5 pièges lors de la mesure des températures de surface (et comment y remédier)

Mesurer la température d'une surface dans un laboratoire n'est pas aussi simple qu'il n'y paraît. Les surfaces chauffées sont fréquemment utilisées pour chauffer les échantillons (même les embryons), mais peut-on réellement se fier à la température affichée d'une surface chauffée ? Si les échantillons sont placés sur des surfaces mal réglées, cela peut avoir un effet très néfaste sur les échantillons et peut même endommager la viabilité des embryons en raison des températures extrêmes.

1. Étalonnage de l'affichage de la température

L'erreur la plus facile à commettre lors de la mesure de la température de surface dans un environnement de laboratoire est l'étalonnage de la combinaison régulateur de température - capteur. Les gens font généralement confiance à un écran numérique pour afficher la bonne température, même s'il n'y a aucune raison de le faire. Sans un étalonnage approprié, l'affichage numérique n'est tout simplement pas fiable et peut même induire en erreur.

Veillez à étalonner fréquemment (le plus souvent une fois par an) la combinaison contrôleur-écran. Si vous ne disposez pas d'un capteur traçable approprié à utiliser comme étalon, demandez à une société d'étalonnage d'effectuer le travail pour vous. La tranquillité d'esprit que procure le fait de savoir que quelque chose est correct améliorera la qualité du travail et la précision des résultats des expériences.

2. Précision du contrôleur PID

Un problème moins connu est la configuration du contrôleur PID. La précision d'un capteur n'est pas le seul élément important pour fournir une température de surface précise, le contrôleur PID qui le régule est tout aussi important. Le régulateur PID prend les mesures du capteur et calcule la quantité de chaleur et la durée pendant laquelle cette chaleur doit être fournie pour atteindre la température souhaitée. S'il est réglé de manière trop souple, la surface chauffée n'atteindra jamais la température souhaitée. S'il est réglé de manière trop agressive, le système ne deviendra jamais stable et sera continuellement en deçà et au-delà de la température souhaitée.

Tout d'abord, notez qu'il n'existe pas de "réglage unique" qui convienne à toutes les unités. Si seulement c'était aussi simple. Le réglage du régulateur PID dépend du capteur, du chauffage, de l'emplacement et des conditions ambiantes. Deuxièmement, si les conditions ambiantes fluctuent fortement, trouver le bon réglage pour faire face à toutes les conditions peut s'avérer être un véritable défi.

3. Type de capteur de température d'étalonnage

Lorsque les utilisateurs étalonnent eux-mêmes un capteur de température, il est important de connaître les caractéristiques d'un type de capteur. L'utilisation d'une minuscule sonde NTC peut être utile pour mesurer à l'intérieur d'une petite gouttelette, mais le capteur est très sensible à tout changement. Le fait de le déplacer de quelques millimètres ou de respirer dans sa direction modifiera immédiatement la lecture. Cela n'en fait pas un mauvais capteur ; il n'est tout simplement pas "adapté à l'usage".

Si l'on veut calibrer, la stabilité est très importante. S'il n'y a pas de stabilité, il faut soit l'obtenir en utilisant un capteur ayant une masse thermique plus importante, soit ajouter de la stabilité en utilisant un environnement ayant une masse thermique et une stabilité thermique plus importantes. L'utilisation de blocs tampons en aluminium peut être un outil utile pour ajouter de la stabilité dans un processus d'étalonnage.

4. Emplacement du capteur

Lorsque la température d'une surface chauffée est utilisée pour maintenir au chaud des cellules vivantes (comme par exemple des embryons), la plage de température souhaitée est généralement comprise entre 35,5 et 38°C. Les températures inférieures et supérieures endommagent la viabilité et doivent être évitées. L'étalonnage de ces surfaces chauffées est parfois effectué en mesurant la température à l'intérieur d'un plat à l'aide d'un minuscule capteur NTC portable, ce qui peut entraîner des erreurs de mesure. De plus, la mesure n'est qu'une vérification ponctuelle et ne vous dit rien sur les conditions sur une période plus longue.

