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Département de Physique Appliquée Faculté des Sciences et Techniques Université

Département de Physique Appliquée Faculté des Sciences et Techniques Université Hassan 1er T R A V A U X P R A T I Q U E S I N S T R U M E N T A T I O N & C A P T E U R S 2 Travail de préparation à faire avant chaque séance de TP 1ème séance Avant le démarrage de la première de la première séance des TP, chaque étudiant doit faire une recherche bibliographique sur les potentiomètres : - les différents types des potentiomètres (bobinés, à pistes, …) - les matériaux qui les constituent - … 2ème séance L’étude théorique doit être faite avant la séance ; tout étudiant ne l'ayant pas fait sera refoulé de la salle de TP. 3 E T U D E D E L A M E S U R E D E P O S I T I O N L I N É A I R E O U A N G U L A I R E P O U R L E S C A P T E U R S À R É S I S T A N C E 4 I . V A R I A T I O N D E L A T E N S I O N D E S O R T I E A V E C R É G L A G E D ’ U N C A P T E U R D E P O S I T I O N À R É S I S T A N C E Connecter le circuit comme indiqué à la figure I.1 en employant uniquement la résistance 100 k et le voltmètre numérique branché sur la fiche de sortie B. Figure 1 - Avant de mettre le banc sous tension, régler la commande de la résistance sur 1, comme indiqué dans la figure 1 puis noter la tension de sortie : o i) Le voltmètre numérique étant seul connecté, o ii) Le voltmètre à cadre mobile étant seul connecté, o iii) Les deux voltmètres étant connectés simultanément. - Noter les valeurs dans la table 1 et répéter la procédure pour chaque réglage de la commande, de 2 à 10. Résistance Réglage de commande 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Rotative à piste de carbone 100 k Tension de sortie Volt. numérique Volt. cadre mobile Num. & Cadre mob. Num. C. Mob. Table 1 - Etudier les résultats obtenus. - Expliquer pourquoi la tension obtenue avec le voltmètre numérique seul sera plus grande que celle obtenue avec le voltmètre à cadre mobile seul ? - Avec les voltmètres numérique et à cadre mobile connectés simultanément, les résultats seront sensiblement les mêmes et devront correspondre à ceux obtenus avec le voltmètre à cadre mobile. Pourquoi ? - Déterminer la résistance interne du voltmètre à cadre mobile ? - Quelle doit être la valeur de la résistance interne du voltmètre numérique ? Répéter la procédure en utilisant la résistance bobinée 10 k. Pour quelle raison, l’effet de charge du voltmètre à cadre mobile est moins prononcé dans ce cas ? 5 I I . E F F E T D E L A M I S E E N C H A R G E D ’ U N C I R C U I T S U R L A T E N S I O N D E S O R T I E P O U R U N C A P T E U R D E P O S I T I O N À R É S I S T A N C E . 1. Connecter le circuit comme indiqué à la figure 2. Le voltmètre numérique est branché mais la résistance 100 k est débranchée du circuit. De la sorte, dans le montage, le capteur de position à résistance n’est pas en charge. Figure 2 2. Mettre le circuit sous tension et régler la commande rotative de la résistance 10 k de façon à obtenir une tension de sortie de 6V. Ne pas modifier le réglage durant cet exercice. 3. Régler sur 10 la résistance de 100 k et connecter comme indiquer sur la figure 2. Diminuer par étapes son réglage en notant chaque fois la tension de sortie dans la table 2. Réglage 100 k c. o 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 Tension de sortie (V) Résis. De charge en k ∞ Table 2 4. Déconnecter maintenant la résistance de charge 100 k et connecter le voltmètre à cadre mobile comme charge. Noter la valeur afficher par le voltmètre numérique. VN = ……….. Etudier les résultats et déterminer la résistance interne du voltmètre à cadre mobile. 