TP SYSTEME : Acquisition d`une grandeur issue d`un capteur

Université de K.M.O.
Département d’électronique
Duré 3h
3ème année LMD Automatique
TP Electronique 4
TP N°2 : Etalonnage et linéarisation d’un capteur résistif.
I- But de ce TP :
Dans ce Tp de l’étude des capteurs, on s’intéresse à un capteur résistif (la thermorésistance par
exemple) pour laquelle la résistance varie en fonction de la variation de la grandeur physique.
Ces résistances sont intégrés à un pont de Wheatstone permettant de convertir la variation de
résistance Δr en une tension différentielle VAB(t).
La caractéristique VAB(t) n’est pas linéaire, on va essayer de linéariser cette caractéristique par
la technique de linéarisation : fonctionnement en petits signaux.
II- Etude Théorique:
D’un point de vue électrique, un capteur de type résistif peut être assimilé à une résistance
variable. Elle est intégrée dans un pont de Wheatstone :
1) Exprimer la tension vAM(t) et la tension vBM(t) en fonction de e(t) et des résistances R1, R2, R3
et R4. En déduire l’expression de v(t).
2) Si les 4 résistances sont identiques (R1 = R2 = R3 = R4 = r), calculer :
a) La tension en mode différentielle vd(t) = vAM(t) - vBM(t).
b) La tension en mode commun vc(t) = (vAM(t) + vBM(t)) / 2.
3) Le capteur détecte une différence. Dans ces conditions, on a :
 R1 = R3 = r (éléments fixes).
 R2 = R4 = r + Δr (éléments variables).
a) Déterminer vc(t). Que remarquez-vous.
b) Déterminer vd(t) en fonction de e(t), r et Δr .
c) Que devient l’expression si Δr << r ? Quelle serait la forme de la caractéristique donnant
vd(t) en fonction de Δr ?
II- Etude expérimentale:
1) Réaliser sous WORKBENCH le schéma suivant, on donne :
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Université de K.M.O.
Département d’électronique
3ème année LMD Automatique
TP Electronique 4
Duré 3h
- R2 = R3 = R1 = R4 = 33kΩ précises à 5%.
- e(t) = E. 2 .sin (2.π.f.t) avec E = 2V et f = 1kHz
E
R2
33k
E
R1
33k
B
VOFF = 0V
e(t)
VAMPL = 2.83V
FREQ = 1KHz
A
R3
33k
R4
33k
0
a) Relever les tensions e(t) et (VA – VB)(t) sur 2ms. Expliquer et comparer aux résultats du
2a).
b) On paramètre R1 et R3 avec la même valeur R, en allant de R = 33kΩ à R = 58kΩ avec
un incrément de 5kΩ.
- Relever la tension (VA – VB)(t) sur 2ms. La tension différentielle varie t-elle avec R ?
- On veut relever la caractéristique donnant l’amplitude de (VA – VB)(t) en fonction de R1. La
caractéristique est-elle linéaire ? Justifier à l’aide du 3).
E
E(t)
VOFF = 0V
VAMPL = 2.83V
FREQ = 1KHz
E
R2
33k
B
R1
{R}
PARAME TERS:
A
R3
{R}
R = 33k
R4
33k
0
2) Sur ce type de capteur, la variation de résistance Δr est toujours faible vis-à-vis de r. Relever
la caractéristique donnant l’amplitude de (VA – VB)(t) en fonction de R1 et R3 et en fonction de R1
où on paramètre R1 et R3 avec la même valeur R en allant de R = 33kΩ à R = 34kΩ avec un
incrément de 100Ω.
a) Tracer les deux caractéristiques (VA – VB)(t) en fonction de R1 et R3, et en fonction de R1.
b) Les deux caractéristiques sont-elles linéaires ? Justifier à l’aide du 3).
c) Donner la sensibilité S (en mV/kΩ) de ce capteur.
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