FORCE PRESSION CHAMP MAGNETIQUE...

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1 OCE PEON CHAMP MAGNETQUE 1)Efft Pizzo Elctriqu Un forc appliqué à un lam d quartz induit un déformation qui donn naissanc à un tnsion élctriqu - CAPTEU À EET PÉZOÉLECTQUE 1- Efft piézoélctriqu Un forc appliqué à un lam d quartz induit un déformation qui donn naissanc à un tnsion élctriqu A L captur d forc Un fac du captur forc 0 (prssion x Enc à la prs 11) Utilisation n Captur d forc 2- Captur d forc chéma : U A Mis n form On a = P ; Donc u = k ( P + l s'agit ici d'un capt la prssion d l'nc 4- Captur d'accé Métal orc xrcé par la mass sur l captur La tnsion d sorti sra proportionnll à la forc : = k(+) = 2k avc k constant La tnsion d sorti sra proportionnll à la forc : = k(+) = 2k avc k 3- Captur d prssion constant Définition : Lorsqu'un corps (gaz, liquid ou solid ) xrc un forc sur un paroi (surfac); on put définir la prssion P xrcé par c corps avc la rlation cidssous : 12) Utilisation n Captur d prssion Définition : Lorsqu'un corps (gaz, liquid ou solid ) xrc un forc sur un paroi (surfac); on put définir la prssion P xrcé 1Nwton par c corps avc 1N P = avc ls unités : 1 Pascal = ou 1 Pa = la rlation ci- dssous : P = 2 2 1Nwton 1m 1m avc ls unités 1Pascal = 1m 2 On rappll qu 1 kg = 9,81 N On rappll qu 1 kg = 9,81 N Quartz éaction du support Unités : 1 bar = 10 5 Pa = N / m 2! kg / m 2! 1 kg / cm 2 CAPTEU T OCE ( Physiqu PEON Appliqué CHAMP ) Christian MAGNETQUE! EE Pag 6 Pag sur 121/6 Captur d forc tnsion u n sorti 5- écptur à ult La récption d'un so Un captur d prss ultrasonor

2 i donn naissanc à un ECTQUE rt Unités:1bar = 105 Pa = N/m kg/m2 1kg/cm2 L captur d forc st inséré dans la paroi d'un ncint où règn un prssion P Un fac du captur st soumis à la forc (prssion P) t l'autr fac st soumis à la forc 0 (prssion xtériur L captur d P0) forc st inséré dans la paroi d'un ncint où règn un prssion P On a =P ; forc l s'agit ici d'un captur d 0 (prssion xtériur P prssion qui msur la 0 ) somm d la prssion xtériur P 0 t d 0 =P0 t u =k(+0) la prssion d (capturdforc,k=constant) l'ncint P Mis Donc u =k(p+p0 )=k'(p+p0 ) u =k'(p+p0 ) u n form l s'agit ici d'un 4- captur Captur d d'accélération Encint prssion qui msur à la la somm d la prssion xtériur P0 t d la prssion d l'ncint P 0 prssion P déformation qui donn naissanc à un A 13) Utilisation n Captur d'accélération L'augmntation tnsion d vitss u n Donc du véhicul u = k ( P donn + P un accélération a qui induit un forc 0 ) = k' ( P + P 0 )! u = k' ( P + P 0 ) xrcé par la mass sorti sur l captur donc u = 2kma On a donc : =ma mais u =2k la prssion d l'ncint P donc! u = 2kma Mis 5- écptur à ultrason n form 4- Captur d'accélération ) = 2k avc k sur un paroi rps avc la rlation ci- 1N = action 2 1m du support rc : = k(+) = 2k avc k g / cm 2 Pag 6 sur 12 2) captur a fft hall 21) L'fft Hall Un fac du captur st soumis à la forc (prssion P) t l'autr fac st soumis à la forc 0 (prssion xtériur P 0 ) Encint à la prssion P On a = P ; 0 = P 0 t u = k(+ 0 ) ( captur d forc, k = constant ) Donc u = k ( P L + captur P 0 ) = k' d ( P forc + P st 0 )! inséré u dans = k' ( la P paroi + P 0 ) d'un ncint où règn un prssion P Un fac du captur st soumis à la forc (prssion P) t l'autr fac st soumis à la orc xrcé par la mass sur l captur Captur d forc ) xrc un forc sur un paroi xrcé par c corps avc la rlation ci- ton 2 ou U A L'augmntation d vitss du véhicul Mass m donn un accélération a qui induit un Captur d f orc suspndu forc xrcé par la mass sur l d surfac captur On a donc : On a = P ; 0 = P 0 t u = k(+ = ma mais 0 ) ( captur d forc, k = constant ) u = 2k Thèm 1 : LE CAPTEU Un barrau 1N d smi-conductur soumis à un champ magnétiqu uniform t travrsé par 1 Pa un = courant 2, st l sièg d'un forc élctromotric UH sur dux d ss facs 1m 0 Captur d f orc d surfac l s'agit ici d'un captur d prssion qui msur la somm d la prssion xtériur P 0 t d La récption d'un son ngndr un variation d prssion à la surfac du récptur orc xrcé Un captur d prssion sur ctt surfac donnra donc un tnsion imag L'augmntation du signal d vitss du véhicul par la mass ultrasonor donn un accélération a qui induit un sur l captur Mass m suspndu forc xrcé par la mass sur l captur On a donc : Captur d forc = ma mais u = 2k tnsion u n sorti donc u = 2kma 5- écptur à ultrason La récption d'un son ngndr un variation d prssion à la surfac du récptur Un captur d prssion sur ctt surfac donnra donc un tnsion imag du signal ultrasonor u 000 kg / m 2! 1 kg / cm 2 ://cbissproffrfr Pag 6 sur 12 Thèm 1 : LE CAPTEU CAPTEU OCE PEON CHAMP MAGNETQUE! Pag 2/6

