| Etude d’une chaîne électronique : réalisation d’un thermomètre |
1 - La chaîne électronique
2 - Etude du capteur de température
2 – 1 Le circuit intégré LM 35
| Le capteur de température utilisé est un circuit intégré spécialisé LM 35 . Lorsqu’il est alimenté sous une tension de 15 V, la tension de sortie est proportionnelle à la température du milieu dans lequel est plongé ce capteur. |
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2 – 2 Etalonnage du capteur
Etalonner le capteur c’est trouver une relation mathématique entre la tension de sortie US du capteur et la température q
a - Montage
ð Réaliser le montage ci-contre
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b - Mode opératoire
mettre un bécher rempli d’eau sur une plaque chauffante
allumer la plaque chauffante thermostat 1 ou 2
plonger le capteur dans l’eau et un thermomètre numérique ou à mercure.
relever à intervalles de temps régulier la température q et la tension US.Remarques :
c - Tableau de mesures
| q (°C) | ||||||||||||
| US (V) |
d - Tracé de la courbe d’étalonnage US = f (q ) et interprétation
Tracer dans REGRESSI la courbe US = f (q ) , montrer que cette courbe est une droite et la modéliser.
Donner la relation mathématique liant la tension de sortie US à la température q .
Quel est l’unité du coefficient directeur ?
Placer le capteur à l’air ambiant , mesurer la tension de sortie , en déduire la température de la salle par la lecture de la courbe d’étalonnage. Vérifier la mesure à l’aide du thermomètre.
3 – Dispositif amplificateur
3 – 1 Détermination du gain
On se propose d’amplifier la tension de sortie US pour obtenir :
une lecture de 0 V lorsque la température q est égale à 0 °C
une lecture de 10 V lorsque la température q est égale à 100 °C
Quel doit être la valeur exacte du coefficient total A = K.a pour satisfaire à ces 2
conditions ?
On utilise pour cette amplification un montage amplificateur non inverseur
rappel : schéma et relation du montage amplificateur non inverseur
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US = . Ue En
déduire la valeur du gain K pour le montage amplificateur inverseur |
3 – 2 Réalisation du thermomètre
Ajuster à l’aide d’un ohmmètre la valeur exacte de la résistance réglable R2
Réaliser le montage ci-dessous
Faire vérifier le circuit par le professeur
3 – 3 Mesures
Pour tester ce thermomètre relever les valeurs affichées par le voltmètre puis les convertir en températures pour les différents cas suivants :
air extérieur (pour les groupes proches des fenêtres)
air ambiant de la salle de classe
paume de la main, etc...Faire les mêmes mesures à l’aide du thermomètre numérique et le thermomètre à mercure. CONCLUSION ?
4 – Réalisation d’une alarme.
4 – 1 But
A partir du thermomètre précédent , on peut ajouter un étage
" alarme " qui déclenche un signal sonore (buzzer) ou lumineux (LED)
lorsque la température dépasse une valeur affichée (consigne)
4 – 2 Principe de l’étage " alarme "
le comparateur : on utilise un second amplificateur opérationnel monté en comparateur .
| Rappel
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La tension U’s du thermomètre est comparée à une tension de référence Uref que l’on pourra faire varier à l’aide d’un diviseur de tension .
le diviseur de tension
Calculer les valeurs minimale et maximale de la résistance réglable r2 du diviseur de tension pour la tension de référence Uref puisse varier de 0 V (soit 0°C) à 10 V (soit 100°C) et sachant que r1 = 500 W
4 – 3 Réalisation du montage final.
Réaliser le montage ci-dessous :
remarque : pour alimenter le capteur et les 2 amplificateurs opérationnels, on n’utilisera qu’une seule alimentation symétrique (+15V ;0 ;-15V)
Faire vérifier le montage par le professeur
Tester après vérification en réglant la tension de référence pour afficher une consigne de 30°C
Prendre le capteur dans le creux de la main et patienter quelques instants :
- vérifier que la température augmente progressivement
- noter à quel moment il y a déclenchement de l’alarme (quelle est la LED qui s’allume ?)Conclusion ?
Contact : v.le-vergos@ac-nancy-metz.fr
