Contrôler l'alimentation du module.
- Observer simultanément résistance brute et température.