Mesurer la température du compost

[SULREN]

Bonjour,

Gégé : Je ne connais personne qui puisse se targuer de ne jamais s’être trompé en matière de mesure, tant ce problème est complexe. La mesure de la banale température ambiante doit être effectuée avec beaucoup de précautions si on veut éviter les erreurs (dues aux rayonnements des corps ambiants, par exemple).
Je me suis permis d’intervenir sur les thermo-couples juste parce que je les ai côtoyés souvent dans ma vie professionnelle. Ce sont des composants on ne peut plus simples, mais sur lesquels les mesures doivent être conduites en toute connaissance de causes.

Tu as souligné, à juste titre, leur faible puissance individuelle, mais en les associant en grand nombre tu pourrais leur faire produire de l’énergie électrique pour t’éclairer…..à partir de ton tas de compost (une idée à souffler à IlFaitVraimentBeau).
Les générateurs associant radio-isotopes et thermocouples ont alimenté les sondes spatiales interplanétaires et même des phares isolés.
"Ainsi, le générateur embarqué sur la sonde New Horizons est capable de fournir une alimentation électrique stable de 200 W sur plus de 50 ans. Au bout de deux siècles, la puissance tombe à 100 W."

https://fr.wikipedia.org/wiki/G%C3%A9n%C3%A9rateur_thermo%C3%A9lectrique_%C3%A0_radioisotope

Pour en revenir aux « herbes », il faut bien distinguer l’ensilage, le compostage et le séchage des foins, qui sont des processus de traitement des matières végétales qui n’ont rien à voir l’un avec l’autre.

Seul le foin peut s’enflammer (mais voir le nota). Ce n’est pas la seule crainte de l’incendie qui fait que les paysans ouvrent les tas qui chauffent. La chaleur excessive dégrade les qualités nutritives du foin.

Je ne suis pas chimiste mais j’ai cru comprendre que :
- Le premier niveau d’échauffement est dû aux bactéries. Au-delà de 70 -75° les plus thermophiles d’entre elles sont inhibées et cessent donc toute activité.

- Au delà, l’échauffement résulte d'une lente réaction exothermique d'oxydation du fourrage en présence d'eau ("wet oxydation"). La cinétique et les implications thermo-chimiques de ce processus sont encore imparfaitement connues.
Cet échauffement ne peut croître et mener à l'auto-inflammation que si les pertes de chaleur par
conduction et convection sont inférieures à la chaleur générée par la réaction exothermique
d'oxydation.
Il semble que le foin chauffé à 280 °C s’enflamme spontanément, en même violemment, s’il est mis en contact avec de l’air.

Nota :
Si dans un tas de compost on jette une grande quantité de tontes de gazon sèches et qu’on les tasse bien (trop en fait) on se retrouve plus dans la situation d’une meule de foin que dans celle d’un tas de compost. C’est ce qui explique la température plutôt élevée pour du compost (71°C) relevée par Gégé (Attention à ne mettre le feu à ton fond de jardin).

 

[stanloc]

Je suis entièrement d'accord avec gégé et je suis désolé de contredire Sulren. Dans ma jeunesse les appareils numériques n'existant pas et vu que les meilleurs voltmètres analogiques faisaient 10 000 ohms/volt pour mesurer avec le maximum de précision les tensions des thermocouples on faisait une mesure "par opposition de tension". une pile étalon alimentait un pont avec lequel on mettait en opposition le thermocouple et une tension potentiométrique jusqu'à ce que le pont soit équilibré ce qui était constaté lorsque le galvanomètre ne bronchait plus. C'est MECI qui faisait entre autres ce type d'équipement et d'ailleurs leurs enregistreurs de température travaillaient selon le même principe. Un thermocouple réalisé avec du fil provenant d'un fabricant patenté donne des mesures dignes de confiance sans étalonnage. Si on voulait plus de précision on donnait nos thermocouples à étalonner dans des labos spécialisés.
Sulren ce qui faisait préférer ce montage autrefois et ce qui ferait préférer aujourd'hui une mesure avec appareil à haute impédance, c'est que si tu fais circuler un courant dans ton thermocouple tu fausses la mesure car il s'échauffe. C'est le problème avec les PT100 qui nécessitent d'être alimentées. Les mesures de haute précision sont faites avec des thermocouples avec l'inconvénient qu'il faut bien connaitre la température de la soudure froide et si moins de précision (et encore) est acceptable mais que l'on veut s'affranchir de cette fichue soudure froide on utilise des PT100.
Stan

