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RAPPORT DU TP CAPTEURS ET INSTRUMENTATION Realisé par : Encadré par: NOUARI ACH

RAPPORT DU TP CAPTEURS ET INSTRUMENTATION Realisé par : Encadré par: NOUARI ACHRAF Mr M.GUERBAOUI ELGHAZOUANI HOUDA OUHARI ABDELALI Page 1 I- GÉNÉRALITÉS Dans de nombreux domaines (industrie, recherche scientifique, services, loisirs ...), on a besoin de contrôler de nombreux paramètres physiques (température, force, position, vitesse, luminosité, ...). Le capteur est l'élément indispensable à la mesure de ces grandeurs physiques. 1- Définitions Capteur : Un capteur est un organe de prélèvement d'information qui élabore à partir d'une grandeur physique, une autre grandeur physique de nature différente (très souvent électrique). Cette grandeur représentative de la grandeur prélevée est utilisable à des fins de mesure ou de commande. Etendue de mesure : Valeurs extrêmes pouvant être mesurée par le capteur. Résolution : Page 2 Plus petite variation de grandeur mesurable par le capteur. Sensibilité : Variation du signal de sortie par rapport à la variation du signal d'entrée. Exemple : Le capteur de température LM35 a une sensibilité de 10mV/ °C. Précision : Aptitude du capteur à donner une mesure proche de la valeur vraie. Rapidité : Temps de réaction du capteur. La rapidité est liée à la bande passante. 2- Éléments de métrologie (définitions) Le mesurage : C'est l'ensemble des opérations ayant pour but de déterminer une valeur d'une grandeur. La mesure (x) : C'est l'évaluation d'une grandeur par comparaison avec une autre grandeur de même nature prise pour unité. Exemple : 2 mètres, 400 grammes, 6 secondes. La grandeur (X) : Page 3 Paramètre qui doit être contrôlé lors de l'élaboration d'un produit ou de son transfert. Exemple : pression, température, niveau. On effectue des mesures pour connaître la valeur instantanée et l'évolution de certaines grandeurs. Renseignements sur l'état et l'évolution d'un phénomène physique, chimique, industriel. L'incertitude (dx) : Le résultat de la mesure x d'une grandeur X n'est pas complètement défini par un seul nombre. Il faut au moins la caractériser par un couple (x, dx) et une unité de mesure. dx est l'incertitude sur x. Les incertitudes proviennent des différentes erreurs liées à la mesure. Ainsi, on a : x-dx < X < x+dx Exemple : 3 cm ±10%, ou 3 cm ± 3 mm. Erreur absolue (e) : Résultat d'un mesurage moins la valeur vraie du mesurande. Une erreur absolue s'exprime dans l'unité de la mesure. e = x - X Exemple : Une erreur de 10 cm sur une mesure de distance. Erreur relative (er) : Rapport de l'erreur de mesure à une valeur vraie de mesurande. Une erreur relative s'exprime généralement en pourcentage de la grandeur mesurée. er = e/X ; er% = 100 er Exemple : Une erreur de 10 % sur une mesure de distance (10 % de la distance réelle). Page 4 I - Capteur de Temperature LM35 1. Présentation du capteur LM35 Le circuit LM35 est un capteur analogique de température. Le capteur de température LM35 est capable de mesurer des températures allant de -55°C à +150°C avec une précision de de ±0,5°C. 2. Caracteristiques de la LM35 La température mesurée par le capteur est donnée par la relation : T = Vs/10 avec : T : Température [°C] Vs : Tension de sortie [mV] Page 5 3. Partie pratique Sur ISIS Code Arduino ANALOG IN ATMEGA328P-PU 1121 Reset BTN ON www.TheEngineeringProjects.com PD0/RXD PD1/TXD PD2/INT0 ~ PD3/INT1/OC2B PD4/T0/XCK ~ PD5/T1/OC0B ~ PD7/AIN1 PC5/ADC5/SCL PC4/ADC4/SDA PC3/ADC3 PC2/ADC2 PC1/ADC1 PC0/ADC0 RESET PB0/ICP1/CLKO ~ PB1/OC1A ~ PB2/OC1B ~ PB3/MOSI/OC2A PD7/AIN1 PB4/MISO PB5/SCK AREF 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A5 A4 A3 A2 A1 A0 ARD1 ARDUINO UNO U1(+VS) D7 14 D6 13 D5 12 D4 11 D3 10 D2 9 D1 8 D0 7 E 6 RW 5 RS 4 VSS 1 VDD 2 VEE 3 LCD1 LM016L 27.0 3 1 VOUT 2 U1 LM35 Page 6 Pour la réalité On utilise le moniteur que l’arduino fourni pour mesurer les différentes valeurs de temperature et tension. Tension(V) 0,2 0,27 0.28 0,28 0,29 0,31 0,32 0,33 0,34 Temperature( ̊C) 20,04 26,88 27,86 28,35 29,33 30,79 31,77 33,24 33,72 La courbe d’etalonage s’ecrit sous la forme T=a.V+b On determine les coefficients a et b par la methode des moindres carrées On obtient T( ̊C) = 41.88*V +13.19 Page 7 Courbe d’etalonnage Tension(V) Temperature( C) Page 8 Capteur de Temperature Pt100 I - Introduction La sonde Pt 100 est un capteur de température qui est utilisé dans le domaine industriel (agroalimentaire, chimie, raffinerie…). Ce capteur est constitué d’une résistance en Platine. La valeur initiale du Pt100 est de 100 ohms correspondant à une température de 0°C. II - Principe de mesure : relation Résistante / Température RT / R0 = 1 + AT Avec, RT = résistance du thermomètre à la température T. R0 = résistance du thermomètre à 0°C. T= la température en °C. A = 3.9083*10-3. III - Exemple d'application industrielle Dans une firme agroalimentaire, il faut pasteuriser le lait à une température donnée. Le capteur Pt100 permet donc de définir cette température. La température varie de 70 à 85°C. Le principe de la mesure est le même que celui de l'expérience précédente. Page 9 IV - Lexique  Résistivité : elle se note rhô. C’est la résistance d’un conducteur.  Thermométrie : c’est le domaine physique concernant la mesure de température.  Thermocycleur : c’est un appareil qui est muni d'un bloc thermique avec des ‘trous / puits’, où l'on peut insérer des tubes que l'on désire chauffer et refroidir. Pt100 3 fils Page 10 Schema du Montage ANALOG IN ATMEGA328P-PU 1121 Reset BTN ON www.TheEngineeringProjects.com PD0/RXD PD1/TXD PD2/INT0 ~ PD3/INT1/OC2B PD4/T0/XCK ~ PD5/T1/OC0B ~ PD7/AIN1 PC5/ADC5/SCL PC4/ADC4/SDA PC3/ADC3 PC2/ADC2 PC1/ADC1 PC0/ADC0 RESET PB0/ICP1/CLKO ~ PB1/OC1A ~ PB2/OC1B ~ PB3/MOSI/OC2A PD7/AIN1 PB4/MISO PB5/SCK AREF 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 A5 A4 A3 A2 A1 A0 ARD1 ARDUINO UNO Vcc R 4.7k Sur ISIS Pt100 Page 11 Code Arduino Pour la réalité Page 12 On prend une chaine de mesure limitée La courbe d’etalonage s’ecrit sous la forme T=a.R+b On determine les coefficients a et b par la methode des moindres carrées On obtient T( ̊C) = 2.63*R - 263. On obtientce qui donne l’equation   T R R 3 0 10 . 8 , 3 1    avec R0 =100 ,Qui est tres proche de la theorie Resistance(Ω) 109.5 109.92 110.1 110.9 111.7 112.4 113.2 Temperature( ̊C) 24.3 25.44 26 28 30.13 32.06 34 Page 13 Courbe d’etalonnage Resistance( ohm ) Temperature( C) Page 14 CONCLUSION Les capteurs nous permettent d'analyser un source analogique et de nous la transmettre électrique en état numérique. Cela nous permet d'analyser l'énergie( température, humidité…) et de pouvoir manipulé les données. Il y a plusieurs capteurs de températures pouvant être utilise pour différents chose. Certaine pouvant analyser des valeurs du quotidien, d'autre utiliser seulement pour de grande valeur ou encore de la variation. uploads/Sante/ rapport-du-tp.pdf