Thermomètre 2

Ce thermomètre n'est pas vraiment un thermomètre, dans le sens où n'est pas inclue la section affichage. Appelons-le donc un convertisseur température / tension. La sortie délivre une tension proportionnelle à la température à laquelle est soumise le capteur, ici un simple transistor de type NPN. La pente de variation de la tension de sortie est linéaire et est de 100 mV / °C, avec une valeur de 0.0 V pour une température de 0 °C, de 2.5V pour une température de 25 °C, ou encore de -1.0 V pour une température de -10 °C. La sortie peut donc être connectée directement sur l'entrée d'un voltmètre numérique, qui assurera alors un affichage direct de la température. Ou être raccordé à tout autre système d'affichage de votre choix, à LEDs ou à galvanomètre par exemple. Il existe des capteurs de température précis tel le LM35 susceptibles de simplifier ce genre de réalisation (voir page Thermomètre 1), l'intérêt du présent article est de voir que l'on peut faire la même chose avec des composants non spécifiques.

Schéma

Le schéma qui suit est issu d'une note d'application de National Semiconductor (NS). Dans le schéma d'origine, le transistor est un 2N2484 (PN2484), je l'ai remplacé par un transistor plus courant, le 2N2222. Toujours dans le schéma d'origine, le circuit intégré U1 est un amplificateur opérationnel (AOP) du type LM107, je l'ai remplacé par un AOP classique de type LM741. Le remplacement de ces deux composants par des 2N2222 et LM741 réduit un peu les performances, notamment dans les températures négatives, où il est tout de même vivement recommandé de conserver le LM107. Cependant, pour un usage entre 0 °C et +100 °C, le fonctionnement reste tout à fait correct, avec une précision de l'ordre de 1°C, à comparer à la précision du LM35 de base qui est de 0.5 °C.

Thermometre 002

Fonctionnement

Le principe repose sur l'application d'une tension constante sur la jonction Base-Émetteur d'un transistor au travers d'une résistance. La tension présente entre les deux pattes Base et Émetteur du transistor (assimilable à une jonction de type diode) est de l'ordre de -0,5 V à -0,7 V, valeur ici négative car la tension utilisée est de -15 V par rapport à la masse. La tension exacte à cet endroit varie en fonction de la température du transistor, à raison de 2 mV / °C. En d'autres termes, vous pouvez mesurer ici un écart de 10 mV pour une différence de température de 5 °C. Afin d'exploiter facilement cette variation de tension en fonction de la température (et surtout pour permettre un affichage direct sur un multimètre existant), il suffit d'amplifier suffisamment la tension lue pour que chaque variation de température de 1°C se traduise par une variation de tension de 100 mV. C'est le rôle donné ici à l'AOP U1, monté en amplificateur de tension.

Étalonnage

1 - Porter le transistor Q1 à une température de 0 °C, puis régler RV1 de telle sorte que la sortie VOut délivre une tension de 0.0 V.

2 - Porter le transistor Q1 à une température de 25 °C, puis régler RV2 de telle sorte que la sortie délivre une tension de 2.5 V. La pente de variation est alors de 100 mV pour 1 °C d'écart en température, il n'y a rien d'autre à faire.

Conclusion

Voici un montage simple qui montre que l'on peut utiliser un transistor (ou même une diode à sa place) comme capteur de température. On peut retenir que la précision globale d'un tel montage est correcte, même si elle n'égale pas celle d'un circuit intégré capteur de température spécialisé tel le LM35 ou LM335. Finalement, le plus casse-pied avec ce genre de montage, reste la procédure d'étalonnage, par laquelle on n'a rarement besoin de passer quand on utilise un capteur de température spécialisé.
 

 

 

 

Accuil








 

 

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