 

[phil135]

mesurer une température mieux qu'à 0.5° près devient vite un exercice de métrologie assez exigeant

pour les PT100, en principe il faut au moins un troisième fil identique aux deux autres, ce troisième fil est court-circuité à une borne de la pt100 et il sert à mesurer la résistance des fils eux-mêmes. on mesure alors alternativement la boucle court-circuit et la pt100.
de plus il faut être très prudent avec le courant de mesure pour ne pas chauffer la sonde

en métrologie les thermocouples sont référencés en permanence à une source de température stable, c'est à dire que le second thermocouple est plongé dans un thermos contenant de l'eau déminéralisée + glace déminéralisée fondante; on prend soin de le mettre assez haut car l'eau à +4°C est plus dense que celle à 0°C

enfin on réalise plusieurs mesures que l'on moyenne pour améliorer la précision de racine du nombre de mesures

 

[Fred69]

A force d'en entendre parler, on ne sait plus ce qui est vrai ou faux à e sujet:
Incendies de silo ou de grange à foin sur votre ferme

 

[stanloc]

mesurer une température mieux qu'à 0.5° près devient vite un exercice de métrologie assez exigeant

pour les PT100, en principe il faut au moins un troisième fil identique aux deux autres, ce troisième fil est court-circuité à une borne de la pt100 et il sert à mesurer la résistance des fils eux-mêmes. on mesure alors alternativement la boucle court-circuit et la pt100.
de plus il faut être très prudent avec le courant de mesure pour ne pas chauffer la sonde

enfin on réalise plusieurs mesures que l'on moyenne pour améliorer la précision de racine du nombre de mesures

Ce n'est pas vraiment ça.
En principe on utilise un montage à 4 fils réunis deux à deux aux bornes de la sonde. Deux fils servent à alimenter en courant et deux fils servent à mesurer la tension aux bornes de la sonde. Ainsi la résistance des fils et ses variations éventuellement ne fausse pas la mesure.
En pratique un montage à trois fils suffit.
Stan

 

[gégé62]

Tu as souligné, à juste titre, leur faible puissance individuelle, mais en les associant en grand nombre tu pourrais leur faire produire de l’énergie électrique pour t’éclairer

il est logique de penser que la puissance qu'on peut en tirer [pour une température donnée] est directement proportionnelle à la "grosseur" de la jonction chaude (et sans doute aussi de la froide ???), dit autrement, à la section de la zone "bi-métal", tu me suis ?
J'ai cherché en vain sur le net quelle pouvait être cette "puissance surfacique par °C" et je n'ai rien trouvé. As-tu une info là-dessus ?
On peut toujours essayer de la mesurer en procédant par tâtonnements, à température fixe, mesurer la tension avec des résistances de "charge" de plus en plus faible, pour maximiser le rapport U2/R....pour une jonction dont on aura estimé la section en mm2.
Je l'avais fait avec une petite cellule photo-voltaïque, mais ça prend du temps....

Je suis entièrement d'accord avec gégé et je suis désolé de contredire Sulren

tout le monde a raison. Une mesure sérieuse doit se faire avec un appareil à haute impédance certes. J'avais tellement lu ça dans le passé que je pensais qu'un voltmètre analogique "écraserait" complètement le signal. En fait non, je l'ai vérifié hier. Même si on a un cadre mobile de 100 ohm, avec 10 mV ça ne fait qu'une puisance de 1 microWatt, et ça marche assez pour des mesures approximatives.
J'ai mis mes deux voltmètres (anal et num) en parallèle. En chauffant le couple avec une allumette, la température varie beaucoup, et comme les deux appareils ont une dynamique différente, ce n'est pas de la haute précision, mais j'ai constaté que les indications étaient cohérentes, à la volée.... Reste à le faire dans un four pour voir ça tranquillement. Mais même en court-circuitant avec une R=100 ohm, je ne voyais pas grand changement.....

