Sonde PT100 trois fils : dérive d'indication et impact sur la mesure carburant
Sur un avion de transport régional, l'équipage signale un indicateur de température carburant bloqué à +45 °C, alors que la température au sol est de +7 °C et que le carburant est resté douze heures dans les réservoirs. La sonde est une PT100 à trois fils, de caractéristique R(θ) = 100 × (1 + 0,00385 × θ), R en ohms et θ en °C. Le calculateur carburant utilise cette température pour corriger la masse volumique : ρ(θ) = ρ15 × (1 − 0,00085 × (θ − 15)), avec ρ15 = 0,785 kg/L. Le réservoir concerné contient 6 000 kg. La tolérance de précision du système de mesure carburant est de ±2 % ou ±120 kg, la plus grande.
Au connecteur, le mécanicien mesure l'élément seul en mesure compensée : 102,7 Ω. Il mesure ensuite la résistance de chaque conducteur jusqu'à l'indicateur : 0,4 Ω d'un côté, 15,0 Ω de l'autre. Le manuel précise qu'un déséquilibre supérieur à 1 Ω entre les deux lignes de compensation rend la mesure non fiable et que la résistance d'une ligne correcte doit rester inférieure à 0,5 Ω.
1. La sonde est-elle en cause ? Retrouver par le calcul le déséquilibre de ligne annoncé par l'erreur d'indication, et expliquer le rôle des trois fils.
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Contrôle de l'élément. À 7 °C : R = 100 × (1 + 0,00385 × 7) = 102,7 Ω, exactement la valeur mesurée en mesure compensée. La sonde est donc bonne : le défaut est en amont, dans le câblage.
Retour par le calcul de l'erreur affichée. Une indication de +45 °C correspond à R = 100 × (1 + 0,00385 × 45) = 117,3 Ω. L'écart avec la valeur réelle est de 117,3 − 102,7 = 14,6 Ω, soit 14,6 / 0,385 = 37,9 °C, ce qui explique l'écart d'affichage (45 − 7 = 38 °C).
Rôle des trois fils. L'indicateur fait circuler le même courant dans deux lignes et mesure la tension aux bornes de l'élément ; il retranche la chute de tension d'une ligne en supposant les deux lignes identiques. L'erreur résiduelle est donc égale à la différence des résistances de ligne, et non à leur somme. Ici : 15,0 − 0,4 = 14,6 Ω, en concordance exacte avec l'erreur observée.
Localisation. Une ligne saine doit rester sous 0,5 Ω ; 15 Ω est impossible dans un conducteur continu : il s'agit d'un point de résistance élevée (cosse oxydée, épissure corrodée, contact enfoncé, entrée d'humidité). On le localise par mesure de proche en proche à chaque connecteur, puis on répare et on vérifie un déséquilibre inférieur à 1 Ω et une résistance de ligne inférieure à 0,5 Ω, avant contrôle de l'indicateur avec un simulateur à 0 et 100 °C.
2. Évaluer l'impact de l'erreur sur la mesure de carburant et conclure sur l'acceptation au vol.
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Calcul de la masse volumique. À 45 °C : ρ = 0,785 × (1 − 0,00085 × 30) = 0,785 × 0,9745 = 0,7650 kg/L. À 7 °C : ρ = 0,785 × (1 + 0,00085 × 8) = 0,7903 kg/L.
Écart relatif : 0,7650 / 0,7903 = 0,968, soit −3,2 %. Le calculateur surestime la température, donc sous-estime la densité, et par conséquent la masse calculée : sur 6 000 kg réels, l'indication tomberait à environ 5 807 kg, soit une erreur d'environ 193 kg.
Confrontation à la tolérance : ±2 % ou ±120 kg. L'erreur de 3,2 % et 193 kg dépasse les deux seuils : le système est hors tolérance.
Conclusion opérationnelle. L'erreur n'est pas un simple défaut d'affichage : la température carburant alimente la conversion volume → masse utilisée pour la préparation du vol, les alertes de niveau bas et la logique de température carburant. La valeur fausse ne peut pas être reconstituée en vol par l'équipage, il n'existe pas de procédure de compensation associée. L'immobilisation est donc justifiée : réparation du connecteur, contrôle de la ligne, puis vérification métrologique avant remise en service. Un départ sous dérogation reviendrait à valider une indication dont l'erreur dépasse la tolérance de navigabilité du système.