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Thermocouple, thermistance ou Pt100 : trois capteurs, trois métiers

Presque tous les thermomètres à sonde reposent sur l'un de trois capteurs. Le thermocouple couvre −200 à +1 300 °C avec ±1 à 2,5 °C et répond en une seconde. La thermistance vise ±0,1 à 0,2 °C mais entre −50 et +150 °C. La Pt100 offre ±0,15 °C à 0 °C, une stabilité sur des années et une plage jusqu'à 600 °C. Le choix se fait sur la plage, la précision et la vitesse.

Les trois principes de mesure

Un thermocouple est constitué de deux fils de métaux différents soudés à leur extrémité : la jonction produit une tension de quelques dizaines de microvolts par degré (41 µV/°C pour le type K). L'électronique lit cette tension, la compare à la température de sa propre borne (« jonction froide ») et en déduit celle de la pointe. Une thermistance (NTC) est une perle de céramique semi-conductrice dont la résistance chute fortement avec la température, environ 4 % par degré vers 25 °C : très sensible, mais la courbe n'est pas linéaire et s'écrase au-delà de 150 °C. Une Pt100 est un fil ou un film de platine dont la résistance vaut exactement 100 Ω à 0 °C et augmente de 0,385 Ω par degré, de façon presque linéaire et reproductible d'une sonde à l'autre, ce qui en fait le capteur des laboratoires et de l'industrie de process (norme IEC 60751).

Tableau comparatif

	Thermocouple (type K)	Thermistance NTC	Pt100 / Pt1000
Plage	−200 à +1 250 °C (type K) ; jusqu'à 1 700 °C en type S	−50 à +150 °C (certaines jusqu'à 300 °C)	−200 à +600 °C (fil), +850 °C en version spéciale
Précision courante	Classe 1 : ±1,5 °C ; classe 2 : ±2,5 °C ou 0,75 %	±0,1 à ±0,5 °C sur une plage étroite	Classe A : ±0,15 °C à 0 °C, ±0,35 °C à 100 °C ; classe B : le double
Temps de réponse	0,5 à 3 s (fil fin), le plus rapide	2 à 10 s	3 à 15 s (gaine inox)
Stabilité dans le temps	Dérive de 1 à 2 °C par an à haute température	Bonne sous 100 °C, vieillissement au-delà	Excellente, référence d'étalonnage
Longueur de câble	Câble de compensation spécifique, 10 m et plus	Fil cuivre ordinaire, quelques mètres	Montage 3 ou 4 fils pour annuler la résistance de ligne, 100 m possibles
Coût relatif	Faible, sonde jetable possible	Le plus faible	Élevé, électronique de mesure plus exigeante
On le trouve dans	Thermomètres cuisine rapides, fours, barbecues, industrie	Thermomètres médicaux, sondes à viande à fil, frigo, aquarium, météo	Laboratoires, agroalimentaire réglementé, chauffage, cave à vin haut de gamme

Quel capteur pour quel usage

Cuisine et barbecue : les thermomètres à lecture instantanée (type ThermoPro TP19, sondes de type Thermapen) utilisent un thermocouple K à pointe fine, d'où les 2 à 3 secondes de lecture. Les sondes filaires laissées dans la viande (ThermoPro TP20, Inkbird IBT-4XS) sont des thermistances, moins rapides mais suffisantes pour une cuisson de deux heures et plus économiques. Détail sur thermomètre sonde.
Médical : un thermomètre digital à embout métallique contient une thermistance, ce qui explique sa précision de ±0,1 °C entre 35 et 42 °C et sa lecture de 10 à 60 secondes.
Frigo, congélateur, cave : thermistance dans les modèles courants, Pt100 dans les enregistreurs réglementaires (pharmacie, laboratoire).
Four, fumoir, forge, échappement : thermocouple K seul candidat au-delà de 300 °C, avec câble en fibre de verre ou inox jusqu'à 500 °C.
Étalonnage et process : Pt100 classe A en montage 4 fils, avec certificat.