Stan, les systèmes de mesure à équilibrage de tension n'envoient pas de courant dans le thermocouple, puisque justement on force la tension à 0 entre les deux fils (*). Mais par contre ces systèmes étaient (à notre époque...) assez coûteux.

(*) Sauf que rien n'est parfait, cette action est une régulation, il y a forcément une petite erreur, qui doit se traduire par un très faible courant "alternatif". Est-ce ça que tu évoques ? si la régulation est efficace, il ne doit pas rester grand chose du microWatt qu'on a sans cette opposition de tension....

Moi je retiens que sans aucun moyen, on peut mesurer à peu près une température, voire même pas trop mal si on s'étalonne par rapport à un thermomètre à mercure, ou entre glace fondante et eau bouillante. Par contre dès qu'on parle de précision, mieux que 5°C il faut déjà faire bien attention et 1°C, c'est difficile.

Hier j'ai regardé la tension d'un couple [fil d'inox/fil de cuivre] pas terrible, tension au mieux 10% de ce que donne un couple J.....

 

[moissan]

haute impedance c'est relatif ... a l'epoque des galvanometre ordinaire , le galvanometre risquait de consomer un courant perturbant la mesure , d'ou la preference d'utiliser le galvanomètre uniquement pour comparer la tension du thermocouple et une tension de reference divisé par des resistance

maintenant avec les multimetre electronique , c'est presque parfait sans se casser la tête , le nonbre de mV indiqué par le multimetre peut etre converti en ecart de temperature avec le bon tableau ou la bonne formule ... mais il reste a tenir compte de la temperature de la connexion froide : en pratique la temperature du multimetre

les petit thermometre economique n'ont ni thermocouple ni resistance de platine mais encore plus simple : resistance ctn , c'est moins precis mais largement suffisant pour mesurer la temperature du compost

le thermocouple n'est pas forcement le plus precis , il a surtout l'avantage de pouvoir mesurer les temperature très forte , genre 500° ou 1000° en dessous de 100° la resistance de platine est plus precise , et la ctn est plus economique

ce n'est pas que la resistance de platine seule est si chere que ça , c'est que sa variation de resistance est très faible il faut donc un circuit très precis pour l'utiliser ... la ctn a une variation de resistance plus forte et est facile a utiliser avec des circuit economique

 

[Fred69]

On peut se tortiller les méninges autour d'un thermocouple, ça peut se concevoir. Pour ma part, j'utilise ce thermomètre qui va bien et rend bien des services, pour pas bien cher (attention les prix peuvent varier dans des proportions hallucinantes).
D'après les renseignements que j'ai pu glaner de-ci de-là, et ma propre expérience, il est à mon avis plus difficile de fabriquer un bon compost que d'en mesurer la température, et c'est ça le problème.
Fred

 

[SULREN]

Bonsoir,
Après une intense journée de travail de retraité (à faire de la ferronnerie) je reprends la plume.

Je répète qu’on se gargarise avec cette idée de voltmètre numérique réputé indispensable dans le cas des thermocouples.

Je ne suis pas spécialiste en électronique et je peux donc me tromper, mais je demande qu’on me dise où je me trompe dans ma comparaison ci-dessous entre une mesure au voltmètre numérique et une mesure au voltmètre analogique.

Prenons le thermocouple de Gégé constitué d’un brin de fer de 0,3 m de long et d’un brin de constantan de 0,3 m de long.
Je mesure sa f.e.m. avec l’indicateur analogique dont j’ai posté la photo plus haut et avec ses câbles de mesure en cuivre de 0,5 m de long. La résistance interne de l’appareil (son impédance d’entrée) est de 105 Ohms.
J’ai fait le calcul de la résistance des fils du thermocouple plus celle des fils de mesure. Au total cela fait 0,077 Ohm (je pourrais en donner le détail).

A 100°C la f.e.m. à la soudure du thermocouple est de 5,27 mV
La contre f.e.m. de la soudure froide (à 20°C) est de 1 mV
La tension qui s’applique à la boucle de mesure est donc de 5,27 – 1 = 4,27 mV , soit de 0,00427 V

Il circule donc dans tous ces fils un courant égal à :
0,00427 / (105 + 0,077) = 40,6 x 10^-6 Amp = 40,6 micro Ampères
La chute de tension dans les fils est de 0,077 ohm x 40,6 micro Amp = 0,003 mV.

