Capteur #1 +Réponses

Questions sur les capteur1 et réponses
#1 Énumérez les types de capteurs les plus utiles, employés pour mesurer la
température.
Thermocouple, RTD, thermistance, détecteurs bi-métalliques, dispositifs à expansion d’un
gaz ou d’un liquide, dispositifs à changement d’état, pyromètre à infrarouge.
#2 Comment produit t’on un thermocouple?
Il est produit en unissant deux métaux ou alliages en un point de contact. Sous
l’effet de la chaleur une tension est générée. Celle-ci augmente avec la
température.
#3 Qu’est-ce qu’un relais à lames bimétalliques ?
Il s’agit d’un relais qui est sensible à la variation de température.
Il est constitué de 2 lames de métaux différents unis dans une seule pièce.
Sous l’effet de la chaleur, les lames subissent, chacune, une expansion différente,
ce qui à a pour effet de tordre la pièce sur elle même. Elle peut alors être utilisé
comme contact électrique ou comme actuateur mécanique
#4 Quels sont les avantages du RTD par rapport au thermocouple.
La précision, la stabilité et la linéarité sont ces avantages.
#5 Qu’est-ce la compensation de type « cold junction » ?
Ce terme s’applique aux thermocouples. Puisque la tension de sortie dépend à la
fois de la température du bout fermé et du bout ouvert du thermocouple.
On maintient la température constante à l’un des conducteurs ouverts.
Normalement à 0 degré (eau glacé), d’ou le terme « cold »
#6
La sortie d’un capteur de pression est convertie sur 12 bits. La gamme
d’entrée est de –10 à +20 PSI.
a)
Quelle expression mathématique permet de convertir la pression(P)
en valeur numérique(N).
12 bits donne 212 = 4096 soit de 0 à 4095. La gamme d’entrée est de –10
+ 20 = 30 PSI.
Le rapport entre l’entrée et la sortie est de 30 : 4095 soit de 136.5 il suffit
alors de trouver la valeur de décalage (D).sachant que N = 136.5P + D
(y=mx+B!)
Si l’on veut que –10 PSI soit représenté par 000, donc –10 X 136.5 + D =
000,
d’ou D =1365
L’équation devient alors N=136.533P + 1365.
À pleine échelle, on trouve alors 136.5 (20 PSI)+1365 = 4095 !
b)
Quelle est la valeur numérique qui représente –5 PSI et +8.5 PSI ?
Pour –5 PSI , la valeur numérique est de 136.5  ( -5) + 1365. = 682.5 soit
683 (arrondi)
Pour 8.5 PSI , N= 136.5  ( 8.5) + 1365 = 2525.25 soit 2525 (arrondi).
#7
Répétez le #1 pour des valeurs signées sur 14 bits.
14 bits donne 214 valeurs soit 16384. Donc 8192 (16384 / 2 ) valeurs négatives, un
0 et 8191 valeurs positives.
Solution #1 (pour obtenir la pleine résolution)
a)
On sait que -10 PSI doit donner la valeur –8192 et que +20 PSI (valeur à pleine
échelle) doit donner +8191. 16384/30 = 546.1333
-8192 = -10  546.133 + D
d’ou D = -2730.66. L’équation devient N = 546.133.P - 2730.66
b)
Pour –5 PSI , N = 546.133.(-5) - 2730.66 = -5461
Pour 8.5 PSI, N = 546.133 (8.5) - 2730.66 = 1869 (arrondi)
Solution #2 (pour respecter le signe)
a)
Si on désire respecter la polarité, alors on traite la gamme la plus large (à partir de
0), soit la gamme 0 à 20 PSI. 8191 = 20PSI Donc 8191/20 = 409.55
Résolution = 20/ 8191= 2.44m sera la même pour la partie négative
et N= 409.55 P. On trouve donc alors que –10 PSI donne une valeur de –409. La
gamme –10 à –20 PSI, mais c’est le prix à payer pour que N=0 pour 0 PSI.
b)
Pour –5 PSI, N= -2047 et 3481 pour P=8.5 PSI
#8
Un signal provenant d’un hygromètre Oméga HX92 produit un signal 4 à
20mA (De 0% à 100% RH).
Vous possédez un carte d’acquisition de données avec des entrées 0 à 10V et
un ADC de 10 bits.
a)
Montrez comment convertir le signal du capteur pour être compatible
avec la carte d’acquisition de données.
4 à 20 mA, doit produire 0 à10V, résolution 10 bits = 1024 points.
On utilise une résistance de précision pour convertir le courant en tension. I =
16mA. V/ I = 10V / 16mA = R = 625. La tension variera de 2.5V à 12.5V. On
ajoute un offset de –2.5V à l’aide d’un amplificateur d’instrumentation et le tour
est joué.
#9
Les données suivantes, provenant d’un capteur de température, sont à votre
disposition.
Temp (C)
Tension (mv)
-30
10
-20
22
-10
28
0
33
10
37
20
42
30
48
40
55
50
65
a) Montrez comment conditionner les signaux pour qu’il soient compatibles
avec la carte d’acquisition de données du laboratoire (ATMIO16-DE).
Gamme à l’entrée de l’ampli: 85mV-10mV = 75mV
Gamme à l’entrée de la carte d’acquisition : 0 à 10V
Gain=10V/75mV = 133.33
Il faut aussi ajouter un offset de -10mV*133.33 = -1.33V
Dans certains cas, un gain fixe doit être utilisé. Par exemple, un gain de 100
pourrait être utilisé dans ce cas, produisant une gamme de tension de 1V à 8.5V.
Ce qui résulte en un perte de résolution. Dans bien des cas, ceci n’a pas de
répercussion sur le système si la résolution de la carte d’acquisition est
60
85
suffisamment grande. Il est préférable d’amplifier en mode différentiel et
d’observer les règles d’usages pour des signaux faibles.
b) Écrivez un VI qui permet d’afficher la température réelle à l’écran.
Puisque nous disposons de peut de données, nous devons effectuer un
interpolation entre ces données. Une simple régression linéaire pourrait
fonctionner, toutefois l’erreur serait trop grande, vu la faible quantité de données.
Portons les données dans un tableur (EXCEL par exemple) pour analyse. Nous
effectuerons un régression polynomiale basée sur ces données.
On trouve alors l’équation suivante :
y = -2E-09x5 - 2E-07x4 + 0,0002x3 - 0,0051x2 + 0,4216x + 33,385
Il est possible à ce point d’utiliser un « formula node » dans LABView.
Cette implantation utilise beaucoup de ressources machines et convient bien aux
ordinateurs personnels modernes. Dans le cas ou un microprocesseur plus modeste ( ou
un microcontrôleur) serait employé , il serait préférable d’implanter une table de
correspondance « look-up table ».