Fluke9142

Présentation générale

Le Fluke 9142 Field Metrology Welll est un calibrateur de température portable à bloc sec, conçu pour étalonner et vérifier des capteurs de température sur le terrain ou en laboratoire. Il offre une combinaison de précision métrologique, portabilité et rapidité, permettant de réduire les instruments à transporter tout en maintenant des performances élevées. De nos jours, c'est la version process qui est la plus utilisée. Car elle possède plusieurs autres options avancées telles que: alimenter un transmetteur en boucle, mesurer le courant 4–20 mA généré par un capteur ou un transmetteur, connecter directement un thermocouple pour - lire sa valeur via l’électronique process intégrée. Dans ce wiki, nous allons présenter la version Standard parce que c'est cette version que nous avons en laboratoire.

Fluke 9142 standard

Fluke 9142 Version Process A-156

Applications

Il permet de générer une température stable et précise afin de tester :

- Thermocouples (Type J, K, T, etc.)

- RTD (Pt100, Pt1000)

- Sondes industrielles

- Thermomètres numériques

Description de l’appareil

Le Fluke 9142 se compose principalement des éléments suivants :

• Le panneau avant : comprend un écran numérique affichant la température mesurée ainsi que la température de consigne. Il comporte également des boutons de navigation permettant de régler les paramètres et de sélectionner la température désirée.

- Les bornes rouges et noir sur cette version Standard du Fluke 9142 servent à vérifier le point de déclenchement (ouverture ou fermeture) des thermostats ou des interrupteurs thermiques.

• Le bloc thermique : situé sur la partie supérieure de l’appareil. Il contient un puits cylindrique dans lequel on insère des bagues adaptatrices appelées « inserts ». Ces inserts permettent d’adapter le diamètre du puits à celui de la sonde à tester, afin d’assurer un bon contact thermique.

• Le connecteur d’alimentation ainsi qu'un port de communication. Les deux situés à la façade inférieure.

- Le port RS-232 permet de connecter l'appareil à un ordinateur

- La petite fenêtre rouge indique la tension sélectionnée (ici 115V).

- L'appareil est conçu pour fonctionner en 115 VAC (6.3 A) ou 230 VAC (3.15 A) à une fréquence de 50/60 Hz.

- Le commutateur permet d'allumer ou d'éteindre l'appareil

Description des touches situées à droite du Fluke 9142

Ces touches servent principalement à la navigation dans les menus et à la modification des paramètres.

Elles permettent à l’utilisateur de se déplacer dans les options, de modifier des valeurs et de valider des choix.

Flèche vers le haut (▲)

Cette touche permet :

• D’augmenter une valeur numérique (ex. température de consigne)

• De monter dans une liste de menus ;

• D’augmenter un paramètre comme le point de consigne.

Elle est utilisée lors de la programmation ou de l’ajustement des paramètres.

Flèche vers le bas (▼)

Cette touche permet :

• De diminuer une valeur numérique ;

• De descendre dans une liste ;

• De réduire un paramètre sélectionné.

Elle fonctionne en complément de la flèche vers le haut.

Flèche vers la droite (►)

Cette touche permet :

• De déplacer le curseur vers la droite lors de l’édition d’une valeur
• De passer au chiffre suivant dans un nombre
• D’accéder à un champ suivant dans certains menus

Par exemple, si tu modifies une consigne de 100.00 °C, la flèche droite permet de passer du chiffre des centaines aux dizaines, puis aux unités, puis aux décimales.

Elle est donc utilisée pour sélectionner le chiffre précis qu'on veux modifier.

Flèche vers la gauche (◄)

La flèche gauche permet :

• de déplacer le curseur vers la gauche • de revenir au chiffre précédent • de revenir au champ précédent dans certains menus

Elle est l’inverse de la flèche droite.

ENTER

Cette touche sert à :

• Valider un choix ;

• Confirmer une valeur modifiée ;

• Lancer une action (ex. démarrer un test).

Sans validation par ENTER, la modification n’est généralement pas appliquée.

EXIT

La touche exit permet :

• De revenir au menu précédent ;

• D’annuler une modification en cours ;

• De sortir d’un programme ou d’un sous-menu.

Elle est utile pour quitter rapidement une opération.

