Conditionnement Électronique des Capteurs

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Questions and Answers

Que représente ΔVm dans le conditionnement pontentiométrique?

La tension de repos Vm0.

La tension maximale du circuit.

La résistance interne du capteur.

La variation de tension due au mesurande. (correct)

À quoi est indépendant la tension V(m) selon la chaîne de mesure?

De la source de courant.

De la résistance de charge RL. (correct)

De la valeur choisie pour R.

Des capteurs passifs.

Quelle condition maximise la sortie pour un capteur actif?

Quand ZG est nul.

Quand Zk est égal à ZC0. (correct)

Quand Zk est supérieur à ZC0.

Quand ZC0 est positif.

Quelle formule représente le comportement d'un convertisseur 'charge-tension' dans le domaine fréquentiel?

$V(m) = -\frac{Q}{C}$. Signup and view all the answers

Qu'arrive-t-il à V(m) si la fréquence de Q(t) est largement supérieure à fc?

V(m) est égale à $-\frac{Q}{C}$. Signup and view all the answers

Quel est le premier élément à prendre en compte dans l'organisation d'une étude ?

Besoin Signup and view all the answers

Qu'est-ce qui est essentiel dans l'élaboration du cahier des charges ?

Le bruit admissible Signup and view all the answers

Quel est un composant typique d'un schéma fonctionnel général ?

Capteur Signup and view all the answers

Comment doivent être déterminées la valeur et la tolérance des composants ?

D'après les spécifications du cahier des charges Signup and view all the answers

Quel principe est à appliquer dans la conception d'un système ?

Aucun système ne peut être meilleur que son élément le plus faible Signup and view all the answers

Quelles considérations ergonomiques pourraient être inclues dans un cahier des charges ?

Portabilité Signup and view all the answers

Dans le cadre de l'exploitation du signal, quel est un des processus principaux mentionnés ?

Stockage Signup and view all the answers

Quelles grandeurs doivent être mesurées lors de l’élaboration d'un projet ?

La sensibilité, la précision, et la résolution Signup and view all the answers

Quel problème peut affecter les conditionneurs des capteurs ?

Sensibilité au bruit Signup and view all the answers

Quel est le rôle des capteurs passifs dans un système d'acquisition de données ?

Transformer le mesurande en une variation d’impédance Signup and view all the answers

Quelle solution n'est pas proposée pour linéariser la tension vm dans les montages potentiométriques ?

Utilisation d'un amplificateur opérationnel Signup and view all the answers

Quel type de fonctionnement est associé aux petits signaux dans les conditionneurs ?

Approximation par une tangente Signup and view all the answers

Dans un montage Push-Pull, quelle condition doit être remplie pour que les deux capteurs soient complémentaires ?

Les variations doivent être de signe contraire Signup and view all the answers

Quelle est la formule correcte pour la tension vm dans un montage potentiométrique ?

$vm = \frac{e(Zc0 + dZc)}{Zk + Zc}$ Signup and view all the answers

Quel est le but de la compensation des grandeurs d’influence dans les conditionneurs ?

Réduire l'impact des variations externes sur vm Signup and view all the answers

Quel type de source est utilisé dans les conditionneurs pour assurer un courant constant ?

Transistor bipolaire Signup and view all the answers

Quel paramètre est essentiel pour que la compensation des grandeurs d’influence fonctionne ?

L'égalité des impédances Signup and view all the answers

Pourquoi la sensibilité au bruit est-elle un problème dans les conditionneurs ?

Elle peut fausser les mesures de sortie Signup and view all the answers

Lorsqu'une source du potentiomètre varie, quel effet cela produit-il sur la tension de sortie vm ?

Une variation ΔVm Signup and view all the answers

Quel est le principe du conditionneur en rapport avec le montage potentiométrique ?

Il transforme la variabilité d’impédance en signal électrique Signup and view all the answers

Study Notes

Introduction

Ce document traite du conditionnement électronique des capteurs.
Le plan comprend une introduction, la description des conditionneurs de capteurs et des conditionneurs de signal.
L'étude générale d'un projet suit un processus habituel : besoin, spécifications, conception générale, conception détaillée, réalisation, exploitation, validation, intégration et tests unitaires.

