TD1 Capteurs [PDF]

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TD1 - Capteurs et Acquisition de Données – M1 – Génie mécanique Exercice 1 Un transmetteur de pression relative est de classe d’exactitude C1 = 0.5. Le signal de mesure est un courant normalisé de 4 à 20 mA. L’étendue de mesure du transmetteur est réglable de 0 à 50 hPa jusqu’à 0 à 700 hPa avec un décalage de zéro Dz réglable de 0 à 100 hPa. On désire une étendue de mesure EM = 300 hPa et un décalage de zéro Dz = 80 hPa. 1. Tracez la caractéristique statique de ce transmetteur en indiquant EM et Dz. 2. Le décalage Dz est-il positif ou négatif ? 3. Déterminez la rangeabilité R de ce transmetteur. 4. Quelle est la sensibilité Se réglée sur ce transmetteur ? 5. Déterminez l’erreur maximale maxi pour une pression P = 190hPa. Exercice 2 Soit le circuit suivant mesurant une différence de pression atmosphérique par rapport à 1013 mb (pression moyenne) avec une sensibilité de 1mV/mb (tableau ci-dessous) :

E est une source de tension continue fixe; v est la tension à en sortie du pont (image de la pression); R0 sont des résistances ajustables réglées à l'identique; R représente le capteur résistif linéaire de caractéristiques définies ci-dessous:

1. Exprimez la tension v en fonction de E; R0 et R. 2. Montrer qu’à l’équilibre du pont (lorsque v = 0 V), on a : R = R0. 3. En utilisant le tableau caractérisant le capteur résistif, exprimer R en fonction de P. Déterminer alors la valeur des résistances réglables R0. 4. Exprimer v en fonction de E et P. La relation "v fonction de E et P" est-elle linéaire? 5. En prenant E = 12V, calculer les valeurs respectives de v pour P = 900mb et P = 1100mb. Calculer les erreurs relatives pour les deux valeurs de v calculées précédemment.

Problème 1 On étudie dans ce problème un débitmètre électromagnétique de type Promag 50H Endress+Hauser ; la mesure du débit prévue est comprise entre 4 et 10 m3/h. Le constructeur du débitmètre donne les caractéristiques suivantes : Grandeur de mesure : Vitesse d'écoulement v Etendue de mesure : v = 0.01 - 10 m.s-1 Sortie courant : 4 - 20 mA ; résistance de charge < 700 . Le capteur est inséré le long d’une conduite PVC de refoulement, son orifice est de section égale à celle de la conduite, à savoir qu'il a un diamètre intérieur D = 50 mm. Le débitmètre renvoie l'information "débit Q" sur une sortie 4 - 20 mA. Cette information sera ensuite récupérée par une entrée

analogique

d'une

automate

après

conversion en une tension VQ comprise entre 0 et 10 V, conformément à la figure ci-contre. Le convertisseur 4 - 20 mA / 0 - 10 V a une impédance d'entrée Ze = 500 . 1. Déterminer la plage de débit mesurable par l'appareil et justifier son choix. 2. Calculer la tension maximale fournie par la sortie 4 - 20 mA du débitmètre. Cette valeur est-elle compatible avec les spécifications du constructeur du débitmètre données cidessus ? 3. Calculer le facteur KD tel que VQ = KD.Q, sachant que le débitmètre peut renvoyer une valeur de Q au maximum égale à 70 m3.h-1. Préciser son unité.

Problème 2 Dans ce problème, on décide de mesurer des éclairements  en utilisant un photocapteur délivrant une tension U (). C’est un capteur linéaire du 1er ordre, de constante de temps  , de sensibilité S = 0,1V /(W /m2). Dans l’obscurité, le capteur a pour tension de sortie U=0 V (pas d'offset). On soumet ce photocapteur à un échelon d’éclairement 12. La courbe de réponse du capteur est donnée ci-dessous:

Déduire de cette courbe : 1. la valeur de l'éclairement initial 1 et de l'éclairement final 2. 2. la constante de temps  du capteur. 3. On soumet cette fois-ci le capteur à l'éclairement 2 pendant une durée T (créneau de largeur T). a. Pour T=20ms puis T=0,5ms, déterminer graphiquement la réponse du capteur à la fin du créneau. b. Vérifiez théoriquement ces valeurs. 4. Le photocapteur commande la fermeture d'un relais. On suppose que le relais a une constante de temps très inférieure à celle du photocapteur; son seuil de basculement est UR=0,95V. A t=0, l'éclairement passe de 0 à 3 tel que U (3)=1V. a. Au bout de combien de temps le relais basculera-t-il ? b. Si on suppose que l'éclairement final disparaît à l'instant t=3 , quelle est la durée de basculement du relais ? 5. On superpose un éclairement ambiant A tel que U(A)=0,2V. L'éclairement final est 3+A. a. Quel sera l'instant d'enclenchement du relais ? b. Si on suppose que l'éclairement final disparaît à l'instant t=3 , quelle est la durée de basculement du relais ?