Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

PFE : Thermomètre digital à base de Pic FSTE LST SI Sommaire INTRODUCTION GENER

PFE : Thermomètre digital à base de Pic FSTE LST SI Sommaire INTRODUCTION GENERALE...................................................................................3 Chapitre I Thermométrie et Capteurs de température............................................4 I. Thermométrie :............................................................................................................5 I.1. Echelle de température :......................................................................................5 1.2. Thermomètres à dilatation :.................................................................................5 1.2.1. Thermomètres à dilatation de liquide :........................................................5 1.2.2. Thermomètres à dilatation de gaz :..............................................................6 1.2.3. Thermomètres à dilatation de solide :.........................................................7 II. Capteurs de température :..........................................................................................7 II.1. Définition :..........................................................................................................7 II.2. Types de capteurs :.............................................................................................7 II. 2.1. Capteurs à résistance et à thermistance :....................................................8 II. 2.2. Thermocouple :...........................................................................................9 II. 2.3 Les pyromètres optiques :..........................................................................10 II. 2.4 .Capteur électronique :...............................................................................11 II. 2.5. Capteur numérique :.................................................................................12 Chapitre II Description et mise en œuvre d’un pic................................................13 I. Définition d’un PIC : (Programmable Interface Controler) :...............................14 II. Les différentes familles des PIC :........................................................................14 III. Identification d’un PIC :....................................................................................14 IV. Architecture interne du PIC 16F628A :............................................................15 V. Organisation de la mémoire :...............................................................................16 VI. Les ports d’entrées/sorties:................................................................................17 VII. Mémoire donnée (Registres) :...........................................................................18 VIII. Périphériques :...............................................................................................20 IX. Configuration de l’horloge :..............................................................................23 Chapitre III Réalisation du thermomètre numérique...........................................25 I. Description des composants de la carte...............................................................26 1. Capteur DS1620 :..............................................................................................26 2. Afficheur LCD alphanumérique 2x16 :...........................................................29 3. Le Régulateur 7805:.........................................................................................34 4. Le Microcontrôleur PIC :..................................................................................34 II. Programmation du PIC et liaison série:..............................................................34 1. Programmation :................................................................................................34 2. Organigramme du programme :.......................................................................37 III. Validation de l’application :..............................................................................38 Conclusion :.................................................................................................................41 BIBLIOGRAPHIE :.....................................................................................................42 ANNEXES :.................................................................................................................43 2010/2011 Page 1 PFE : Thermomètre digital à base de Pic FSTE LST SI INTRODUCTION GENERALE La température est une grandeur physique délicate à mesurer avec précision. En effet, à travers les époques des travaux ont été entrepris dans le but de rendre plus fiable la mesure de ce paramètre. Ainsi, le dispositif ou l’appareil qui permet l’acquisition de cette donnée est le thermomètre, bien évidemment lui aussi à évoluer depuis le premier modèle inventé par Santorio de Padoue en 1612 : le thermoscope. Dans la vie courante, elle est reliée à la sensation de chaud et de froid, provenant du transfert de chaleur entre le corps humain et son environnement. En physique, c’est une fonction croissante du degré d’agitation thermique des particules d’après la notion de cinétique des gaz. Par ailleurs, la connaissance de cette grandeur est primordiale dans la société d’aujourd’hui puisqu’elle constitue une donnée importante dans plusieurs processus industriels et de laboratoire. Plusieurs techniques existent également mais dans le cas de notre projet il s’agira de la mesurer de façon électrique à l’aide d’un capteur. Il est donc question de concevoir un thermomètre numérique à base de PIC 16F628A qui utilise un capteur de température numérique (DS1620). Les calculs et la conversion nécessaires sont confiés au Microcontrôleur et l’affichage sur écran LCD. Le travail présenté au cours de ce projet est organisé de la manière suivante : Dans le premier chapitre, nous nous proposons des généralités sur la thermométrie, ensuite dans la deuxième partie nous présentons des généralités sur les PICs, en particulier le 16F628A. Enfin, nous allons présenter les étapes de simulation et de réalisation pratique du circuit de thermomètre numérique. 