3 1- L'fft Hall Un barrau d smi-conductur soumis à un champ magnétiqu uniform t travrsé par un courant, st l sièg d'un forc élctromotric U H sur dux d ss facs - CAPTEU À EET HALL 1- L'fft Hall La tnsion d Hall U H st défini par la rlation ci-dssous : U H La tnsion d Hall UH st défini par la rlation ci-dssous : U H = H avc : H = avc : H : constant d Hall ( dépnd du smi-conductur ) H : constant d Hall ( dépnd du smi-conductur ) : intnsité d la sourc d courant (A) : intnsité du champ magnétiqu (T) 2- Captur d champ magnétiqu : épaissur du barrau d U silicium H i on maintint l courant constant, on a donc un tnsion UH : intnsité du champ magnétiqu proportionnll (T) au champ magnétiqu : : épaissur du barrau d silicium Génératur Captur UH = k avc k constant d courant égal à H Hall i u H u constant maintint courant constant, on a u donc =Auun H tnsion U H proportionnll au 22) Utilisation n Captur d champ magnétiqu : intnsité d la sourc d courant (A) : intnsité du champ magnétiqu (T) : épaissur du barrau d silicium U H i on maintint l courant constant, on a donc un tnsion U H proportionnll au champ magnétiqu : H = k avc k constant égal à H La tnsion d Hall U H st défini par la rlation ci-dssous : H = avc : H : constant d Hall ( dépnd du smi-conductur ) La structur typiqu d'un captur d champ : magnétiqu intnsité d st la la sourc suivant d courant : (A) champ magnétiqu : U H = k avc k constant égal à H La snsibilité d c captur pourra êtr ajusté n agissant sur t sur A La structur typiqu d'un captur d champ magnétiqu st la suivant : U Un barrau d smi-conductur soumis à un champ magnétiqu H uniform t travrsé par un courant, st l sièg d'un forc élctromotric U H sur dux d ss facs 2- Captur d champ magnétiqu La structur typiqu d'un captur d champ magnétiqu st la suivant :! Captur d p Captur d cham p magnétiqu! Msur d l 3- Autr! Captu! Msur L courant cré L captur donn C'st l princip Avantags : Captu cham magné - plus d dé - pas d dan - rapidité d'i L couran L captu C'st l pr Avantags - plus - pas d - rapid T ( Physiqu Appliqué ) Christian EE Pag 7 sur 12 Génératur d courant constant Captur Hall u H u =Au H u La snsibilité d c captur pourra êtr ajusté n agissant sur t sur A La snsibilité d c captur pourra êtr ajusté n agissant sur t sur A 23) Autrs applications T ( Physiqu Appliqué ) Christian EE Pag 7 sur 12 Captur d proximité 3- Autrs applications L captur détct l'approch! d Captur l'aimant d proximité placé au préalabl sur un objt mp magnétiqu uniform t travrsé par ic U H sur dux d ss facs Captur d cham p magnétiqu N Aimant L captur détct l'approch d l'aimant placé au préalabl sur un objt! Msur d l'intnsité d'un courant élctriqu sans "ouvrir " l circuit CAPTEU OCE PEON CHAMP MAGNETQUE! Conductur parcou ru Pag 3/6 par un courant U H Entrfr

