MONITOR. Afficheur du système de configuration et de maintenance M-CONFIG

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Nathalie Laurin
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1 Remarques Bien lire le texte du problème avant de commencer. Les copies doivent être rédigées à l encre, au feutre ou au stylo bille (pas de crayon à papier). Toutes les réponses doivent être apportées sur la copie (rien sur l énoncé). Les réponses doivent être justifiées. 1. Système de mesure de pression de pneumatiques Sur certains véhicules, un système de mesure de la pression des pneus est disponible. Le système mis en œuvre comporte 4 fonctions : le système de mesure proprement dit (qu on va étudier ici) noté MES ; un système de configuration et de maintenance (CONFIG) un afficheur de configuration et de diagnostic du système de mesure (M-CONFIG) ; un afficheur permettant d afficher dans le véhicule l état des pneus (MONITOR). MONITOR système de mesure MES système de configuration et de maintenance CONFIG Afficheur du système de configuration et de maintenance M-CONFIG La liaison entre le système de mesure MES et la console de configuration CONFIG est réalisée lors de la calibration du système et lors des visites de contrôle. Lors du fonctionnement du système de surveillance de la pression des pneus, les mesures sont transmises au «MONITOR» par une liaison radiofréquence Cahier des charges du système de mesures La pression à mesurer en fonctionnement normal est en valeur moyenne de 2.3 bars. La température peut varier en fonctionnement normal entre -30 C et +80 C. On souhaite utiliser un capteur de «sensibilité maximale». Une variation de la température de 5 C induit une variation de la pression P T = 7 kpa. Lorsque le véhicule roule, on constate une augmentation de la pression P R = 0.3 bars. Compte tenu des remarques ci-dessus, il est indispensable d associer au capteur de pression retenu un capteur de température de type PT100 dont la caractéristique est donnée en annexe. B. Raison Technologie des capteurs P3 page 1/6

Système de mesure de pression de pneumatiques Sur certains véhicules, un système de mesure de la pression des pneus est disponible.

2 1.2. Mesure de la température par sonde PT100 A. Quel est le principal intérêt d utiliser une sonde en platine? B. Rappeler l expression de l évolution de la résistance de la sonde R en fonction de la température T (donner ici une expression générale). C. En utilisant la caractéristique de la PT100 fournie, donner la valeur numérique du coefficient de température α Montage utilisé pour la mesure de la pression et de la température Le montage (simple) mis en œuvre est le suivant : 1mA Il permet d obtenir une 1 + information sur la température capteur de AD620 (V T ) et une information sur la température V C1 pression (V p ) parasitée par les 5V V - T variations de température. On s intéresse à l amplificateur d instrumentation qui permet capteur de + d adapter la tension V C1. La pression AD620 documentation est fournie en V C2 - annexe. 0V V P D. Rappeler l expression de la tension Vs fournie par un amplificateur différentiel. E. Pour l AD620, relever le taux de réjection en mode commun dans la documentation fournie. F. Expliquer à quoi correspond ce taux. Le capteur de pression est associé à un amplificateur d instrumentation AD620. On désire obtenir en sortie de l AD620 VP = KP avec K = 1 V / bar Le montage de l AD620 permet d obtenir : Vs = GVe + Vref avecg = 1+ et R G en R kω G. En supposant que la tension d offset du capteur vaut 30 mv et que sa sensibilité dans la plage d utilisation est de 60 mv/bar, déterminer les paramètres de l adaptateur à mettre en œuvre, à savoir, les valeurs de V ref et R G. G 1.4. Documents annexes B. Raison Technologie des capteurs P3 page 2/6

En utilisant la caractéristique de la PT100 fournie, donner la valeur numérique du coefficient de température α. 1.3.

3 Caractéristique de la PT100 AD620 - Low Drift, Low Power Instrumentation Amp with Set Gains of 1 to Product Description The AD620 is a low cost, high accuracy instrumentation amplifier which requires only one external resistor to set gains of 1 to Furthermore, the AD620 features 8-lead SOIC and DIP packaging...more Specifications Single/Dual Supply Dual Supply Voltage ±18V Gain Setting Method Resistor Gain Range 1000 BW CMRR Vnoise RTI 800kHz 93dB 6µV p-p Temp Range -55 to +125 Gain Error +0.3% Supply Current Package 1.3mA DIP, SOIC Vos 30µV Features Find Similar Products EASY TO USE Gain Set with One External Resistor (Gain Range 1 to 1000) Wide Power Supply Range (±2.3 V to ±18 V) Higher Performance than Three Op Amp IA Designs Available in 8-Lead DIP and SOIC Packaging Low Power, 1.3 ma max Supply Current LOW NOISE 9 1 khz, Input Voltage Noise 0.28 µv p-p Noise (0.1 Hz to 10 Hz) Pin Diagram EXCELLENT DC PERFORMANCE ( B GRADE ) 50 µv max, Input Offset Voltage 0.6 µv/8c max, Input Offset Drift 1.0 na max, Input Bias Current 100 db min Common-Mode Rejection Ratio (G = 10) EXCELLENT AC SPECIFICATIONS 120 khz Bandwidth (G = 100) 15 ms Settling Time to 0.01% B. Raison Technologie des capteurs P3 page 3/6

..more Specifications Single/Dual Supply Dual Supply Voltage ±18V Gain Setting Method Resistor Gain Range 1000 BW CMRR Vnoise RTI 800kHz 93dB 6µV p-p Temp Range -55 to +125 Gain Error +0.

