les capteurs - Physique appliquee en STI
1) Déterminer les résistances correspondant aux températures ... L'ensemble de
ce capteur est alimenté sous une tension continue de 12V. (fig. 1). 1) Etablir ...
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les capteurs
Exercice 1 :
La figure 1 permet de déterminer, pour les deux positions extrêmes du curseur du potentiomètre Rp, les valeurs de la tension de consigne VC (notée VCH et VCB).
Figure 1
Déterminer les expressions de VCH et VCB en fonction de VCC et des résistances.
Applications numériques : VCC = 12 V ; R1 = 2,2 k( ; Rp = 10 k(.
Calculer VCH et VCB.
Etude d'un pont de jauge:
La jauge à une résistance qui varie avec la déformation qu'elle subit :
R = R0 + (R Avec R0 = 360 ( et EQ \s\do1(\f((R;R0)) = K.M
M étant la masse placée sur la jauge et K = 4,3-3 Kg-1.
Calculer la tension VB - VM en fonction de E si on admet que iB = 0
Calculer la tension VA - VM en fonction de E, R0 et R si on admet que iA = 0
En déduire que V peut se mettre sous la forme:
V = E . EQ \s\do1(\f((R ;4R0 + 2(R))
Puis en mettant 4R0 en facteur au dénominateur:
V = EQ \s\do1(\f(E;4)) . EQ \s\do1(\f(K . M;1 + EQ \s\do1(\f(K . M;2)) ))
Application numérique: calculer V pour une masse M = 10 Kg
Comment peut se simplifier l'expression de V lorsque la masse M est inférieure à 15 Kg?
Exercice 3 :
Etude de l'électronique du capteur
On effectue un montage mesurant la température qui utilise une thermistance à CTN (coefficient de température négatif) dont la caractéristique est donnée en annexe
R
Déterminer les résistances correspondant aux températures EMBED Equation.3
Déterminer V+ en fonction de R¸, R et Vcc.
Montrer en comparant R¸ à R, pour des valeurs de températures supérieures à 25°C que l'on peut écrire : EMBED Equation.3
En déduire les deux valeurs extrêmes de V+, pour EMBED Equation.3 .
Exercice 4 :
Le capteur est constitué de deux électrodes plantées dans le sol et d'une photorésistante.
L'ensemble de ce capteur est alimenté sous une tension continue de 12V. (fig. 1).
Etablir l'expression littérale de la tension V2 en fonction de U, R1 et R.
En déduire la valeur de V2 le jour puis la nuit.
Etablir la relation entre V1, U, R2 et I2.
Calculer la tension V1 dans les deux cas suivants :
le sol est sec, la résistance du sol est telle que I2=3mA.
Le sol est humide, la résistance du sol est telle que I2=6mA.
Exercice 5 :
Le capteur de position est un capteur résistif linéaire polarisé avec la tension VCC.
Le curseur lié à l axe secondaire du réducteur peut tourner de 120° dans les deux sens par rapport à sa position de repos
La résistance totale du capteur est 240©. Le coefficient du réducteur est 1/20.
Calculer les valeurs successives de Vr :
Si le curseur est à sa position de repos.
Si le moteur fait ensuite 3 tours dans le sens trigonométrique.
Calculer la durée ¸ de l impulsion à envoyer sur le servomoteur si l on veut que laxe de sortie du servomoteur tourne de 54° dans le sens trigonométrique à partir de sa position de repos, puis sarrête.
Exercice 6 :
On conservera la valeur T=50 pour la suite du problème.
L'intensité i du courant dans la photodiode est donnée par la relation suivante : EMBED Equation.3
où l'on désigne :
par I0, l'intensité du courant d'obscurité : I0=4.0 ¼A.
par a, la sensibilité de la photodiode : a=0.17 ¼A/lux.
par E, l'éclairement de la photodiode (en lux).
On donne Ve = Ri et Vs/Ve = T
Exprimer Ve en fonction de i puis en fonction de I0 et de E.
En déduire l'expression de VS en fonction de I0 et de E.
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Pour R=10 k©, calculer alors VS0 (tension de sortie quand la photodiode n'est pas éclairée) et K.
Tracer la courbe VS=f(E) pour un éclairement variant de 0 à Em, Em étant l'éclairement maximal que l'on peut mesurer.
(Em=118 lux) ! échelles : EMBED Equation.3
EMBED Equation.3
Déterminer l'éclairement pour VS=8 V.
VCH
VCB
R1
VCC
R1
Rp
R
R0
E
I-
V-
VS1
V+
V+
R2=100k©
R1=1k©
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(
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A1
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VCC
R=47k©
CTN
R¸
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+12V
0V
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