Règle rapide : au-dessus de 300 °C ou besoin de vitesse, thermocouple ; sous 150 °C et budget serré, thermistance ; besoin de ±0,2 °C stable sur des années, Pt100.

Les pièges propres à chaque technologie

Thermocouple : la prise miniature à deux lames plates n'est pas un connecteur universel. Les codes couleur diffèrent selon la norme (IEC 60584 : type K en vert ; ANSI : jaune), et brancher une sonde de type J sur un afficheur configuré en K produit une erreur de 20 °C à 300 °C. Un thermocouple est aussi sensible aux parasites électriques d'un four à induction ou d'un variateur.

Thermistance : une sonde de remplacement doit avoir la même résistance nominale et la même courbe (« bêta ») que l'originale ; une sonde 10 kΩ sur un afficheur prévu pour 100 kΩ affiche une valeur cohérente mais fausse de 10 à 20 °C. Les sondes de barbecue à fil vieillissent : de l'humidité dans la gaine décale la lecture, ce qui se vérifie dans l'eau bouillante (voir calibrer un thermomètre de cuisine).

Pt100 : en montage 2 fils, chaque ohm de câble ajoute 2,6 °C. Au-delà de 2 mètres, il faut du 3 ou 4 fils. Une Pt100 gainée inox de 6 mm met 10 à 15 secondes à se stabiliser : elle ne convient pas à une lecture instantanée.

Erreur fréquente et cas où aucun des trois ne convient

L'erreur qui revient le plus : croire qu'une sonde plus chère lit « plus vite et plus juste ». Un thermocouple de classe 1 à ±1,5 °C est plus rapide mais moins précis qu'une thermistance de thermomètre médical à ±0,1 °C ; celle-ci fondrait dans un four. Vitesse, précision et plage se paient l'une contre l'autre, et la fiche technique doit être lue avec les notions de justesse et de répétabilité expliquées sur précision d'un thermomètre.

Pour qui ce n'est pas fait : toute mesure sans contact, sur une pièce en mouvement, sous tension électrique ou trop chaude pour être touchée. Là, le thermomètre infrarouge s'impose malgré sa tolérance de ±2 °C ; la comparaison figure sur infrarouge ou sonde. Pour choisir un modèle prêt à l'emploi en cuisine, le comparatif des thermomètres à viande classe les sondes par capteur et temps de réponse.

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Questions fréquentes

Quelle est la différence entre une Pt100 et une Pt1000 ?

Même platine, même courbe, mais 1 000 Ω à 0 °C au lieu de 100 Ω. La Pt1000 est dix fois moins sensible à la résistance du câble, ce qui autorise un montage 2 fils sur quelques mètres, et consomme moins : on la trouve dans les appareils sur pile et le chauffage.

Un thermocouple de type K est-il précis ?

±1,5 °C en classe 1 jusqu'à 375 °C, puis ±0,4 % de la lecture ; ±2,5 °C en classe 2. C'est suffisant pour un four, un barbecue ou un moteur, insuffisant pour un bain-marie de chocolat ou un laboratoire, où l'on prend une Pt100 ou une thermistance.

Pourquoi mon thermomètre à viande met-il 30 secondes à se stabiliser ?

Parce que sa sonde est une thermistance dans une gaine inox de 4 à 6 mm, prévue pour rester dans la viande pendant la cuisson. Les modèles à lecture instantanée en 2 à 3 secondes utilisent un thermocouple à pointe de 1,5 à 2 mm.

Peut-on remplacer une sonde thermistance par n'importe quelle autre ?

Non. Il faut la même résistance nominale (souvent 10, 50 ou 100 kΩ à 25 °C) et la même courbe bêta, sinon la lecture est fausse de plusieurs degrés. Prendre la référence exacte du fabricant ou vérifier la sonde de remplacement dans l'eau glacée et l'eau bouillante.