Régulation d’une chambre froide, surveillance d’un bain de process, contrôle d’un bobinage ou d’un pack batterie : dès qu’il faut mesurer finement une température modérée à coût maîtrisé, la sonde NTC s’impose. Très sensible, rapide et compacte, elle demande en revanche d’être choisie avec méthode, car toutes les CTN ne sont pas interchangeables. Voici ce qu’il faut savoir pour la spécifier correctement.
Qu’est-ce qu’une sonde NTC ?
Une sonde CTN (Coefficient de Température Négatif) est une thermistance dont la résistance électrique diminue quand la température augmente. CTN et NTC (Negative Temperature Coefficient) désignent exactement le même composant : seul le sigle change entre le français et l’anglais.
L’élément sensible est une céramique d’oxydes métalliques frittés (manganèse, nickel, cobalt, cuivre), généralement enrobée d’époxy ou de verre, puis intégrée dans une gaine de protection. C’est l’une des deux grandes familles de thermistances utilisées en surveillance thermique industrielle, l’autre étant la sonde PTC, dont la résistance augmente brutalement au-delà d’un seuil.
Comment fonctionne une sonde thermistance ?
Contrairement à une Pt100, dont la résistance évolue de façon quasi linéaire, la CTN suit une loi exponentielle. Deux paramètres suffisent à la décrire en première approche :
- R25 : la résistance nominale à 25 °C (2,2 kΩ, 5 kΩ, 10 kΩ, 100 kΩ pour les plus courantes) ;
- β (bêta) : la constante du matériau, exprimée en kelvins, typiquement entre 3 000 et 4 500 K.
La relation s’écrit :
R(T) = R25 × exp [ β × (1/T − 1/298,15) ], avec T en kelvins.
Pour une précision supérieure sur une large plage, les régulateurs et automates utilisent l’équation de Steinhart-Hart, à trois coefficients.
Conséquence pratique : la sensibilité d’une CTN est de l’ordre de −3 à −5 % par °C autour de 25 °C, soit environ dix fois celle d’une Pt100 (0,385 % par °C). Une variation de quelques dixièmes de degré produit un signal franc, facile à exploiter sans électronique complexe.
Tableau résistance / température d’une CTN 10 kΩ
Valeurs indicatives calculées avec la relation β, pour une CTN de R25 = 10 kΩ et β = 3 950 K :
| Température | Résistance |
|---|---|
| −20 °C | ≈ 105 kΩ |
| 0 °C | ≈ 33,6 kΩ |
| 25 °C | 10 kΩ |
| 50 °C | ≈ 3,6 kΩ |
| 85 °C | ≈ 1,1 kΩ |
| 100 °C | ≈ 0,70 kΩ |
| 125 °C | ≈ 0,36 kΩ |
Ces valeurs changent avec le β : deux sondes « 10 k » de β différents donnent la même résistance à 25 °C, mais s’écartent de plusieurs degrés à 0 °C ou à 100 °C. Pour un contrôle ou un étalonnage, seule la table R/T du fabricant fait foi.
Avantages et limites
Points forts
- Sensibilité très élevée, idéale pour réguler au dixième de degré
- Temps de réponse court grâce à la petite taille de l’élément
- Montage 2 fils suffisant : la résistance des câbles est négligeable devant plusieurs kilo-ohms
- Coût unitaire faible, intéressant en multipoints et en série
Points de vigilance
- Plage limitée : de −50 à +150 °C en standard, jusqu’à 300 °C pour les versions encapsulées verre
- Réponse non linéaire, qui impose une linéarisation côté régulateur
- Pas de standard universel d’interchangeabilité équivalent à la norme des Pt100 : R25, β et tolérance doivent correspondre à l’entrée de l’appareil
- Auto-échauffement : le courant de mesure doit rester faible pour ne pas fausser la lecture
- Dérive possible en cas d’exposition prolongée à haute température
Sonde CTN, Pt100 ou thermocouple : que choisir ?
| Critère | Sonde CTN | Pt100 | Thermocouple |
|---|---|---|---|
| Plage typique | −50 à +150 °C (300 °C en version verre) | −200 à +600 °C | Jusqu’à 1 700 °C selon le type |
| Sensibilité | Très élevée | Moyenne | Faible |
| Linéarité | Non linéaire | Quasi linéaire | Modérée |
| Interchangeabilité | Selon R25 et β | Normalisée | Normalisée |
| Câblage | 2 fils | 2, 3 ou 4 fils | Câble de compensation |
| Coût | Faible | Moyen | Faible à élevé |
En résumé : la CTN est le meilleur choix pour une mesure fine sur une plage étroite et modérée. Dès que la plage s’élargit ou qu’une traçabilité métrologique est exigée, la sonde Pt100 prend le relais ; au-delà de 500 °C, le thermocouple reste la référence. Pour une vue d’ensemble des technologies, voir notre guide des capteurs de température.
Applications industrielles
- Froid et CVC : régulation de chambres froides, groupes frigorifiques, centrales de traitement d’air
- Agroalimentaire : suivi de température à cœur, cuves, tunnels de refroidissement
- Moteurs et transformateurs : mesure continue de la température des bobinages, en complément d’une protection à seuil par PTC
- Batteries et électronique de puissance : surveillance des cellules, des dissipateurs et des convertisseurs
- Bancs d’essais et équipements de laboratoire : mesures rapides et multipoints à faible encombrement
Comment bien spécifier une sonde CTN
- Relever les caractéristiques attendues par le régulateur : R25, β (ou table R/T) et tolérance. C’est la première cause d’erreur de mesure au remplacement d’une sonde.
- Définir la plage réelle de fonctionnement, pics compris, pour choisir l’encapsulation (époxy ou verre).
- Adapter la construction mécanique : diamètre et longueur de gaine, matériau (inox, laiton, surmoulage), type de câble, indice d’étanchéité.
- Préciser le temps de réponse visé, qui conditionne la taille de l’élément et le montage (contact, immersion, ambiance).
- Anticiper l’environnement : humidité, vibrations, nettoyage haute pression, atmosphères corrosives.
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre CTN et NTC ? Aucune. CTN est le sigle français (Coefficient de Température Négatif), NTC le sigle anglais.
Que signifie « sonde CTN 10k » ? Que la sonde présente une résistance de 10 kΩ à 25 °C. Cette valeur ne suffit pas à la définir : il faut aussi connaître son β.
Comment tester une sonde CTN ? Débrancher la sonde, mesurer sa résistance à l’ohmmètre à une température connue (ambiante, ou 0 °C dans un bain de glace fondante) et comparer à la table R/T du fabricant. Une résistance infinie indique une coupure, une résistance proche de zéro un court-circuit.
Quelle différence entre une sonde CTN et une sonde PTC ? La CTN mesure : sa résistance diminue de façon continue avec la température. La PTC protège : sa résistance bondit au franchissement d’un seuil.
L’expertise CORREGE
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