Posez-vous d'abord la question de l'endroit où la température doit atteindre la valeur souhaitée. S'il s'agit d'un plat en plastique placé au-dessus d'une surface chauffée, il ne sert à rien d'étalonner directement sur la surface chauffée sans compenser le matériau plastique et l'espace d'air entre la surface chauffée et le plat. Il est également important de mesurer pendant une période plus longue, afin d'éviter les mesures ponctuelles ou les erreurs de régulation PID.

Un exemple de solution de mesure plus fiable consiste à placer un capteur Pt100 à l'intérieur d'un plat en plastique. Le capteur Pt100 a une surface relativement grande qui peut être utilisée à la fois comme masse thermique plus importante et comme matériau pour fixer le capteur à la surface en plastique. Cette fixation permet d'éviter la présence de liquide à l'intérieur de la coupelle et offre un environnement qui peut être utilisé pendant une plus longue période. Les mesures obtenues à partir de ce dispositif de mesure fourniront un graphique plus lisible avec des valeurs de tendance.

5. Effets des conditions ambiantes sur les mesures

Le plus difficile dans la génération et la mesure de températures de surface correctes est l'effet des conditions ambiantes sur la surface chauffée et la température générée. Les gens peuvent penser que s'ils disposent d'un laboratoire climatisé, cela résout tous les problèmes, mais rien n'est plus éloigné de la vérité. Ne pas connaître les conditions de l'environnement de votre laboratoire est un risque non atténué.

Les températures dans un laboratoire peuvent varier tout au long de l'année et même de la journée. Le passage d'une zone chauffée (plus facile à contrôler) à une zone refroidie (à l'aide de la climatisation) peut avoir un effet important sur la stabilité de la température d'une surface chauffée. De même, si la surface chauffée est placée dans une hotte à flux laminaire, le flux d'air aura un effet refroidissant sur la surface chauffée et devra être compensé. Il en va de même pour les bouches d'aération qui soufflent de l'air dans la pièce. Si l'une de ces bouches d'air est orientée directement vers une surface chauffée, elle peut avoir un effet néfaste sur la stabilité de l'ensemble du système.

Enfin, le rayonnement thermique provenant par exemple du soleil peut périodiquement réchauffer certaines zones de manière significative et modifier le comportement d'un système de climatisation. Lorsque les étalonnages (vérifications ponctuelles) sont effectués le matin, cet effet peut être totalement inconnu de l'utilisateur, simplement parce qu'il n'y a pas d'enregistrement traçable du comportement de la surface chauffée.

La correction de ces erreurs n'est pas facile et nécessite la collaboration de plusieurs parties. Tout d'abord, l'utilisateur doit indiquer quel est le problème réel et devra collaborer avec le service des installations pour le corriger. Sans une mesure fiable sur une longue période, il sera très difficile d'y parvenir. L'utilisation d'une solution de surveillance qui peut à la fois surveiller avec précision, rapidement et sur une longue période sera un outil utile pour obtenir une plus grande précision dans les mesures de la température de surface.

L'un de ces systèmes est le système de surveillance en temps réel XiltriX. Cette solution permet de surveiller une myriade de paramètres par le biais d'un système sans fil, d'un réseau ou d'un système câblé et offre une tranquillité d'esprit 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7 dans les laboratoires. Outre la surveillance de la température et la possibilité d'établir des graphiques et des rapports sur une très longue période, le système fournit également des alarmes en temps réel par SMS, courrier électronique, appels vocaux et alarmes locales telles que des lumières clignotantes et des balises.

Si vous avez besoin d'aide pour améliorer la stabilité de la température de votre surface, veuillez contacter XiltriX via notre site web ou via sales@xiltrix.com. Vous y trouverez de nombreux exemples d'études de cas illustrant des solutions très pratiques à des problèmes rencontrés dans les laboratoires aujourd'hui.

XiltriX International

Han Weerdesteyn

Directeur commercial

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