I.U.T. MONTPELLIER Département Mesures Physiques 1er Année Juin 2014 DEVOIR SURVEILLE D’ELECTRONIQUE Machine programmable et téléphone portable interdits. Les trois exercices proposés sont indépendants. Tous les schémas sont sur la feuille cijointe qui doit être rendue avec la copie. Tout résultat donné sans explication ne sera pas pris en compte. EXERCICE I : CHAINE DE MESURE D’UN CAPTEUR DE PRESSION (35-40mn) Soit un capteur de pression, placé dans un conditionneur du capteur. Ce conditionneur délivre en sortie une tension V1 (t ) VM sin (1t ) , de période T1 et d’amplitude VM proportionnelle à la pression P. Pour récupérer l’amplitude de V1 (t) , on utilise le montage suivant, constitué d’un montage redresseur simple alternance et d’un filtre passe bas : V1(t) Redresseur simple alternance V2(t) V3 Redressement (figure 1) a. Dans le montage la diode est supposée idéale. Donner la caractéristique Id=f(Vd) d’une diode idéale. Préciser son schéma équivalent lorsqu’elle est passante puis bloquée. b. Le montage est attaqué par V1(t). Cette tension est représentée figure 2. Déterminer l’état de la diode de 0 à T1/2 puis de T1/2 à T1 ; Expliquer. En déduire l’expression de la tension V2(t) lorsque la diode est bloquée puis lorsqu’elle est passante. c. Dessiner V2(t) sur la feuille schémas, figure 2. Le signal V2(t) est-il alternatif ? Justifier. 1. d. Montrer que la valeur moyenne du signal V2(t) est V2moy 2. VM . π Filtre passe bas (figure 3) Le circuit RC qui est supposé à vide. a. Calculer la fonction de transfert T V3 du circuit. Soit T K V V2 1 ω 1 j ωC La forme généralisée de ce filtre. b. En identifiant la fonction de transfert trouvée à la forme généralisée, déterminer K v et fc en fonction des éléments du montage. c. Quelle est la condition qui doit exister entre fc et T1 pour que la composante alternative de V2(t) soit fortement atténuée par le filtre passe bas. Donner alors l’expression de la tension de sortie du filtre V3 . Montrer que V3 est proportionnelle à la pression P. EXERCICE II : CHAINE DE MESURE D’UN CAPTEUR DE TEMPERATURE (30mn) Le capteur de température utilisé dans cet exercice est une sonde PT100. Cette sonde de platine est un capteur résistif dont la résistance notée RC, varie en fonction de la température 3 selon la loi de variation suivante : RC R0 (1 aT) , où a 3,85.10 °C-1. R0 =100 est la résistance de la sonde à 0°C, et RC la résistance de la sonde à la température T. Le capteur et ses conditionneurs sont représentés sur le schéma donné figure 4. L’étage 1 est le conditionneur du capteur : c’est un générateur de courant qui délivre un courant négatif. Le conditionneur du signal est constitué des étages 2 et 3. Etude de l’étage 1 Déterminer Vm f (I ; Rc ) . 1. a. b. Donner les valeurs de Vm pour les températures extrêmes 0 °C et 100 ° C, sachant que I 1mA . 2. Préciser la nature et l’utilité de l’étage 2. Exprimer VS2=f (Vm). Etude de l’étage 3 a. En utilisant le théorème de Millman, exprimer V f (V ; VREF ; VS2 ) . 3. b. En déduire V en fonction de VREF, de Vm et des résistances du montage. c. Déterminer la valeur qu’il faut donner à VREF pour obtenir une tension V nulle lorsque T= 0°C. On donne : R3 =10kΩ et R4 =1kΩ. d. Déterminer la valeur qu’il faut donner à R5 pour obtenir une tension V=10V lorsque T=100°C. e. Sachant que la relation entre V et la température T est linéaire, déduire des résultats précédents la valeur de la tension V pour une température de 65°C. EXERCICE III : DETECTEUR D’EAU DANS UN FILTRE A GAS-OIL (20-25mn) Le filtre à gas-oil permet d’arrêter les particules solides indésirables, mais pas l’eau pouvant se former par condensation sur les parois internes du réservoir. Pour éviter de détériorer le système d’injection, la présence d’eau doit être signalée au conducteur. Le détecteur d’eau est constitué d’une sonde comportant deux électrodes placées dans la partie inférieure de la cuve du filtre. En l’absence d’eau entre les électrodes, la sonde est équivalente à un interrupteur ouvert. En présence d’eau dans le filtre, on l’assimilera à une résistance RC=18k.. Dans le montage de la figure 5, l’AOP est parfait et fonctionne en régime NON linéaire : si V V , V1 12V et si V V , V1 0V . Le transistor fonctionne en commutation. On donne : pour le transistor : VBEsat =0,8V, =100 pour la LED : lorsqu’elle est passante, VD=2,2V et ID=ICsat= 20mA ECC=12V, R1=18kΩ, R2=56kΩ On suppose qu’il n’y a pas d’eau dans le filtre a. Déterminer la valeur de V . b. En déduire la valeur de V1 . Quel est alors l’état du transistor ? Justifier. Donner son schéma équivalent vu de la sortie. c. En déduire l’état de la LED (éteinte ou allumée ?). 1. On suppose la présence d’eau dans le filtre a. Exprimer V f (E cc ; Rc ; R1 ) . Faire l’application numérique. 2. b. En déduire la valeur de V1 . Quel est alors l’état du transistor. Donner son schéma équivalent vu de la sortie. Préciser l’état de la LED (éteinte ou allumée ?). c. Déterminer la valeur de la résistance R3.