Mini projet :

République Algérienne populaire et démocratique
Département d’électronique
Master I Biomédicale
EMUE 14
Mini projet :
Réalisation d’un thermomètre
Réaliser par :
Daili Fatima zohra
Atoussi Sarah
2010-2011
Sommaire
I- Introduction
1- Principe généraux
2- Invention de thermomètre
П- l’étude électrique du thermomètre
1- présentation :
2- le schéma électrique
3- Fonctionnement du circuit
Ш- Réalisation du thermomètre
I- Introduction
1- Principe généraux :
La plupart des thermomètres mesurent leur propre température (celle de sa partie
qui sert à faire la mesure). Cette température n'est celle du milieu ambiant que
s'il y a équilibre thermique entre le thermomètre et le milieu ambiant.
Cela signifie par exemple, que si un thermomètre est exposé au soleil, il sera
plus chaud que l'air, et que cet écart de température dépendra entièrement de sa
couleur et de sa ventilation, et donc qu'une température mesurée dans ces
conditions est totalement fantaisiste par rapport à la température de l’air.
La mesure des températures peut être fondée sur la dilatation et la pression des
corps (solides, liquides ou gazeux), ou toute autre propriété physique (variations
électriques dans le cas du thermocouple, couleur d'émission de lumière pour les
hautes températures, etc.) qui varie en fonction de la température. Ce principe
général est mis en application de façons très diverses selon les besoins (plages
de températures à mesurer, nature des matériaux à étudier, etc.). Les
thermomètres à liquide usuels sont les thermomètres à mercure et les
thermomètres à alcool.
Les applications des thermomètres sont multiples, en météorologie, en
médecine, en cuisine, pour la régulation, dans les processus industriels, etc.
2- Invention de thermomètre :
Le premier thermomètre a été inventé en 1654 par le duc de Toscane à
Florence.Il portait 50 graduations. En hiver il descendait jusqu'à 7 degrés et
montait, en été, à 40 degrés. Dans la glace qui fond, il montrait 13 degrés.
П- L’étude électrique du thermomètre :
1-présentation :
Ce thermomètre à leds, de résolution d'affichage de 1 °C, n'est pas un appareil
de mesure. Les composants utilisés, notamment celui servant de capteur de
température, ne sont pas assez précis pour en faire un instrument de grande
précision. Cependant, il s'agit d'un bon exercice, tant pour apprendre comment
fonctionne un UAA180, que pour apprendre comment fonctionne une CTN.
2- le schéma électrique :
Fig (1) : schéma électrique
Le circuit intégré UAA180 est ce qu'on appelle ‘un driver de leds’. C'est un
circuit de commande qui intègre une électronique complète permettant d'afficher
sur une échelle de leds, un niveau électrique qui peut évoluer entre un minimum
et un maximum. La limite haute et la limite basse peuvent être ajustée
moyennant l'application d'une tension bien précise sur les bornes Ref+
(référence max) et Ref- (référence min). Ici, ces tensions de références peuvent
être ajustée, de telle sorte qu'il est possible de spécifier la plage de température
désirée.
Cependant, afin de rester cohérent avec la tension d'alimentation, la thermistance
utilisée et la précision du circuit intégré lui-même, il est sage de se limiter à un
affichage précis au degré Celsius près. Douze leds étant utilisées, cela permet
tout de même une plage de température compatible avec notre environnement de
tout les jours (hors périodes canicule). Pour ce montage, une fourchette de
température s'étalant de 15°C à 26°C a été retenue. Vous pourrez, tout en
conservant la précision de 1°C par led, décaler cette plage si cela vous tente, par
exemple de 17°C à 28°C.
3- Fonctionnement du circuit :
Le circuit UAA180 va allumer une ou plusieurs leds, en fonction de la tension
appliquée sur son entrée In (broche 17) et des tensions présentes sur les entrées
Ref+ et Ref-. Par exemple Admettons que le potentiomètre RV1 ait été réglé
pour qu'une tension de 5V soit appliquée sur la borne Ref+ (broche 3), et que le
potentiomètre RV2 ait été réglé pour qu'une tension de 3,8V soit appliquée sur la
borne Ref- (broche 16). Si la tension appliquée sur l'entrée In du UAA180 est de
4,4V, cela signifie qu'elle se situe au centre de la plage de tension définie par les
entrées Ref+ et Ref-. Six leds sur les douze vont s'allumer. Si la tension descend
à 4,0V, seules les deux premières leds D1 et D2 vont s'allumer. Et si la tension
d'entrée monte à 5V, alors toutes les leds s'allument.
Fig (2) : circuit réalisé par une tension de 4V
Sachant cela, il suffit de transformer l'information de température en tension
électrique. Pour cela nous utilisons un composant résistif appelé thermistance,
dont la valeur change en fonction de la température. Si nous utilisons ce type de
composant comme première moitié d'un pont diviseur résistif câblé sur
l'alimentation, nous allons obtenir une tension qui variera avec la température.
La thermistance utilisée possède une résistance de 10K à 25°C, qui va diminue
quand la température augmente. C'est pourquoi on appelle aussi ce composant
une résistance CTN (résistance à Coefficient de Température Négatif).
On utilise une diode zener de 5,1Vsur l’entrée du UAA180 parce que
l'application d'une tension supérieure à 6V sur cette entrée détruit le circuit.
Le courant qui circule dans chaque led est limité en interne, dans le UAA180,
est fixé à 10 mA. Notons au passage que ce courant peut être ajusté entre 0 et 10
mA grâce à l'entrée ILed (broche 2) mais nous n'en faisons pas usage ici.
Peut-on utiliser une CTP ?
L'usage d'une thermistance CTP (Coefficient de Température Positif) pour R1
est possible, il faut simplement intervertir la position de cette dernière avec la
résistance R2. Le diviseur de tension formé par ces deux composants aura alors
un comportement inverse : la tension fournie au point commun R1/R2 diminuera
quand la valeur de la CTP diminuera, c'est à dire quand la température
diminuera. L'évolution de l'affichage sera donc bien la même qu'avec une CTN.
Linéarité de l'affichage :
Les CTN et CTP ne présentent pas une courbe de variation vraiment linéaire, et
le passage d'un point d'affichage à un autre se sera pas totalement identique pour
l'ensemble de la plage couverte. Cependant, la non -linéarité est relativement
faible sur la plage réellement utilisée, à savoir une dizaine de degrés Celsius. Si
vous souhaitez améliorer un peu la linéarité pour ce montage, placez une
résistance de 10K en parallèle sur la CTN de 10K, et descendez la valeur de R2
à 4K7. Tel quel, ce montage fonctionne tout de même assez bien et est
suffisamment précis pour un contrôle "domestique".
Ш- Réalisation du thermomètre :
On utilise pour ce circuit :
- une plaque
- des fils
- un circuit intégré UAA180
- une alimentation de 9V
- un intérépteur
- un capteur de température (CTN) 10K
- une diode zener 5V1
- 12 leds
- 2 potentiométre 4K7
- une résistance 8K2
Fig (3) : circuit réalisé
Conclusion :
Dans ce mini projet on a connaître l’étude électrique d’un circuit simple (circuit
d’un thermomètre), ainsi que ces différents composants qui nous permettons de
le réalisé.
Pour vérifier le bon fonctionnement on doit essayer de le réaliser au labo.
Bibliographie
- Google : thermomètre 001 mise à jour de 04-03-2007 .
- Thermomètre : wikipédia.