T°STI2D-ITEC 2015/ 2016 CONTEXTE: → Lors d`un bain

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T°STI2D-ITEC
PHYSIQUE
PREMIERE PARTIE : « HABITAT »
TP SUR LE CHAPITRE 6 « DES CAPTEURS AUX DETECTEURS  LA DOMOTIQUE DANS L’HABITAT »
COMPETENCES EXIGIBLES OFFICIELLES
 Préciser les grandeurs d’entrée et de sortie
ainsi que le phénomène physique auquel la
grandeur d’entrée est sensible.
 Mettre en œuvre expérimentalement une
chaîne de mesure simple utilisée en
communication dans l’habitat ou dans des
locaux professionnels.
2015 / 2016
COMPETENCES DE LA DEMARCHE SCIENTIFIQUE MISES EN JEU AVEC LES PRINCIPALES CAPACITES ET ATTITUDES ASSOCIEES
APP
Mobiliser ses connaissances.
Exploiter ses connaissances et des informations extraites.
ANA
Proposer un protocole expérimental permettant de répondre à une problématique.
Justifier des réponses.
Suivre, respecter, réaliser une suite de consignes données au cours d’un protocole expérimental.
REA
Mettre en œuvre un protocole imaginé.
VAL
Valider une proposition de montage.
COM
Rédiger à l’écrit un compte-rendu.
Travailler efficacement seul ou en équipe avec discernement et responsabilité.
AUT
Prendre des initiatives.
Mobiliser sa curiosité et /ou sa créativité.
DETECTEUR DE TEMPERATURE D’UN BAIN-MARIE (OU COMMENT ALERTER LE CUISINIER LORSQUE LE BAIN-MARIE A ATTEINT LA BONNE TEMPERATURE ?)
CONTEXTE :
 Lors d’un bain-marie thermostaté, un témoin lumineux indique
que l’eau a atteint la bonne température : 45°C pour faire fondre du
chocolat au lait dans les meilleures conditions par exemple !
 Les objectifs du TP sont :
- d’étudier et de comprendre le fonctionnement des différents éléments constitutifs d’un détecteur de
température ;
- de réaliser in fine un détecteur permettant d’avoir un témoin lumineux qui s’allume lorsque la
température de l’eau atteint 45°C.
DOCUMENT MIS A VOTRE DISPOSITION : L’AMPLIFICATEUR EN REGIME SATURE
 Symbole :
 Description : Composant électronique actif faisant partie de la famille des circuits intégrés, il est composé entre autres de
conducteurs ohmiques et de transistors.
 Alimentation : Puisqu’actif, il doit être alimenté en + 14 V /  14 V pour fonctionner correctement. Cette alimentation n’est que
très rarement représentée, elle est sous-entendue.
 Tensions de sortie USM en fonction des tensions d’entrées :
 Si UE+M > UE-M alors USM  13 V ;
 Si UE+M < UE-M alors USM   13 V.
TRAVAIL A EFFECTUER :
1) ETUDIER LA THERMISTANCE C.T.N.
  Dans un bécher contenant de l’eau à environ 80°C, y mettre :
 un tube à essais contenant une thermistance C.T.N. (voir symbole normalisé dans le cadre ci-contre),
conservée dans de l’huile et reliée à un ohmmètre ;
 un thermomètre.
  Mesurer la résistance R de la thermistance C.T.N. pour des valeurs de la température  de l’eau (que l’on supposera être celle
de la thermistance) se refroidissant de 70°C à 10°C, et ce par pas d’environ 5°C. On regroupera les résultats des mesures dans les
tableaux ci-dessous.
θ (°C)
R (Ω)
θ (°C)
R (Ω)
 Questions :
Q1)  Tracer sur papier millimétré la représentation graphique de R = f ().
Q2) La thermistance C.T.N. est un capteur.
Q2a)  Quelle est la grandeur d’entrée de ce capteur ? Quelle est la grandeur de sortie de ca capteur ?
Q2b)  Est-ce un capteur passif ou actif ? Justifier.
Q2c)  C.T.N. signifie Coefficient de Température Négatif. Justifier cette appellation donnée à ce type de thermistance.
Q2d)  Qu’est-ce qu’une thermistance C.T.P. ? Quel est son symbole normalisé ?
Q2e)  Déterminer, à l’aide de la caractéristique, la résistance R de la thermistance C.T.N. pour une température θ = 45°C.
Q2f)  La sensibilité S de la thermistance C.T.N. est S =
ΔR
où ΔR est la variation de résistance induite par la variation de
Δθ
température Δθ. Evaluer la sensibilité S de la thermistance C.T.N. pour une variation de Δθ = 10 °C autour de la
température de 45°C, sans oublier de préciser son unité.
2) REALISER LE DETECTEUR DE TEMPERATURE A L’AIDE DE LA THERMISTANCE C.T.N. ET DE L’AMPLIFICATEUR EN REGIME SATURE.
  Réaliser le circuit ci-dessous où R1 est à peu près égale la valeur de la résistance de la C.T.N. lorsque θ = 45 °C (voir réponse
Q2e)) :
  Mesurer les tensions UAM et UBM dans les deux cas ci-dessous :
Conditions de température pour la
thermistance C.T.N.
Thermistance C.T.N. dans l’eau
« froide » (θ < 45 °C)
Thermistance C.T.N. dans l’eau
chaude » (θ > 45 °C)
Tension UAM
Tension UBM
 Questions :
Q3)  En supposant que R1 soit exactement égale à la valeur de la résistance de la C.T.N. lorsque θ = 45 °C, pour quelle valeur
de température θ a-t-on alors UAM = UBM ?
Q4)  En utilisant le document mis à disposition, expliquer comment relier le montage précédent au montage comparateur
muni d’une DEL, sachant :
 que la DEL ne fonctionne que si la tension USM est positive ;
 que l’on désire réaliser un détecteur de température permettant d’avoir son témoin lumineux, ici la DEL, qui ne s’allume
que si la température de l’eau atteint et dépasse θ = 45°C.
(On dessinera les fils sur le schéma ci-dessous puis on réalisera le montage pour vérifier son bon fonctionnement)
Q5)  Dans le montage proposé, qui est :
 Le capteur ?
 L’étage électronique (ou conditionneur de signal) associé au capteur ?
 L’actionneur ?
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