Principe de fonctionnement

Le Fluke 9142 fonctionne selon le principe du puits sec thermique. À l’intérieur de l’appareil se trouve un bloc métallique cylindrique. Ce bloc est chauffé ou refroidi électroniquement à l’aide d’un système de régulation interne. La température du bloc est contrôlée avec précision grâce à une boucle de régulation interne.

Lorsqu’une température de consigne est sélectionnée, l’appareil ajuste sa puissance de chauffage ou de refroidissement jusqu’à atteindre cette valeur. Une fois la température stabilisée, le bloc maintient cette valeur avec une très faible variation.

Une sonde à tester est insérée dans un insert métallique placé à l’intérieur du bloc. La sonde atteint progressivement la même température que le bloc. Il devient alors possible de comparer la température indiquée par le Fluke à celle mesurée par la sonde sous test.

Caractéristiques techniques principales

Plage de température –25 °C à +150 °C

Stabilité ±0,01 °C

Exactitude d’affichage ±0,2 °C

Uniformité axiale (40 mm) ±0,05 °C ( mesure de combien la température change si tu déplaces la sonde verticalement dans le puits.)

Uniformité radiale ±0,01 °C ( toutes les zones du bloc autour du centre ont une température très proche les unes des autres, avec un écart maximal d’environ 0,01 °C)

Profondeur d’immersion ≈ 150 mm

Temps de stabilisation Rapide (selon consigne)

Mise en marche et réglage de la température

Pour utiliser le Fluke 9142 en laboratoire, il faut d'abord brancher l’appareil et le mettre sous tension. Après l’initialisation, l’écran affiche la température actuelle du bloc.

Pour sélectionner une température de consigne, on accède au menu de réglage à l’aide du bouton « SET PT ». La valeur désirée est entrée à l’aide des touches de navigation, puis validée. L’appareil commence alors à chauffer ou à refroidir jusqu’à atteindre la température programmée.

Il est essentiel d’attendre que la température soit stable avant de procéder aux mesures. L’indicateur de stabilité permet de confirmer que la régulation thermique est terminée. Cette étape est cruciale pour garantir la précision des résultats.

Procédure d'étalonnage

Une fois la température stabilisée, la sonde à tester est insérée dans le puits correspondant à son diamètre. Il est important que la sonde touche le fond du puits afin d'assurer une bonne conduction thermique. Après insertion, un temps d'attente de quelques minutes est nécessaire pour que la sonde atteigne l'équilibre thermique.

Exemple d'application

Dans cet exemple, nous allons utiliser un RTD Pt100.

Description du montage

La sonde Pt100 est insérée dans le calibrateur de température Fluke 9142 (Field Metrology Well). Le puits thermique est réglé à une température de consigne de 100,00 °C. Une fois la stabilité thermique atteinte, les deux bornes de la sonde sont connectées à un multimètre numérique en mode mesure de résistance (Ω).

Le multimètre affiche une valeur mesurée de : R​=139,8 Ω

Valeur théorique attendue

Selon la norme IEC 60751, la relation approximative d’une Pt100 est :R(T)=R0​(1+αT)

Avec: Ro= 100 Ω à 0 °C; α=0,00385 °C−1 ; α=0,00385 °C−1

La valeur théorique à 100 °C est : R​=138,5 Ω

Analyse de l'écart

ΔR=Rm-Rt

ΔR=139,8−138,5=1,3 Ω ​

Description détaillée du MENU et de ses fonctions

Le menu principal du Fluke 9142 permet d’accéder aux fonctions essentielles de contrôle et de configuration de l’appareil.

Depuis l’écran principal, quatre touches de fonction (F1 à F4) donnent accès aux menus suivants :

• F1 : CONFIG TEMP

• F2 : MENU PROG

• F3 : MENU SYST

• F4 : INPUT SETUP (modèle Professionnel seulement)

Le modèle standard 9142 n’utilise pas la fonction INPUT SETUP.

Config Temp(F1)

Le menu CONFIG TEMP permet de configurer les paramètres liés au contrôle thermique du bloc.

Il comprend deux sections principales :

CONFIGURATION et COUPURE

Section CONFIG

Cette section permet d'ajuster les paramètres de régulation.

VIT MT/DSC : Ici, on peux modifier la vitesse de montée (MT) ou de descente (DSC) en température.