6 5. Réaliser le montage de la figure 3. Figure 3 Noter les valeurs des tensions affichées par les deux voltmètres. .; .......... .......... ...; .......... .......... .   M C N V V Que peut – on conclure ? 7 E T U D E D E S A P P L I C A T I O N S D U P O N T D E W H E A T S T O N E E T D E L A M É T H O D E D E C O M P E N S A T I O N 8 La figure 5 représente un circuit élémentaire à pont de Wheatstone, constitué de 4 résistances et d’un galvanomètre. Le circuit est alimenté par une source de courant continue. R1, R2 et R3 sont des résistances à tolérance faibles (précises). La résistance R3 est variable et calibrée sur toute sa plage. La résistance R4 est la résistance inconnue (capteur) dont on mesure sa valeur. Pendant la mesure, on règle R3 jusqu'à ce que le courant ne passe plus dans le circuit du galvanomètre, c'est-à-dire que celui-ci affiche une intensité nulle. Dans ces conditions, le pont est dit "équilibré". D'où le terme "équilibre à zéro". A partir des valeurs connues de R1, R2 et R3 en équilibre, on peut calculer la valeur de R4 de la manière suivante : 3 2 4 1 R R R R    Figure 5 La figure 6 représente le pont de Wheatstone fourni avec le bac DIGIAC 1750. Il possède un potentiomètre 10 tours remplissant les fonctions des résistances R1 et R3 dans le circuit à pont de Wheatstone de la figure 5. Une résistance R2 de 12 K et une résistance inconnue R4 y sont fournies, ainsi qu’un commutateur permettant d’ouvrir de la résistance inconnue et de mesurer d’autres résistances inconnues pouvant être raccordées entre la fiche C et la connexion 0V. Une tension de référence de 1V est disponible à la fiche B. La résistance 10 tours a une valeur de 10 k avec un défaut de linéarité maximal de 0,25%. Le cadran de réglage fin est calibré de 0 à 100 par pas de 2 et le cadran de réglage grossier est calibré de 0 à 10. Ceci permet d'obtenir des lectures avec une résolution de 1, soit une résolution de 10. Le voltmètre à cadre mobile peut être employé comme indicateur à zéro central, mais, comme il est utilisé comme voltmètre 10V, sa sensibilité est insuffisante pour être directement utilisé comme galvanomètre. Nous pouvons contourner ce problème en utilisant un amplificateur différentiel, suivi d'un amplificateur de courant continu à haut gain, l'amplificateur #1 ou #2, pour alimenter le voltmètre. 9 Figure 6 I . M E S U R E D E R É S I S T A N C E A U M O Y E N D ’ U N C I R C U I T D E P O N T D E W H E A T S T O N E Figure 7 Il faut d'abord installer la configuration d'amplification et de mesure du galvanomètre sensible de façon à ce que, en condition d'amplification maximale, une entrée à zéro produise une sortie à zéro. Connecter le voltmètre et les amplificateurs comme indiqué, mais en court-circuitant les entrées + & - de l'amplificateur différentiel au moyen d'un conducteur de manière à avoir une entrée nulle. Positionner le réglage grossier de gain de l'amplificateur #1 sur 10 et le réglage fin sur 1,0. Mettre sous tension et régler I'offset de sorte que le voltmètre à cadre mobile affiche approximativement zéro. Positionner ensuite le réglage grossier sur 100 et réajuster I'offset jusqu'à obtention d'une sortie parfaitement nulle. Remarques : 1) Vous constaterez que ce réglage est très sensible. C'est pourquoi nous avons du d'abord effectuer un réglage avec un gain à 10. 2) Il est possible d'avoir à réajuster le réglage d'offset, la température du banc variant en cours d'utilisation. Il est conseillé d'employer la procédure ci-dessus pour contrôle et réajustement à intervalles réguliers. 10 M E S U R E D E R É uploads/Industriel/ polycope-tp-capteurs-eea-2021.pdf