MPI 20 - ETUDE DE CAPTEURS DE TEMPERATURES I

MPI 20 - ETUDE DE CAPTEURS DE TEMPERATURES
I-
QU’APPELLE T-ON UN CAPTEUR ?
Le monde physique nous fournit différentes grandeurs physiques comme : la température, la
distance, la pression, l’éclairement, le pH,….. Or tout système électronique ne sais pas mesurer
directement de telles grandeurs , il ne mesure que des grandeurs électriques comme la tension,
l’intensité ou encore la résistance. Comment alors lier ces deux types de grandeurs ?
Un capteur est un objet qui fournit une grandeur électrique qui dépend directement d’une grandeur
physique.
II-
ETUDE DE LA THERMISTANCE
1) Etude qualitative
Branchez la thermistance à un ohmmètre.
Avec votre doigt appuyez sur la partie métallique de la thermistance. Qu’observez-vous ?
a) Comment varie la résistance de la thermistance en fonction de la température ?
b) Quelle est la grandeur physique ?
c) Quelle est la grandeur électrique ?
2) Etude quantitative
thermomètre
Nous allons désormais tracer la courbe d’étalonnage de
ce capteur. Pour cela versez environ 100 mL d’eau
dans un bêcher et réalisez le montage ci-contre.
Ω
thermistance
Agitateur magnétique
Mettez en route l’agitation et le chauffage sur 200°C.
appareil chauffant
Remplissez un tableau de mesures en relevant la
valeur de la résistance R (en Ohms) pour des
températures T allant de 30°C à 50°C par pas de 1°C.
Ouvrez le tableur regressi. Fichier→nouveau→clavier.
On souhaite représenter U en fonction de T, soit U = f(T). Remarque : la première grandeur définie
est la grandeur placée en abscisses.
Dans la partie grandeurs du tableur, recopiez vos valeurs.
Dans la partie graphe, modélisez par une droite votre courbe.
a) Donnez l’équation de cette droite. En déduire la relation existant entre U et T.
b) Que peut-on dire des grandeurs U et T ?
c) Rédigez un protocole permettant de mesurer la température de la pièce à du capteur qu’est la
thermistance ?
d) Réalisez cette expérience et donnez cette température.
III-
ETUDE DE LA DIODE AU SILICIUM
La diode au silicium est utilisée dans le sens
passant. On étudie les variations de la tension
Ud aux bornes de la diode en fonction de la
température T de l’eau, l’intensité du courant I
dans le circuit étant fixée.
-
Réalisez le montage. Faites vérifier par le
professeur.
-
Réglez la tension du générateur de façon à obtenir une intensité la plus proche possible de 5 mA.
Il faudra s’assurer que cette intensité conserve toujours la même valeur au cours de la
manipulation.
Ouvrez le logiciel WINORPHY. Cliquez sur acquisitions.
Configurez les capteurs :
-
Cliquez sur poursuivre. Choisir le mode tableur.
Définir les variables :
-
Dans le menu acquisitions, cliquez sur paramètres et effectuez les réglages suivants :
-
Remplissez le bêcher de 100 mL d’eau froide. Mettez en route l’agitation, plongez la diode et la
sonde de température dans l’eau sans qu’elles touchent le fond.
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-
Démarrez l’acquisition à l’aide du bouton
.
Mettez en route le chauffage (sur 200°C) . Attention à ce que les fils ne touchent pas la plaque
chauffante.
Relever la température T et la tension Ud en appuyant sur Entrée (au clavier) tous les 3°C environ
jusqu’à 60°C. Les mesures s’affichent au fur et à mesure. Vérifiez constamment que l’intensité est
toujours la même.
Une fois les mesures finies, appuyez sur arrêt pour interrompre l’acquisition.
Arrêter le chauffage, l’agitation et le générateur.
-
Appuyer sur
pour transférer les mesures sous Regressi.
Dans la partie graphe, modélisez par une droite votre courbe.
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a) Donnez l’équation de cette droite. En déduire la relation existant entre U d et T.
b) Que peut-on dire des grandeurs Ud et T ?
c) Rédigez un protocole permettant de mesurer la température de la pièce à du capteur qu’est la
diode au silicium ?
IV-
CONCLUSION
Peut-on dire que la thermistance et la diode au silicium sont des capteurs de température. Justifiez
votre réponse.