Cela correspond à la vitesse maximale à laquelle le puits va chauffer ou refroidir. Une vitesse plus lente permet un contrôle plus stable et précis, tandis qu’une vitesse plus rapide réduit le temps d’attente.

LIMITE STABLE : Ce paramètre définit le niveau de stabilité thermique requis pour que l’appareil considère la température comme stabilisée.

Lorsque cette condition est atteinte, l’indicateur de stabilité apparaît et un signal sonore est enclenché (si activé dans le menu).

Le calibrateur considère que la température est stable à ±0,04°C dans notre cas.

ALARME STABLE Ce paramètre permet d’activer ou désactiver l’alarme sonore indiquant que la température est stable.

Section COUPURE

La fonction COUPURE est un système de sécurité thermique. Elle protège l’appareil contre les températures excessives.

COUPURE LOGICIEL : est une limite de sécurité réglable par l’utilisateur. Si la température dépasse cette valeur, le système coupe automatiquement le chauffage.

COUPURE MATERIEL : est une limite de sécurité fixée en usine. Cette valeur n’est pas modifiable par l’utilisateur.

Elle constitue la protection ultime contre la surchauffe.

Dans notre cas, la coupure logiciel est réglé à 160°C si la température du calibrateur dépasse 160°C, le contrôleur coupe automatiquement la chauffe. La coupure matérielle matérielle est réglée à 177°C (Si jamais la protection logicielle ne fonctionne pas, un thermostat interne coupe à 177°C).

Menu Prog(F2)

Le menu MENU PROG du Fluke 9142 permet d’exécuter des programmes automatiques de température, d’effectuer des tests d’interrupteurs thermiques et de gérer les résultats des essais.

Ce menu est particulièrement utile pour :

• Les étalonnages multipoints automatisés

• Les cycles répétitifs de calibration

• Les tests de thermostats ou de commutateurs thermiques

Le menu PROG comprend trois sections principales :

EXECUTION PROGRAMME, RAMPE/EQ et TEST INTERUPTEUR

Section EXECUTION PROGRAMME

Cette section permet d’exécuter ou de réinitialiser un programme existant.

Section RANPE/EQ

Cette section permet de créer un programme de variation automatique de température.

Les paramètres configurables sont :

• Nombre de points de consigne : Permet de définir le nombre de points de consigne souhaité.

• Temps d'équilibre : Définit la durée pendant laquelle la température sera maintenue stable.

• Nombre de cycles : Permet de répéter automatiquement le programme plusieurs fois.

Cette fonction est très utile pour vérifier la stabilité d’un capteur, effectuer un test de dérive et simuler des conditions thermiques industrielles.

Cette section contient une sous-section nommée POINTS DE CONSIGNE. Cette sous-section permet de programmer plusieurs températures fixes.

Plusieurs points peuvent être enregistrés (Setpoint 1, Setpoint 2, etc.) dépendamment du nombre de Points de consigne qu'on a défini au préalable.

Chaque point correspond à une température prédéfinie que le programme pourra atteindre automatiquement. Cela permet d’automatiser un étalonnage multipoint, par exemple : 0 °C, 50 °C, 100 °C, 150 °C.

Section TEST INTERUPTEUR

Cette fonction permet de tester un interrupteur thermique ou un thermostat.

Ce test peut être effectué de deux façons :

Méthode Teste

Deux modes sont disponibles : AUTOMATIQUE et MANUEL

• Mode AUTOMATIQUE

En mode automatique, l’appareil effectue un cycle de température, il détecte automatiquement la température d’ouverture ou de fermeture du contact.

Ce mode est utilisé lorsque l’on connaît déjà la plage nominale du dispositif.

• Mode MANUEL

En mode manuel, l’utilisateur contrôle la variation de température et observe le moment où le contact change d’état.

Les paramètres configurables incluent :

Température maximale et minimale, Température de déclenchement et le Nombre de cycles.

Menu Syst(F3)

CONFIG SYST

Contient deux sous MENU. CONFIG AFFICH permet de modifier l'interface utilisateur. Notamment la langue, le symbole utilisé pour les nombres décimaux( Point ou virgule ), et activer le son lorsque tu appuies sur les boutons. CONFIG COMM permet de modifier la vitesse de transmission des données et d'activer l'envoi automatique d'un retour à la ligne après chaque donnée transmise.