Ces 0,003 mV de soustraient à la tension à mesurer de 4,27 mV, ce qui crée une erreur relative de (0,003 / 4,27) * 100 = 0,07 % .

Si maintenant j’utilise un voltmètre numérique d’impédance d’entrée supposée infinie, il verra la pleine tension à mesurer de 4,27 mV et ne fera pas cette erreur de 0,07% due à la perte dans les fils.
C’est mieux….mais reconnaissons qu’il n’y a pas de quoi se taper le cul par terre.

Voilà pourquoi Gégé a constaté que:
"J'avais tellement lu ça dans le passé que je pensais qu'un voltmètre analogique "écraserait" complètement le signal. En fait non, je l'ai vérifié hier. Même si on a un cadre mobile de 100 ohm, avec 10 mV ça ne fait qu'une puissance de 1 microWatt, et ça marche assez pour des mesures approximatives".

Ceci étant, je fais comme tout le monde mes mesures au voltmètre numérique, sauf dans les cas spéciaux où l’analogique est plus fiable.
Le but de mon tout premier post était donc juste de faire remarquer à Gégé qu’il ne fallait pas affirmer que seule une haute impédance d’entrée pouvait être utilisée sur un thermocouple.

Pour répondre à Stanloc, j’expliquerai dans un autre post pourquoi dans l’industrie on faisait la lecture par opposition de tension, avec la boîte MECI, dont j’ai parlé au post # 19.

 

[makno14]

puisque vous avez parlé d'incendie dû au foin , cela se produit la plupart du temps avec des rouleaux tassés trop vite ds la grange . les round ballers permettent de presser du foin pas assez sec ( ce qui n'est pas le cas pour les grosses balles carrées ou les anciennes moyenne densité ) . ds tous les cas , on doit laisser les rouleaux refroidir dehors 2 à 3 semaines avant de les tasser. un rouleau isolé même tres vert ne s'enflammera pas dehors ce qui n'empeche pas le foin de fermenter .
il m'est arrivé de donner aux brebis un rouleau dont l'interieur etait couleur chocolat noir ( ça avait du chauffer dur à l'interieur mais vu de l'exterieur , il semblait normal ) . et bien , les animaux se sont jetés dessus et n'ont rien laissé !...
c'etait juste pour info , je ne pollue pas davantage le sujet sur les thermocouples .....

 

[SULREN]

Bonsoir,

Assez d’accord avec makno 14, au moins sur un point :
D’après mon expérience de fils de paysan qui produisait beaucoup de foin et aussi d’après ce que j’ai lu, il est en effet reconnu que les incendies recensés de granges à foin provenaient essentiellement des balles rondes. Les petites balles moyennes densité dont la taille faisait (de mémoire) environ 500 x 600 x 1200, fermentaient quelquefois si le foin n’était pas suffisamment sec, mais elles ne créaient pas de risque d’incendie.

Sur le 2eme point cité par makno14
"il m'est arrivé de donner aux brebis un rouleau dont l'interieur etait couleur chocolat noir ( ça avait du chauffer dur à l'interieur mais vu de l'exterieur , il semblait normal ) . et bien , les animaux se sont jetés dessus et n'ont rien laissé !..."

Les animaux préfèrent en effet le goût du foin qui a chauffé, qui a pris une couleur chocolat, à tel point que dans les années 1850 ont faisait volontairement « chauffer le foin » en le stockant humide pour qu’il fermente.

On disait :
« le foin traité de cette manière "acquiert une couleur brune, mais il est sucré, savoureux. Il a une odeur miellée qui plait beaucoup aux animaux".

On disait aussi, pour inciter à produire du foin brun :
« le foin humide est fortement comprimé ; sous l'action de la fermentation, il se dégage beaucoup de vapeurs, la meule s'affaisse considérablement, puis le foin se dessèche et se trouve converti en une masse compacte, brune, très dure, qu'on tranche avec un coupe-foin. Le bétail mange avec avidité ce foin brun, et on le regarde comme plus profitable à l'engraissement que le foin vert".

