MPI Utilisation d`une thermistance

MPI
Utilisation d’une thermistance
A- Utilisation d’une thermistance comme capteur dans une chaîne d’acquisition.
1- Fonctionnement de l’adaptateur.
Pour être utilisable dans une chaîne d’acquisition,
la thermistance doit être reliée à un dispositif appelé
adaptateur (ou conditionneur) fournissant un
signal électrique (une tension ) à l’interface d’acquisition
d’un ordinateur. Le signal électrique délivré par cet
adaptateur est ensuite codé en binaire
(le langage de l’ordinateur) par l’interface
d’acquisition, afin d’être interprété par l’ordinateur.
Le schéma ci-contre est celui de notre adaptateur :
Si l’on admet que l’ordinateur via une carte d’acquisition ne peut mesurer que des tensions, il
peut alors mesurer Ur. Connaissant Ur, peut-on calculer RCTN ?
a-Mesurer précisément la tension delivrée par le générateur et noter sa valeur Uref =
b-Montrer que UCTN = Uref – Ur ;
c-Montrer que I = Ur / Ro ;
d-En déduire que RCTN ne dépend que de Ur:
e-Comme l’ordinateur peut effectuer des calculs, s’il peut mesurer Ur, il va donc calculer RCTN.
Un voltmètre placé à la sortie de l’adaptateur permet de visualiser la variation de Ur en fonction
de la température. La variation de la résistance de la CTN est donc conditionnée pour permettre
la mesure par l’ordinateur. Tel est le rôle de ce dispositif.
2- Réalisation d’une feuille de calculs donnant la température
Sur Excel , réaliser sous forme de colonnes une feuille de calculs permettant d’obtenir la
température T une fois donnée la mesure de Ur:
a -première colonne :Ur
-3ème : I = Ur / Ro
-2ème :UCTN = Uref – Ur
-4ème : RCTN = UCTN / I :
b- la 5ème colonne enfin donnera T en fonction de RCTN : on utilisera pour cela la fonction inverse
de la fonction de modélisation RCTN= f(T) trouvée à la séance de T.P. précédente (demander
l’aide du professeur).
3- Acquisition par l’ordinateur
a- Relier le module voltmètre de la carte d’acquisition ESAO aux bornes de Ro pour mesurer
Ur
b- Lancer le logiciel Généris et mesurer la valeur de Ur.
c- Utiliser la feuille de calcul précédente pour déterminer T la température ambiante ; comparer
avec la température donnée par un thermomètre à dilatation.
Tordinateur =
Tthermomètre =
d- Résumer par un schéma la chaîne d’acquisition de la thermistance jusqu’à la lecture de la
valeur de la température donnée par l’ordinateur,en passant par l’adaptateur et l’interface, et
en précisant les grandeurs et types de valeurs (numériques, analogiques) en jeu.
B-Temps de réponse du capteur
1. Définition
On appelle temps de réponse, la durée nécessaire pour qu’une modification d’une grandeur
physique parcoure la chaîne de mesure et soit affichée.
2. Thermomètre analogique
Reprenons le thermomètre à dilatation . Déclencher le chronomètre en le plongeant rapidement
dans un mélange d’eau et de glace dont la température est de 0°C : arrêter le chronométrage
quand l’indication du thermomètre est devenue stable. Noter cette durée Dtana =
3. Thermomètre informatisé
Faire la même manipulation que ci-dessus et noter la durée nécessaire à la stabilisation de la
température : Dtinfo =
La comparer à Dtana :
4. Thermomètre relié à un multimètre
Certains multimètres sont livrés avec une sonde de température permettant d’avoir ainsi un
thermomètre numérique. Lire la notice du fabricant et faire la même manipulation que ci-dessus.
Noter la durée nécessaire à la stabilisation de la température : Dtmulti =
Vérifier cette mesure avec celle du fabricant de ce thermomètre utilisé en sciences.
La comparer à Dtana et à Dtinfo :
5. Thermomètre informatisé : étude du temps de réponse avec ESAO4 et Généris
Procéder à l’acquisition en fonction du temps de la tension aux bornes de Ro. Faire l’acquisition
pendant
100s.
Comment
évolue
la
température
au
cours
de
cet
enregistrement
?
Après quelle durée peut-on considérer que la température n’évolue plus ?
Superposer une nouvelle acquisition en partant d’une température de l’ordre de 40°C : plonger
la sonde dans de l’eau tiède à cette température et attendre l’équilibre thermique avant de
démarrer l’acquisition.
Comparer les deux courbes obtenues.
A l’aide de ces courbes, expliquer pourquoi les constructeurs de certains thermomètres
médicaux annoncent, dans leur documentation, la fin de l’acquisition par l’émission d’un bip si la
température ne varie pas de plus de 0,1°C en 15 s par exemple.