4 t travrsé par facs Captur d cham p magnétiqu N Aimant L captur détct l'approch d l'aimant placé au préalabl sur un objt Msur d l'intnsité d'un courant élctriqu sans "ouvrir " l circuit! Msur d l'intnsité d'un courant élctriqu sans "ouvrir " l circuit Conductur parcou ru par un courant Entrfr r Captur d champ magnétiqu smi-conductur ) t (A) (T) ortionnll au : Tor d métal d prméabilité µ µ L courant cré un champ magnétiqu proportionnl à c courant : = 2! r L courant cré L captur un champ donn un magnétiqu tnsion U = k proportionnl = k' avc k t à k' c constants courant : = 2π r L captur donn C'st l un princip tnsion ds pincs U = ampèrmétriqus k = k'! avc (msur k d t forts k' constants courants d 1000A C'st t plus) l princip ds pincs ampèrmétriqus (msur d forts courants d 1000A t plus) Avantags : Avantags : - plus d détérioration ds ampèrmètrs "classiqus" - plus d détérioration - pas d dangr ds ampèrmètrs car l fil rst isolé "classiqus" (pas bsoin d'ouvrir l circuit) - pas d dangr - car rapidité l fil d'intrvntion rst isolé (pas bsoin d'ouvrir l circuit) - rapidité d'intrvntion 3) Capturs à jaugs d' xtnsiométri 31) Princip La résistanc d'un conductur st donné par la rlation : = ρ l avc Pag 7 sur 12 sction du conductur n m2 l longuur du conductur n m résistivité du conductur n Ωm Thèm 1 : LE CAPTEU La déformation du conductur (jaug) modifi la longuur l ntraînant un variation d la résistanc La rlation général pour ls jaugs st Δ = k Δl où K st l factur d jaug 0 l 32) onctionnmnt d'un jaug simpl La jaug st constitué d'un pist résistiv collé sur un support n résin L tout st collé sur l corps dont on vut msurr la déformation CAPTEU OCE PEON CHAMP MAGNETQUE! Pag 4/6

5 b- onctionnmnt d'un jaug simpl La jaug st constitué d'un pist résistiv collé sur un support n résin L tout st collé sur l corps dont on vut msurr la déformation " Corps au rpos (pas d'allongmnt) support corps déformabl ésistanc msuré : 0 # pist résistiv longuur l # Corps ayant subi un étirmnt (ffort d traction) ) ésistanc msuré : 0 + " # sort appl longuur l + "l marqu marqu : Dans : l cas d'un contraction, la résistanc d la jaug srait 0 - " Dans l cas d'un contraction, la résistanc d la jaug srait 0 - Pag 9 sur 12 33) Conditionnur d signal (pont d Whatston) c- Conditionnur d signal (pont d Whatston) La jaug étant un composant purmnt résistif, il faut l'associr à un circuit élctriqu - CAPTEU pour DE T obtnir un tnsion imag d la déformation L circuit souvnt utilisé st applé "pont d 1- Thrmomètr à thrmoc Whatston" l st ici constitué d'un génératur d tnsion associé à 4 résistancs dont un st la jaug (schéma ci-dssous) : Thèm 1 : LE CAPTEU La jaug étant un composant purmnt résistif, il faut l'associr à un circuit élctriqu pour obtnir un tnsion imag d la déformation L circuit souvnt utilisé st applé "pont d Whatston" l st ici constitué d'un génératur d tnsion associé à 4 résistancs dont un st la jaug (schéma ci-dssous) : T 1 métal U E v ésistanc réglé à la valur 0 0 d la jaug au rpos soudur ésistancs qulconqus mais idntiqus 0 +! Jaug On constat qu si la tmpéra borns ds dux fils soumis à L phénomèn invrs st au échauffmnt ou un rfroidis fft Pltir ) La tnsion La tnsion d d sorti v du v du pont pont a l'xprssion a l'xprssion suivant : suivant : = E 0 + Δ E 0 + Δ = E + Δ Δ 1 & 2 0 +! # & 0 +! 1 # & 2 v = E$ "! = E$ "! = E$ = E 2 + 2Δ % ! + Δ " % 2 0 +! 2" % 0! Δ = E Δ ' v = E Δ 0 +! En général, la variation st ptit dvant 0; la rlation s simplifi alors pour dvnir quasi-linéair : = E Δ! quasi-linéair : v # E ! " ! 0 "! #! " En général, la variation! st ptit dvant 0 ; la rlation s simplifi alors pour dvnir Application : Msur ds hau 2- Thrmistanc Un thrmistanc st un com En prmièr approximation, marqu : Utilisation : CAPTEU marqu OCE! : On put PEON améliorr CHAMP la snsibilité MAGNETQUE! t la linéarité du dispositif n utilisant un Pag 5/6 pont à 2 résistancs t 2 jaugs symétriqus 0 +! t 0 -! l st mêm possibl d'utilisr un pont à 4 jaugs symétriqus pour avoir un parfait linéarité % = 0 ( 1 + a% si a > 0 alo si a < 0 alo On insèr On obtint i on prn On put au

6 marqu: On put améliorr la snsibilité t la linéarité du dispositif n utilisant un pont à 2 résistancs t 2 jaugs symétriqus 0 + t 0 - l st mêm possibl d'utilisr un pont à 4 jaugs symétriqus pour avoir un parfait linéarité CAPTEU OCE PEON CHAMP MAGNETQUE! Pag 6/6

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