Projet capteur

Le capteur de position
Une interface d’acquisition de mesures n’est capable de mesurer que des tensions (
le principe de la mesure sera étudié plus tard ).
Comment faut-il alors procéder pour mesurer la température, la pression, la position
d’un mobile … ?
Définition d’un capteur
Il faut utiliser un capteur (ou transducteur) qui est un dispositif fournissant une
grandeur électrique (tension, courant, résistance) qui dépend de la grandeur
physique X. X peut être la position d’un mobile, la température, la pression, le
champ magnétique, l’éclairement, le pH ...
Exemples:
Grandeur physique
Capteur
Grandeur électrique
Position
potentiomètre
Tension
Température
Thermistance
Résistance
Éclairement
Photodiode
Courant
Étalonnage et fonction de transfert
L'étalonnage est constitué par le relevé, pour différentes valeurs de la grandeur
physique, des valeurs correspondantes de la grandeur électrique (voir le TP
thermistance).
Il sera ensuite nécessaire de d’établir une relation appelée fonction de
transfert,permettant de transformer la grandeur physique en grandeur électrique.
Cette relation est en général fournie par le constructeur mais il est également possible de
l’établir par l’expérience ( étalonnage ).
Quelques exemples de courbes d’étalonnage :
Cas 1
Cas 2
Cas 3

Cas 1
Le capteur n’est pas linéaire. Dans ce cas, on ne l’utilise que dans une portion presque
rectiligne : la résistance R est linéarisée .
Cas 2
Il s’agit d’une droite : on dit alors que le capteur est …………………….
et, mathématiquement, on peut écrire U = …………………….
Cas 3
C’est évidemment le cas idéal : U est ………………………… à X
car l’affichage d’un voltmètre est …………………… à la grandeur à mesurer,
et, mathématiquement, U s’écrit U = ………………..
Le capteur est actif si la grandeur électrique est un courant ou une tension : Il
fonctionne en générateur
Le capteur est passif si la grandeur électrique délivrée est une résistance : Les
variations de résistance ne sont mesurables que par des modifications de courant ou de
tension qu'elles entraînent dans un circuit alimenté par une source de tension extérieure (voir
le TP sur la thermistance avec acquisition de U et I par Généris).
Exemple : le capteur potentiométrique ( variation de résistance )
I. Simulation du capteur
Réaliser le circuit ci-dessous dans le logiciel de simulation.
Le composant utilisé s’appelle un potentiomètre et le point C que l’on peut déplacer
s’appelle le curseur : quel rapport voyez-vous entre ce montage et celui du diviseur
de tension ?
Ce composant est le capteur de base pour la mesure des positions ou des déplacements. En
effet l'objet dont on désire mesurer la position ou le déplacement est rendu solidaire
mécaniquement du curseur du potentiomètre rotatif ou linéaire. Ainsi la variation de

résistance entre le point curseur C et le point B est traduite par une variation de tension. (voir
les exemples au fond de la classe).
II. Application : oscillations d’un pendule élastique
1. Objectif :
Enregistrer les oscillations d’une masse suspendue à un ressort (déplacement de la
masse en fonction du temps).
Il faudra donc transformer le déplacement de la masse en une tension
électrique : c’est le rôle du capteur.
2. Matériel
Observer le matériel mis à votre disposition :
éprouvette,
solution conductrice de sulfate de cuivre,
 fils de cuivre partiellement dénudés
montage ci-dessous comportant un ressort, une masse marquée et un fil
de cuivre
3. Relation avec la simulation
Existe-t-il une relation entre la simulation étudiée précédemment et le montage
proposé ?
Soumettez vos idées et le schéma
correspondant au professeur
Après validation, compléter le schéma ci-
contre en l’annotant.
Indiquer les branchements électriques en
utilisant des couleurs.
Porter sur le schéma les points A, B et C
figurant sur la simulation.
Vous pourrez faire des mesures permettant
de vérifier vos hypothèses.

4. Etalonnage du capteur – fonction de transfert
Proposer une méthode d’étalonnage et la faire valider
Entrer les valeurs dans Généris et déterminer la fonction de transfert
(Utiliser le mode d’acquisition « échantillonné sur X »)
Paramétrage de Généris:
Fonction de transfert :
5. Enregistrement des oscillations
Utiliser une tension de 15V pour alimenter le montage
o Indiquer les réglages nécessaires
o paramétrage de Généris
o résultats observés :
allure de la courbe obtenue
période
pourquoi la courbe est-elle décalée par rapport au 0 volt ?
Utiliser la fonction de transfert précédente pour obtenir la représentation
du déplacement x de la masse par rapport à la position de repos appelée position
d’équilibre en fonction du temps
Oscillations centrées sur le potentiel 0 V
1. Définition du potentiel électrique
Un point A d’un circuit électrique est caractérisé par un certain état électrique défini par son
potentiel électrique noté VA.
Si la tension UAB mesurée entre deux points A et B est nulle, ces deux points sont dans le
même état électrique. Cet état est caractérisé par le même potentiel électrique : VA = VB.
Si la tension UAB mesurée entre deux points A et B est différente de zéro, ces deux points ont
des potentiels différents. La différence de potentiel (ddp) VA-VB est égale à la tension UAB
entre ces deux points.
UAB = VA-VB
Remarque : la notion de différence de potentiel est bien en accord avec le fait que la tension
est une grandeur algébrique et avec la loi d’additivité des tensions. En effet :

D’une part : UAB = VA- VB
UBA = VB-VA = -(VA-VB)
UBA = -UAB
D’autre part : UAB = VA-VB
UAB = (VA-VC) + (VC-VB)
UAB = UAC + UCB
2. Exercice d’application
Soit le montage suivant :
1. Calculer UAB .
Quels sont les potentiels des points D et A si le point B est pris comme référence (VB
= 0)?
Quels sont les potentiels des points A et B si le point D est pris comme référence?
2. Exprimer UCB = Uo en fonction de UAB, R1 et R2 puis vérifier que Uo= 7,5 V si R1 = R2 =
1000 
3. En déduire alors UCD. Représenter le voltmètre permettant de mesurer UCD.Si le point
D est pris comme référence des potentiels, quel est alors le potentiel du point C ?
4. Entre quelles valeurs varie Uo lorsqu’on déplace le curseur C ? En déduire l’intervalle
de variation de UCD.
5. Simuler ce montage et vérifier les valeurs des tensions calculées ci-dessus.
3. Réalisation expérimentale.