3- Exercices
Pour un capteur linéaire à toute droite on sait que l'on peut associer une .... pneu
de voiture est de 2,3 bars, ce capteur peut-il mesurer la pression de ce pneu ?
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1 - Principe de fonctionnement
Un transducteur est un "appareil " qui permet de convertir une grandeur physique d'entrée E en une grandeur physique de sortie S selon le schéma simple ci-dessous :
Lorsque la grandeur physique de sortie S est mesurable, alors le transducteur est un capteur. Il faut remarquer que la grandeur physique de sortie est souvent une grandeur électrique pour des raisons pratiques et économiques.
Les deux principales qualités d'un transducteur sont:
( la fiabilité : a toute même valeur de la grandeur E rencontrée plusieurs fois doit correspondre la même valeur de la grandeur S. Sinon la fiabilité du transducteur est à remettre en cause.
( La sensibilité : à une faible variation (E de la grandeur d'entrée doit correspondre une variation (S exploitable de la grandeur de sortie. Sinon l'utilité du transducteur est à remettre en cause.
Remarque: si la sensibilité est trop faible alors on associe souvent un amplificateur à la sortie du transducteur pour pouvoir mieux exploiter le signal de sortie.
2 Courbe d'étalonnage
A chaque transducteur, on associe une courbe d'étalonnage S = f( E ) qui caractérise le transducteur.
Cette courbe est indispensable pour connaître la valeur de la grandeur d'entrée E (en général difficilement mesurable autrement) connaissant la valeur de la grandeur de sortie S
Cette courbe peut être une droite passant par l'origine du repère et le capteur est alors linéaire. Dans le cas contraire il est dit non linéaire.
Pour un capteur linéaire à toute droite on sait que l'on peut associer une fonction linéaire soit donnée par le fabriquant du capteur ou calculée connaissant deux points , soit déterminée par ajustement linéaire d'un nuage de points.
Pour un capteur non linéaire la fonction associant S et E est une fonction plus complexe, logarithmique, exponentielle, parabolique, hyperbolique, etc.
3 Les différents types de transducteurs
Les transducteurs sont classés dans des familles en fonction de la nature des grandeur E et S.
Type de transducteursGrandeur d'entrée EGrandeur de sortie SExemplesElectromécaniquesMécanique (ou géométrique )ElectriquePotentiomètre, capteur de pressionMagnétoélectriquesMagnétiqueElectriqueSonde de HallThermoélectriquesTempératureElectriqueThermistance CTN ou CTPPhotoélectroniquesEclairementElectriquePhotorésistance
Photodiode
Photo
PhotoélectroniqueElectriqueEclairementDEL
Remarques : CTN : la résistance décroît avec la température
CTP :la résistance croît avec la température
3- Exercices
N°1 : CTP ou CTN ?
Voici les représentations graphiques R = f( T ) de deux thermistances, une CNT et une CTP. Retrouver la courbe de chaque thermistance.
N°2:
Lors de l'expérience ci contre, on a relevé les mesures suivantes :
( (°C)0102030506080R (k()1288460442014,57
( Quelle est le type de thermistance utilisée dans l'expérience : CTN ou CTP ,
( Représenter graphiquement la fonction R = f(( ) 1 cm ( 20 k(
1 cm ( 10 °C
( L'utilisation de la thermistance est intéressante lorsque la variation de résistance est importante pour une faible variation de température. Dans quel domaine de température doit-on utiliser préférentiellement cette thermistance ?
( La fonction R = f(( ) est du type R = A( e( EQ \s\do2(\f(B;( + 273)) ) avec e la base des exponentielles
Déterminer les valeurs de A et B à l'aide de deux couples du tableau et en créant un système de deux équations à deux inconnues A et B.
N°3
On a relevé les valeurs de la résistance R d'une photorésistance en fonction de l'éclairement ( (epsilon) en lux
( (lux)5885203051801024311R ( ( )5411832343570211601940
( Comment varie R en fonction de ( ?
( Représenter R = f( ( )
( Déterminer graphiquement:
( la valeur de l'éclairement (1 correspondant à une résistance de 700 (
( La valeur de la résistance R1 correspondant à un éclairement de 400 lux
N°4 : capteur de pression
Un capteur de pression à les spécificités suivantes :
Unités: L'unité de pression est le Pascal Pa qui correspond à 1N/ m2
La bar correspond à 105 Pa et donc à 10N/cm2 (10N est le poids d'1kg)
( Quelles sont les grandeurs d'entrée et de sortie de ce capteur ,
( Sachant que la pression d'un pneu de voiture est de 2,3 bars, ce capteur peut-il mesurer la pression de ce pneu ?
( Représenter la courbe d'étalonnage de ce capteur U = f( P ) P est la pression
N°5 : compte tour
Le principe de fonctionnement d'un compte tour est résumé par le schéma ci-dessous;
L'oscillogramme obtenu aux bornes de la résistance est :
( Expliquer le fonctionnement des deux transducteurs et le fonctionnement de l'ensemble du montage.
( Calculer la période du signal. En déduire la vitesse de rotation en rad/s puis en tr/min du moteur.
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Les transducteurs
Transducteur
Grandeur physique d'entrée E
Grandeur physique de sortie S
E
S
S
E
S
E
S
E
Capteur linéaire
Capteur non linéaire
Capteur non linéaire
Capteur non linéaire
S = k ( E k ( (
S = k ( E + S0 k ( (
S0
S = f(E)
S = g(E)
D
Photorésistance
DEL
D
R
Photopile
Phototransistor
Photodiode
R
Potentiomètre
Sonde de Hall
CTN ou CTP
Capteur de pression
Diverses thermistances
T
Eclairement en Lux
R en (
R en (
Eclairement en Lux
°C
80
90
100
20
30
40
50
60
70
-40
-30
-20
10
-10
0
Wð
(
Gamme de pression de 0 à 200 kPa
Sensibilité : 0,5 mV / kPa
Tension d'alimentation 12 V
E
DEL
M
E
R
Photodiode
(Le moteur M entraîne le disque percé à vitesse constante. (L'oscilloscope est aux bornes de la résistance