Mais on a ensuite découvert que ce foin brun avait beaucoup moins de valeur nutritive que le foin séché sans avoir fermenté et on a abandonné ces pratiques de production volontaire de « foin brun ».
On dit maintenant que : « L'échauffement du fourrage humide provoque, par réaction de Maillard, la formation de composés azotés indigestibles qui donnent au foin sa couleur brune. Il s'ensuit une diminution importante de la valeur azotée des fourrages ».

Makno, tes brebis comme leurs arrière arrière grand mères d’il y a presque deux siècles, n’ont pas perdu leur préférence pour le foin couleur chocolat, mais il faut leur expliquer que c’est aux détriments de la valeur nutritive.

 

[tronix]

Bonsoir,

pour l'impédance et l'idée que l'on a généralement que l'impédance du récepteur doit forcément être élevée, il suffit de regarder un groupe de sécurité de chaudière gaz avec thermocouple. Ce dernier est en effet utilisé pour piloter directement l'électrovanne de gaz. Je ne connais ni les tensions ni les courants en jeu, mais le jour où j'ai réalisé ça, j'ai d'abord été incrédule avant de me rendre à l'évidence. Bon, le bobinage et la conception de l'électrovanne sont très particuliers, et la différence de température des soudures est un peu plus élevée que pour du foin...
Et pour faire une mesure dans du compost, j'utiliserais plutôt une ctn, ou un capteur silicium donnant une valeur directement en tension. Jusqu'à 125°C, c'est le plus simple.

 

[JeanYves]

Les petites balles moyennes densité dont la taille faisait (de mémoire) environ 500 x 600 x 1200, fermentaient quelquefois si le foin n’était pas suffisamment sec, mais elles ne créaient pas de risque d’incendie.

Bsr ,

Si si ! j'ai vu et participé à la surveillance de tas de foin en petite botte de moyenne densité stokées sous le hangar .
Et j'ai bottelé ma part , durant des années !

Nous avons des experiences differentes parcequ'en Bretagne il y (avait ) a tres peu d'elevage de brebis , plutot des vaches laitières .

Et je n'ai jamais vu de foin de couleur chocolat .
La nature des herbes constituant le foin est elle differente ? , ici depuis tres longtemps , la part des prairies naturelles est de plus en plus faible .

 

[SULREN]

Bonsoir,
J’ai une bonne expérience des foins mais pas des foins « chocolat» parce que dans mon secteur du Sud-Ouest on s’est toujours efforcé de produire du foin sec.

Le brunissement des foins n’est pas une question d’origine de l’herbe, je pense, mais le résultat de l’échauffement poussé de foin stocké humide. C’est le résultat de la réaction de Maillard (voir nota).

C’était recherché autrefois, comme je l’ai dit, parce les animaux ont une appétence pour ce foin et les gens croyaient donc que c’était bon de leur en donner un maximum. Plus tard ils ont compris que c’était une erreur du point de vue nutritionnel.
Aujourd’hui cela arrive de façon accidentelle comme l’a dit Makno14, surtout à cause des balles rondes haute densité,……qu’on rentre trop tôt de surcroît.

Il nous arrivait dans mon secteur de botteler du foin pas tout à fait sec, parce que l’orage menaçait et que l’eau aurait dégradé fortement le foin au stade de séchage qu’il avait atteint.

On préférait finir le séchage en balles, en les mettant debout dans le champ, appuyées l’une sur l’autre et on les laissait sécher pendant quelques jours avant de les rentrer.
Ces balles suspectes d’humidité étaient bien sûr ensuite attentivement surveillées dans la grange avec la barre de fer qu’on enfonçait entre elles. Mais de mémoire on ne craignait pas tant l’incendie (aucun cas connu avec nos balles à moyenne densité), que la dégradation du foin par échauffement.

NOTA :
Réaction de Maillard
Un brunissement non enzymatique (réaction de Maillard) se produit sous l'action de la chaleur dans les aliments protéiques contenant des glucides réducteurs (ex.: produits de boulangerie et de biscuiterie, céréales grillées,...); la vitesse de réaction est maximale dans les produits à humidité intermédiaire (CHEFTEL, CUQ et LORIENT, 1985).

