Chapitre 10 – Température et capteurs thermiques | 2nde Bac Pro MAMA | Physique-Chimie | ⏱ 30 min
Dernière mise à jour : 5 mai 2026, format manuel scolaire
Lila, technicienne chez Scierie du Vercors à Grenoble, doit vérifier le capteur CTN qui régule la température du séchoir. Le capteur est branché à un automate qui asservit le brûleur. Si la sonde dérive, le bois sèche trop ou pas assez.
| T (°C) | R (kΩ) |
|---|---|
| 0 | 32,7 |
| 20 | 12,5 |
| 40 | 5,3 |
| 60 | 2,5 |
| 80 | 1,3 |
| 100 | 0,7 |
Une CTN est une thermistance dont la résistance diminue quand la température augmente. Elle est utilisée comme capteur de température dans les applications industrielles (sécheurs, fours, chaudières).
Le constructeur fournit la table R(T) ou la formule de Steinhart-Hart pour convertir une mesure de R en température T.
| Phase du séchoir | R mesurée | T affichée par l'automate |
|---|---|---|
| Cycle « doux » initial | 5,3 kΩ | 40 °C |
| Cycle « accéléré » | 1,3 kΩ | 80 °C |
| Mesure suspecte | 2,0 kΩ | 72 °C |
D'après le tableau R(T), comment varie la résistance R quand la température T augmente ?
La résistance diminue quand la température augmente. Par exemple, R passe de 32,7 kΩ à 0 °C à 0,7 kΩ à 100 °C, soit un facteur 47 en moins.
C'est la définition d'une CTN (Coefficient de Température Négatif).
D'après le tableau, déterminer la température correspondant à R = 5,3 kΩ et à R = 1,3 kΩ.
Comparer aux températures affichées par l'automate.
R = 5,3 kΩ → T = 40 °C ✔ (correspond à l'automate)
R = 1,3 kΩ → T = 80 °C ✔ (correspond à l'automate)
Le capteur fonctionne correctement aux 2 points de mesure normaux.
Pour la mesure suspecte (R = 2,0 kΩ, T affichée = 72 °C), déterminer la température réelle attendue d'après le tableau (par interpolation entre 60 °C et 80 °C).
R = 2,0 kΩ se trouve entre les valeurs à 60 °C (2,5 kΩ) et 80 °C (1,3 kΩ).
Interpolation linéaire :
(2,5 − 2,0) / (2,5 − 1,3) = 0,5 / 1,2 ≈ 0,42
T ≈ 60 + 0,42 × 20 = 60 + 8,3 = 68,3 °C.
L'automate affiche 72 °C → écart de +3,7 °C par rapport à la valeur réelle.
Quel est l'écart relatif (en %) entre la température affichée et la température réelle ?
Cet écart est-il acceptable pour un séchoir à bois ?
Écart absolu : 72 − 68,3 = 3,7 °C. Écart relatif : 3,7 / 68,3 × 100 ≈ 5,4 %.
Pour un séchoir à bois (où on régule typiquement à ±2 °C près), un écart de 3,7 °C peut perturber le cycle de séchage. Au-delà de 5 °C d'écart, le séchage devient inégal et peut causer des fissures.
Conclusion : le capteur dérive légèrement, à recalibrer ou remplacer.
Lila trace la courbe R(T) sur papier log (vertical). Sur cette courbe, la relation devient linéaire.
Calculer le rapport R(0°C) / R(100°C).
R(0°C) / R(100°C) = 32,7 / 0,7 ≈ 47.
La résistance varie d'un facteur 47 entre 0 et 100 °C. C'est une caractéristique très sensible : un petit changement de température produit un grand changement de résistance, ce qui rend la CTN parfaite comme capteur.
La CTN est branchée sur un pont diviseur avec une résistance fixe de 10 kΩ et une tension d'alimentation 5 V. La tension Vs aux bornes de la CTN se calcule par : Vs = 5 × R / (R + 10) avec R en kΩ.
Calculer Vs à 0 °C, à 40 °C et à 80 °C.
0 °C : Vs = 5 × 32,7 / (32,7 + 10) = 5 × 0,766 = 3,83 V
40 °C : Vs = 5 × 5,3 / 15,3 = 1,73 V
80 °C : Vs = 5 × 1,3 / 11,3 = 0,58 V
Vs diminue quand T augmente, ce qui est cohérent avec la diminution de R.
Lila propose 2 actions :
Quelle action choisir si l'écart est de 4 °C ? S'il est de 12 °C ?
Écart 4 °C : Action A — recalibrer suffit. Le capteur est encore fonctionnel mais légèrement dérivé.
Écart 12 °C : Action B — remplacer. Au-delà de 10 °C, le capteur est manifestement défaillant. La calibration ne corrigerait que ponctuellement, mais la sonde pourrait dériver davantage à d'autres températures.
Rédiger le rapport d'intervention de Lila (4 lignes max).
Contrôle CTN B57164 — séchoir Vercors
• Mesures : R = 5,3 kΩ à 40 °C ✔, R = 1,3 kΩ à 80 °C ✔, R = 2,0 kΩ avec affichage 72 °C alors que valeur réelle 68,3 °C.
• Diagnostic : légère dérive du capteur (≈ 3,7 °C, soit 5 %).
• Action : recalibration logicielle effectuée. Capteur opérationnel.
• Suivi : nouveau contrôle dans 3 mois pour vérifier stabilité.
La sonde Pt100 (à coefficient positif) a une caractéristique linéaire : R = 100 × (1 + 0,00385 × T) en Ω. À 80 °C, calculer R(Pt100). Pourquoi est-elle préférée pour les hautes températures ?
R(Pt100, 80°C) = 100 × (1 + 0,00385 × 80) = 100 × 1,308 = 130,8 Ω.
La Pt100 a une variation linéaire et faible (de 100 à 138,5 Ω entre 0 et 100 °C, facteur 1,4 seulement). Avantages :
Inconvénient : moins sensible que la CTN aux variations près de la température ambiante. La Pt100 est utilisée pour fours, chaudières industrielles. La CTN pour électronique grand public, électroménager, séchoirs domestiques.
📚 Cette activité s'appuie sur §3 (Capteurs de température) et §4 (Caractéristique R(T) d'une CTN) de la leçon Ch10.