4 2. Dérive en température d une jauge de contrainte 2.1. Description du système considéré Soit la jauge de contrainte dont les caractéristiques sont les suivantes : Rj o = 120Ω K = Cette jauge, comme toutes les résistances, évolue en fonction de la température. La relation liant la résistance de la jauge avec la température est : Rj = Rj o *(1 + α*θ) Avec α= / F θ= Variation de la température par rapport aux données caractéristiques de cette jauge c est-à-dire Rj = Rj o pour θ o = 0 F Cette jauge est insérée dans un simple montage potentiométrique, la résistance talon choisie à la même valeur que Rj 0. La source de tension choisie est une pile alcaline, dont la résistance interne varie en fonction de «l usure» de la pile. La variation due à l usure est matérialisée par un coefficient σ ; ce coefficient tient compte de la puissance P(w) dissipée par la pile et le temps h(s) pendant laquelle a lieu la dissipation. σ = 0 lorsque la pile est neuve La relation entre la tension aux bornes de la pile est alors : E = E o R int* I avec Eo = 1.3V, et R int = R 0 *( *cosσ) avec R 0 = 1Ω 2.2. Questions sur la jauge de contrainte A. Donner la valeur de la sensibilité de la jauge de contrainte, quelle est sa dimension, pourquoi? B. Le montage complet est donné à la figure suivante. Précisez quelle est la variable qui va être utilisée pour des traitements ultérieurs et quelle est sa nature. Rint Rjo Ve Eo Rj Vm B. Raison Technologie des capteurs P3 page 4/6

10-3 / F θ= Variation de la température par rapport aux données caractéristiques de cette jauge c est-à-dire Rj = Rj o pour θ o = 0 F Cette jauge est insérée dans un simple montage potentiométrique,

5 2.3. Fonctionnement du montage complet avec une pile neuve et à une température donnée On considère que θ = 68 F et que la pile est neuve. C. Donner l expression de la sensibilité du montage S m à la variation de Rj lorsque cette variation est induite par une contrainte. S m sera exprimée en fonction de Rj, Rj o, R int et Eo. D. Donner la valeur numérique de cette sensibilité S m et son unité Note : les questions G et H sont indépendantes des questions E et F. On considère que la pile est neuve. E. Que devient l expression de la sensibilité du montage S m si l on tient compte de la variation de Rj en fonction de θ? On appellera cette expression S mθ. F. Donner la formule approchée de cette sensibilité S mθ, lorsque θ varie autour de 68 F (on pensera pour cela à effectuer une approximation du premier ordre : assimiler la fonction à sa tangente au point 68 F) 2.4. Fonctionnement du montage complet avec une pile usagée et à une température donnée On considère que θ = 68 F. G. Que devient l expression de la sensibilité S m si l on tient compte de la variation de E en fonction de σ (usure de la pile). On appellera cette sensibilité S mσ. H. Donner la valeur numérique de cette sensibilité S mσ, lorsque la pile est au milieu de son usure σ o = 0.5 B. Raison Technologie des capteurs P3 page 5/6

Donner la valeur numérique de cette sensibilité S m et son unité Note : les questions G et H sont indépendantes des questions E

6 3. Montage potentiométrique d une résistance thermométrique 3.1. Description du système de mesure et du montage de traitement On désiré mesurer la température par une résistance thermométrique de nickel dont le comportement avec la température T exprimée en C est donné par : R(T) = R0(1+AT+BT 2 ) Avec R0 = 100Ω A = / C B = / C 2 La résistance thermométrique est montée avec une résistance fixe R et le tout est alimenté par une source de tension de fem Vg = 1V et de résistance interne Rg = 50Ω Questions sur le montage A. Donner l expression de la tension de mesure Vmes(T) prise aux bornes de la résistance thermométrique. B. On choisit comme référence de température T0=0 C et on limite l étendue de mesure à E.M. = ±10 C. Donner l expression de la variation R(T) de la valeur de la résistance thermométrique pour une température T à partir de la référence prise pour T0. C. En déduire la variation Vmes correspondante (on rappelle que Vmes = Vmes(T) Vmes(T0)). D. Quelle valeur donner à R pour avoir un maximum pour Vmes (on ne considérera pour cela que la partie linéaire de Vmes et sa dérivée par rapport à R). E. Donner dans ce cas l expression de la sensibilité ( Vmes/T) en fonction de A, B et T. F. Que devient cette sensibilité dans le cas d une approximation linéaire du fonctionnement en fonction de la température? Rappel : On rappelle que le développement limité au premier ordre de 1/(1+u) est 1-u pour u petit. B. Raison Technologie des capteurs P3 page 6/6

donné par : R(T) = R0(1+AT+BT 2 ) Avec R0 = 100Ω A = 5.49167.10-3 / C B = 6.66667.

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