2010/2011 Page 2 PFE : Thermomètre digital à base de Pic FSTE LST SI Chapitre I Thermométrie et Capteurs de température 2010/2011 Page 3 PFE : Thermomètre digital à base de Pic FSTE LST SI I. Thermométrie : La thermométrie est la physique qui concerne la mesure de la température. Celle-ci étant l’une des grandeurs physiques difficile à mesurer avec précision de façon rigoureuse, pour deux raisons : - Il faut définir le système dont on mesure la température. - Le concept de température ou même sa définition et son échelle nécessitent la connaissance d’un certain nombre des concepts thermodynamiques. I.1. Echelle de température : Comme la température dépend du phénomène choisi (dilatation d'un fluide) pour constituer le thermomètre étalon, on utilise de préférence l'échelle Celsius, définie à partir de l'échelle Kelvin par : Le Zéro absolu correspondrait à la limite à une absence totale d’agitation microscopique, on peut jamais l’atteindre, c’est donc pour cela que le Kelvin est l’unité permettant de définir une échelle absolue des températures. Le thermomètre est donc le dispositif qui permet de mesurer la température et d’en fournir sa valeur. En effet, il existe plusieurs types de thermomètres et diverses techniques d’acquérir la valeur de la température. 1.2. Thermomètres à dilatation : C’est la dilatation des corps qui sera le phénomène image de la grandeur thermométrique. En effet, on remarque que le volume d’un corps augmente en général, lorsque sa température s’élève. Ce phénomène se retrouve de façon analogue, mais avec une ampleur différente pour les liquides, les gaz et les solides. D'où les trois types de thermomètres à dilatation. 1.2.1. Thermomètres à dilatation de liquide : Constitué d’un capillaire de section faible et régulière se terminant par une ampoule de sécurité (figure 1). 2010/2011 Page 4 PFE : Thermomètre digital à base de Pic FSTE LST SI Figure 1 : Thermomètre à dilatation du liquide Loi de variation de volume du liquide en fonction de la température est donnée par : V=V0 (1+α.) (1) Avec :  Vo : volume du liquide à 0 °C ;  V : volume de liquide à  °C ;  α : coefficient de dilatation du liquide en °C-1. IL y a plusieurs types de liquides thermométriques comme le montre le tableau ci- après : Liquide Domaine d’emploi (°C) Coefficient de dilatation (°C-1) Alcool éthylique -110 à 100 1,17 Toluène -90 à 100 1,03 Mercure -38 à +650 0,182 1.2.2. Thermomètres à dilatation de gaz : Sous l’effet de la température du milieu (gaz parfait ; PV=RnT) dans lequel la sonde est placée, la pression du gaz va changer, ce qui modifiera l’équilibre de l’extrémité libre du tube de Bourdon (figure 2). Ainsi, la variation de pression se traduit par un mouvement rotatif de l’index indicateur qui se déplace devant un cadran portant des graduations thermométriques. 2010/2011 Page 5 PFE : Thermomètre digital à base de Pic FSTE LST SI Figure 2 : Thermomètre à gaz 1.2.3. Thermomètres à dilatation de solide : Dans ce cas la mesure de température repose sur un phénomène d’expansion thermique. Lorsqu'une tige métallique est portée à la température  sa longueur varie. La relation entre sa longueur L et  est donnée par : L=L0 (1+ α.) (2) Avec :  L la longueur de la tige à la température  ;  Lo la longueur de la tige à 0 °C ;   la température en °C ;  α le coefficient de dilatation linéaire du métal. II. Capteurs de température : Nous venons de signaler qu’il était difficile de mesurer la température de façon rigoureuse avec précision. Ainsi, la sensibilité des matériaux utilisés par les thermomètres précédemment cités offrait moins de précision. Donc, pour cela il a fallu mettre au point d’autres techniques afin de gagner en efficacité. Parmi les différentes façons de mesurer la température, nous pouvons citer la méthode électrique. Celle-ci a été mise au point pour remédier aux insuffisances que présentaient les premiers thermomètres. II.1. Définition : Un capteur de température est un dispositif qui permet de transformer des variations de la température en variation d’un signal électrique. Il en résulte donc un signal électrique qui nous donne une information sur la température. II.2. Types de capteurs : En se basant sur la variation thermique de la valeur d’une résistance, sur l’effet Seebeck (voir ci-dessous) ou sur la sensibilité thermique de la fréquence d’oscillation d’un quartz. 2010/2011 Page 6 PFE : Thermomètre digital à base de Pic FSTE LST SI II. 2.1. Capteurs à résistance et à thermistance : Le fonctionnement des thermomètres à résistance et thermistances est basé sur un même phénomène physique, à savoir la variation de la résistance électrique d'un conducteur avec la température. a- Capteur à résistance : D’une façon générale la résistivité d’un métal ou d’un alliage dépend de la température : ρ=ρ0 (1+α(T-T0)) (3) ρ0 : Résistivité du matériau α : Sensibilité thermique. α= ((1/R) (dR/dT)) Lorsque la température varie on a : R = R0 (1 + a  + b 2 + c 3 + …) (4) Plus connue pour nous comme : R = R0 (1 + a  ) (5) Avec : •  la température en °C ; • R0 la résistance à 0 °C ; • a, b et c des coefficients positifs, spécifiques au matériau Le matériau le plus utilisé est la platine, à titre d’exemple on a la sonde Pt100 qui a une résistance de 100 Ohms(Ω) pour une température de 0°C. Figure 3 : Sonde PT100 b- Capteur à thermistance : Une thermistance est un agglomérat d'oxydes métalliques frittés, c'est-à-dire rendus compacts par haute pression exercée à température élevée, de l'ordre de 150 bars et 1000 °C. Il existe deux types de thermistances : les CTNs à coefficient de température négatif et les CTPs à coefficient de température positif. La loi de variation est de la forme : b R ae = (6) a et b sont deux paramètres de la thermistance. 2010/2011 Page 7 PFE : Thermomètre digital à base de Pic FSTE LST SI Comparaison avec un thermomètre uploads/Philosophie/ thermometre-numerique-a-base-de-pic.pdf