Selon ces mêmes auteurs, la réaction de Maillard comporte 3 étapes et commence par des condensations entre des groupes aminés non ionisés (lysine) et des groupements carbonyles de sucres réducteurs ; les produits finaux sont des cétosamines ou aldosamines (produits d'amadori), de l'ammoniac, des composés volatils (et parfois aromatiques), des pigments azotés bruns ou noirs : les mélanoïdines. Des pertes en lysine disponible sont toujours observées. Un brunissement non enzymatique (réaction de Maillard) se produit sous l'action de la chaleur dans les aliments protéiques contenant des glucides réducteurs (ex.: produits de boulangerie et de biscuiterie, céréales grillées,...); la vitesse de réaction est maximale dans les produits à humidité intermédiaire (CHEFTEL, CUQ et LORIENT, 1985).
Les produits d'amadori inhiberaient en outre, chez l'homme, l'absorption intestinale de certains acides aminés ; la digestibilité de la partie protéique serait également diminuée. Ces phénomènes varient avec l'intensité de la réaction de Maillard. Des effets favorables ont été décrits (augmentation de l'appétence - diminution de la teneur en azote soluble.

La réaction de Maillard s'amorce dès 50°C (WIERINGA et al., 1961), 60°C (GOERING et VAN SOEST, 1973), 50-60°C (DUBOURG et DEVILLERS, 1962) et augmente d'intensité avec la température et le temps d'exposition. DUBOURG et DEVILLERS ont constaté, dans le domaine de l'industrie sucrière, que la réaction de Maillard entre des acides aminés et des sucres réducteurs (préexistants ou formés par hydrolyse acide du saccharose) s'accompagnait d'un effet exothermique marqué ; certains incendies de silos pourraient être dus à la réaction de Maillard.

 

[makno14]

je me rappelle que certains mettaient du gros sel sur les ballots semi densité un peu trop verts au fur à mesure du tassage en grenier. le sel pompait l'humidité du ballot et les vaches aimaient bien le gout salé .
pour en revenir aux rouleaux , ça a changé et simplifié la recolte du foin , surtout maintenant avec des periodes de beaux temps souvent tres courtes ; au pire , pris par l'orage , on presse et on enrubanne le lendemain . j'ai aussi observé le foin ne pourrit jamais ds un rouleau : il travaille , fermente avec sans doute une perte de valeur alimentaire mais les animaux le mange toujours sans pb .
pour le rouleau chocolat ( de memoire , j'en ai pas vu d'autres ...) j'etais bien content que les brebis n'en laissent rien car qd j'ai ouvert le rouleau , je me suis dit : ".....(juron ) le foin est pourri , j'ai enlevé les ficelles , j'ai pu qu'à tout ressortir à la main..." donc , non , je ne dirai rien aux brebis , on ne sait jamais .
perso , n'ayant pas de batiment pour stoker le fourrage , je fais des barges (2 rouleaux sur palettes et 1 par dessus ) une bache par dessus sans fermer les extremités de la barge pour laisser l'air circuler . je tasse les rouleaux tres vite avant qu'ils ne mouillent . je n'ai pas observé de pb de conservation si ce n'est parfois 1 à 2 cm de foin perdu au contact de la bache à cause de la condensation .
bon dimanche à tous

 

[JeanYves]

je me rappelle que certains mettaient du gros sel sur les ballots semi densité un peu trop verts au fur à mesure du tassage en grenier. le sel pompait l'humidité du ballot et les vaches aimaient bien le gout salé .

Bjr ,

Oui , on faisait cela , entre couche de bottes , en stockage dans le hangar .

Ce n'est plus veritablement mon pb , mais je ne suis pas optimiste par ce qui se passe aujourd'hui en agriculture ! , mais ce n'est pas le sujet ! .

 

[brise-copeaux]

Salut,

On m'a appris que tous appareils de mesure quel-qu’il soit, voltmètre, thermomètre, manomètre, densimètre..etc..n'est précis que dans le milieu leurs plage de lecture.

Un truc que je pensai les petites stations météorologies que l'on a chez soit, certaine donne le dixième de degré....par contre ça ne monte pas plus de 50 degrés.
En bidouillant une sonde on pourrait peut être monter plus ???

@ +

 

[JeanYves]

Bjr ,

La plupart des multimetres du commerce , même bon marché , sont livres avec une sonde thermocouple .