FSTM Dept. G.Electrique G.Electri que er 1 Décembre 2014
NOM :…………………………………………. PRENOM . …………………………………… Filière Filièr e : FI GET QCM Les Capteurs en Instrumentation Industrielle Durée : 15 mn
Exercice I : Cocher la ou les réponse(s) réponse(s) correcte(s). correcte( s). 1. Un thermocouple nécessite une alimentation génère une tension se comporte comme une résistance 2. AD590 est un circuit intégré qui délivre une tension proportionnelle à la temp. absolue un courant proportionnel à la temp. absolue un courant proportionnel à la temp. relative. 3. La diode polarisée en directe peut être utilisée en tant que capteur de température si la résistance mise en série est faible grande peu importe 4. La résistance mise en série avec la CTN sert pour amplifier le signal adapter le signal linéariser le signal 5. La cellule de charge utilisée pour la mesure du poids est formée de deux jauges de contraintes quatre jauges de contraint une seule jauge de contrainte 6. Le transmetteur de pression 4-20 mA/0-10 bar délivre un courant de 12 mA, pour une pression de 10 bar 4 bar 5 bar 7 Un capteur TOR de pression se comporte comme une jauge de contrainte sensible à la pression interrupteur commandé par une pression seuil un vérin double effet commandé par une pression 8. Un convertisseur convertisse ur courant courant pression se comporte comporte comme une électrovanne TOR commandée par le courant vanne motorisée commandée par le courant vanne motorisée commandée par la pression 9. Une vanne automatique sert à commander un piston suite à une variation de courant tension pression 10 Un manomètre à aiguille est basé sur une déformation de lame métallique tube en plastique tige métallique 11. Pour minimiser l’erreur entre la consigne et la pression relative réelle, dans une régulation régulation TOR, on on doit agir au niveau de la tension de commande du convertisseur courant pression I/P en: augmentant le pas de la tension de commande maintenant fixe la tension de commande commande diminuant le pas de la tension de commande
12 Un capteur inductif ne détectant que les métaux est basé sur: courants de Foucault génération de courants induits dans la cible métallique effet Hall 13 Un capteur ultrasonique permet de détecter : tous les matériaux. uniquement l’éponge. tous les matériaux sauf l’éponge. 14. Une fibre optique est constituée essentiellement de matériaux en cuivre verre PVC 15 Une fibre optique est constituée d’un cœur et d’une gaine dont les indices de réfraction sont calculés de telle manière à avoir dans le cœur une réfraction totale réflexion totale réflexion partielle 16 Un encodeur rotatif de fréquence f et qui génère 8 impulsions pour un tour de moteur. La vitesse en tr/mn du moteur est donnée par la relation : f/60 * 8 f/8 * 60 f * 8 * 60 17. Un encodeur délivrant deux signaux A et B déphasés de 90° permet de détecter le sens de rotation, en lui associant un conditionneur basé sur les Amplificateurs opérationnels bascules JK NE555 18 L’optocoupleur possède deux circuits, un comportant une diode, et l’autre un photoransistor. Les deux circuits sont totalement isolés connectées à la même masse connectées à la même tension de polarisation 19 Un capteur de gaz est basé sur la variation de la résistivité, suite à une variation de densité de gaz, dans un métal isolant semiconducteur 20. Un capteur d’humidité est basé sur la variation de la résistivité, suite à une variation du taux d’humidité HR, dans un métal isolant semiconducteur
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FI GET 2 1er Décembre 2014 Pr H. EL IDRISSI Examen Les Capteurs en Instrumentation Industrielle Durée : 2 heures
Exercice I On cherche à caractériser un thermocouple de type K, dont la force électromotrice de la jonction froide est donnée par le constructeur par rapport à une température de référence égale à 0 C. Le tableau suivant illustre les mesures du constructeur. Tc en °C 20 30 40 50 60 70 80 90 100 E en µV 798 1203 1611 2022 2436 2850 3266 3681 4095 En salle de travaux pratiques ( STP), la température ambiante est de 22°C, le millivoltmètre utilisé a une résolution d’un centième de millivolt. Le thermomètre utilisé est à mercure et une résolution de un degré celsius. Un groupe d’étudiants relève le tableau expérimental suivant : Tc en °C 20 30 40 50 60 70 80 90 E en mV 0.07 0.34 0.71 1.05 1.42 1.85 2.20 2.44 - Tracer sur le même papier millimétré la courbe constructeur et celle de la STP. - Expliquer le décalage des deux courbes. - Evaluer l’étendue de mesure en STP. - Evaluer la précision en % des mesures en STP. - Evaluer la sensibilité du constructeur et celle de la STP en µV/°C. - Evaluer l’erreur de non linéarité du constructeur et celle de la STP. - Evaluer la résolution du T.C. en °C - Conclure. Exercice II L’objectif de cet exercice est de compenser la soudure froide d’un Thermocouple, c'est-à-dire avoir une tension de sortie fonction de la température de référence t 0=0°C, et indépendante de la température ambiante ta. Pour ce faire, on considère le montage comportant un thermocouple formé par les métaux A et B ( X étant un métal quelconque), et une résistance métallique R(t) en platine Pt100 tel que R(t)=Ro*(1+ *t) Ω, où t est la température exprimée en °C.
On note : Ec=E tc/ta Ea=Eta/t0 Eo= E tc/t0 1. donner la relation liant Ec, Eo et Ea (avec démonstration). 2. donner l’expression de Vo en fonction de Vc(t) et la fem Ec générée par le TC. 3. A quelle condition doit satisfaire Vc pour que Vo soit proportionnelle à Eo. Exprimer cette condition en fonction du pouvoir thermoél ectrique θA/B en supposant que Ea est fonction linéaire de ta 4. donner l’expression générale de Vc(t). En déduire Vc(t) en fonction de Ro et , et les autres éléments du circuit. 5. On pose x=Ro* *ta, a=1/(Ro+R2-R1), b=1/(Ro+R2+R1), exprimer Vc(t) en fonction de E,a,b,x 6. Sachant qu’un développement du premier ordre de la fonction (1+ax)/(1+bx) est 1+x(a-b) pour x petit, chercher la fonction approchée de Vc(t) 7. Quelle est alors la condition sur pour satisfaire la condition de la compensation de la soudure froide déjà établie en (3).