MOT DE PASSE

Permet de modifier le mot de passe

ETAL

Contient deux MENU. PTS ETAL contient des valeurs prises par différents capteurs internes situés à divers endroits du bloc métallique. Ces valeurs permettent de contrôler l’homogénéité thermique du puits, détecter d’éventuels gradients internes, assurer que la zone d’insertion des sondes est stable. CTRL Permet de régler les paramètres de contrôle PID du régulateur de température.

INFOS SYST

Ce MENU contient les informations de l'appareil. notamment le model, le numéro de série, la version du logiciel interne, et la date de calibration

Procédure détaillée du Test interrupteur

Configuration de la Rampe( Vitesse )

Avant de lancer le programme, vous devez définir la vitesse à laquelle la température va varier :

- Appuyez sur MENU > CONFIG TEMP > CONFIG

- Réglez la Vitesse MT/ DSC (par exemple, 30 °C/min). Une vitesse lente est recommandée pour plus de précision lors du déclenchement.

Paramétrage du test automatique (Auto Test)

Ce mode est le plus rapide car il ne nécessite que la température théorique

- Allez dans MENU > MENU PROG > TEST INTER.

- Sélectionnez TEST AUTO.

- Entrez la TEMP INTER (la température nominale où le contact est censé basculer).

- Le puits effectuera alors automatiquement un cycle de 3 montées/descentes pour calculer la moyenne et l'hystérésis (deadband)

Lancement du Cycle

- Allez dans MENU > MENU PROG > EXÉC PROG.

- Vérifiez que EXÉC PROG est sur TEST INTER.

- Changez ETAT TEST sur EXÉC et appuyez sur ENTRER

Lecture des résultats

- OUVERT : Température d'ouverture du contact.

- FERMÉ : Température de fermeture.

- BANDE : L'écart (hystérésis) entre les deux

Affichage du cycle 1 sur 3

Références

Manuel d'utilisation : Après avoir cliqué sur le lien , cliquez ensuite sur « Manuels et Ressources »

https://www.fluke.com/en/product/calibration-tools/temperature-calibrators/fluke-calibration-9142#

Table de thermocouples et RTDs :

Thermocouple (tous les types) : https://www.thermocoupleinfo.com/type-k-thermocouple.htm 

RTD Pt100 : https://www.sterlingsensors.co.uk/pt100-resistance-table

Conclusion

Le Fluke 9142 Field Metrology Well est un calibrateur à puits sec conçu pour assurer la vérification et l’étalonnage précis des capteurs de température en laboratoire ou sur le terrain. Sa conception portable, combinée à une stabilité thermique élevée et une régulation précise, en fait un instrument fiable pour les applications industrielles et pédagogiques.

Dans le cadre de ce travail, la version standard du Fluke 9142 a été étudiée en détail. L’analyse de son panneau de commande, de ses menus et de ses fonctions internes a permis de comprendre son principe de fonctionnement basé sur la régulation thermique d’un bloc métallique. La programmation des points de consigne, le contrôle de la stabilité, ainsi que la gestion des rampes de température démontrent la rigueur métrologique intégrée à l’appareil.

L’étude du menu PROGRAMME et particulièrement de la fonction TEST INTERRUPTEUR a permis de comprendre comment l’instrument peut détecter automatiquement la température d’ouverture et de fermeture d’un thermostat. Cette fonctionnalité est particulièrement importante en maintenance industrielle, car elle permet de vérifier la conformité d’un dispositif de protection thermique et d’évaluer son hystérésis et sa répétabilité.

L’exemple d’application avec la sonde Pt100 a illustré la méthode de comparaison entre valeur mesurée et valeur théorique, mettant en évidence l’importance de l’analyse d’écart dans un processus d’étalonnage. Cette démarche développe une compréhension concrète de la précision, de la stabilité et des erreurs de mesure.

En conclusion, le Fluke 9142 ne se limite pas à être un simple générateur de température. Il constitue un véritable outil de métrologie thermique permettant :

- La vérification de capteurs de température

- L’analyse de la linéarité et de la stabilité ;

- Le test de dispositifs thermiques de sécurité ;

- L’automatisation d’étalonnages multipoints.