Élaboration du cahier des charges (spécifications techniques)

Le cahier des charges inclut les grandeurs à mesurer (ex: sensibilité, précision, résolution).
Il tient compte des conditions environnementales (ex: température, humidité, vibrations).
La fiabilité (temps moyen entre pannes) et les niveaux de bruit admissibles sont considérés.
L'architecture matérielle (dimensions, portabilité) et les considérations ergonomiques sont prises en compte.

Schéma fonctionnel de niveau 1

Le schéma fonctionnel de niveau 1 montre la relation entre les grandeurs mesurées et le projet.
L'exploitation du signal implique affichage, régulation, stockage et traitement.

Schéma fonctionnel général (exemple)

Le schéma fonctionnel général présente l'exemple d'un capteur connecté à un conditionneur, un filtre, l'amplificateur et des voies de communication CAN pour le traitement des données.

Conditionneurs des capteurs

Les conditionneurs de capteurs doivent gérer le bruit.
La linéarité est un critère important.
L'élimination de la composante continue est nécessaire.
Les capteurs passifs transforment le mesurande en variations d'impédance.
Le conditionneur transforme ces variations d'impédance en tension ou fréquence.
Les montages potentiométriques ou ponts sont utilisés pour transformer la variation de tension.
Les oscillateurs sont utilisés pour transformer la variation de fréquence.

Montage potentiométrique

La tension Vm n'est pas proportionnelle à la variation de Zc.
Pour linéariser, on utilise une alimentation par source de courant, un fonctionnement en "petits signaux" ou un montage Push-Pull.
La tension de sortie Vm est proportionnelle à la variation d'impédance du capteur dans un montage potentiométrique idéal.

Non-linéarité

Si Zc s'écrit (Zco+dZc), une relation non linéaire est obtenue pour Vm en fonction de Zc.
La variation de la tension de sortie Vm n'est pas linéaire par rapport à Zc.

Compensation des grandeurs d'influence

L'effet des grandeurs d'influence sur la tension de sortie Vm du conditionneur peut être compensé.
Une variation dg d'une grandeur d'influence g produit une variation dvm de Vm. Une condition est nécessaire : dvm=0 Pour un montage potentiométrique, on a des solutions pour compenser.
Pour un pont de Wheatstone, il faut que Z1 = Z3 et Z2 = Z4 pour l'équilibre du pont (pas de variation).

Instabilité de la source du pont

Si la source pour le pont varie, une variation en tension est introduite.
La variation ∆Vm du pont est déterminée en fonction de la variation ∆e de la source.
Dans le cas d'un pont équilibré, la variation sur la source est moins importante.

Comparaison au potentiomètre

La sensibilité du potentiomètre aux variations de la source de tension est nettement plus importante que pour le pont.
Le pont est beaucoup moins sensible aux variations de la source que le potentiomètre, ce qui le rend plus stable.

Oscillateur

Un oscillateur est un circuit électronique qui génère un signal périodique (sinusoïdal, ou de relaxation) dont la fréquence est déterminée par des composants comme des condensateurs et des inductances.
Des oscillateurs sont utilisés pour transformer les variations d'impédances en variations de fréquence.
Les oscillateurs de relaxation utilisent un multivibrateur astable.

Capteurs actifs

Il existe 3 types de capteurs actifs: générateur de f.e.m. , générateur de courant, et générateur de charge.
Les capteurs générateurs de f.e.m. ne nécessitent pas de conditionnement.
Les capteurs générateurs de courant sont transformés en tension.
Les capteurs générateurs de charge sont transformés en tension.

Convertisseurs (courant-tension, charge-tension)

Les convertisseurs transforment le signal du capteur en signal adapté à la chaîne de mesure.
Les convertisseurs "courant-tension" transforment/adaptent le courant du capteur en tension. Le capteur devient une source de courant idéale et la résistance d'entrée du convertisseur est nulle.
Les convertisseurs "charge-tension" transforment/adaptent la charge du capteur en tension.
Les convertisseurs permettent de travailler avec une source de courant ou charge idéale au niveau d'entrée.

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Description

Ce quiz explore le conditionnement électronique des capteurs, y compris les spécifications techniques et le schéma fonctionnel de niveau 1. Il aborde les exigences de conception, la fiabilité, et l'ergonomie dans le développement de capteurs. Testez vos connaissances sur ces concepts essentiels en ingénierie.