CCF BTS CRSA : Situation d évaluation n 2 ETUDE d une station météo

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1 CCF BTS CRSA : Situation d évaluation n 2 ETUDE d une station météo Les blocs avec une comportent une partie expérimentale Vous devez justifier toutes vos réponses ( par une phrase, un calcul, une expérimentation.. ) Capteurs Conditionneurs Traitement Transmission Opérateur Identification station Etalonnage Réglage Lycée Pré de Cordy, SARLAT - Conception : F.Rouillé

2 I/ Capteurs Choix des capteurs Nous n étudierons ici que le capteur analogique de température de la station météo Capteur de température : Partie Théorique : Les conditions d utilisation de la station correspondent à une plage de température comprise entre -25 C et + 60 C. La station météo dispose d une source autonome de tension assurée par un batterie de 12V et un panneau solaire. I.1/En utilisant l annexe 1 sur les capteurs, choisissez le capteur qui correspond le mieux pour notre station. I.2/Déterminez les valeurs minimales et maximales prises par le capteur pour les conditions d utilisation de notre station. I.3/ indiquez si le capteur est linéaire ou non et les conséquences que cela entraine dans la chaine de traitement. I.4/Proposez un protocole expérimental pour vérifier les caractéristiques de notre capteur. Capteur de température : Partie Pratique : faire vérifier chaque réponse par le professeur On souhaite utiliser le logiciel Psim pour simuler le fonctionnement de notre système: Remarque : Pour les capteurs résistifs, il faut réaliser un pont diviseur de tension avec une résistance de 10 k ohms et le capteur et prélever la tension au point commun. Pour les capteurs actifs il suffit de prélever directement la tension de sortie. I.5/Proposez un montage permettant de simuler la sortie du capteur avec Psim. I.6/On souhaite avoir une variation de température linéaire de -5 c jusqu à 25 C en 5 min, proposez et réalisez un schéma avec Psimpour faire cette simulation de montée en température. I.7/ Relevez le graphe obtenu en sortie de capteur.

3 II/ Conditionneurs Mise en forme du signal du capteur Mise en forme du signal Partie Théorique : Un conditionneur est placé après le capteur pour assurer la mise en forme du signal. la tension de sortie de notre capteur varie maintenant entre 1,22 v et 3,37 v. On souhaite que pour cette gamme de mesures, la sortie du conditionneur soit comprise entre 0 et 5 V. II.1/Proposez un schéma avec des blocs fonctionnels permettant d assurer cette mise en forme Indiquez le nom et la fonction de chacun des blocs que vous utiliserez dans votre schéma. Mise en forme du signal Partie Pratique : faire vérifier par le professeur la réponse II.2/Réalisez le schéma bloc sur Psimet faites varier le signal de sortie du capteur dans gamme attendu et vérifiez que votre conditionneur assure bien la fonction attendue. (faire vérifier par le professeur ) Correction du signal : partie théorique : En pratique le signal issu du capteur est parasité par l environnement électromagnétique de la station. Le signal est disponible en partie sur la page suivante et le fichier Psimcorrespondant est sur le bureau. II.3/ les variations de températures d un système sont elles d une dynamique rapide ou lente? II.4/ Comment «supprimer» les parasites? II.5/ le signal du capteur est donné page suivante, déterminez plus précisément les caractéristiques du bloc «suppresseur de parasites». Correction du signal : partie pratique : II.6/ Mettez en œuvre vote solution sur Psim. Pour cela, vous disposez du fichier contenant le signal parasité sur le bureau informatique

4 III/ Traitement du signal CAN Traitement du signal: En vue de la transmission du signal il convient de convertir le signal analogique du capteur en un signal numérique. III.1/ Quel est l intérêt du signal numérique par rapport au signal analogique pour la transmission d information. Si vous en voyez plusieurs n hésitez pas à les indiquer. III.2/ Quel est l inconvénient du numérique par rapport à l analogique. Si vous en voyez plusieurs n hésitez pas à les indiquer. III.3/ on vous demande d utiliser un des deux CAN de l annexe 2 : Quelle est la différence fondamentale entre ces deux convertisseurs? III.4/ le signal de sortie du CAN devra être transmis «sur une longue distance» choisissez dans l annexe n 2 le CAN qui convient le mieux à ce type d application III.5/ quelle est l importance du quantum dans le processus de numérisation. Pour une tension d alimentation de 5 v, déterminez la valeur du quantum.

5 IV/ Transmission Choix d une solution pour la transmission Le signal qui doit être transmis au centre de traitement sera le signal numérique de votre CAN IV.1/ Proposez un mode de transmission adaptée pour ce transfert. Votre choix devra prendre en compte les paramètres économiques et techniques nécessaires à cette mise en œuvre. Dans le cas d une transmission numérique, il est nécessaire de transmettre un code d identification unique pour chaque station. Le codage utilisé par Météo-France est le suivant : IV.2/ déterminez le nombre de bits qui seront nécessaires à l identification numérique de la station. Une trame comporte plusieurs parties, ces dernières sont décrites ci-dessous. Dans le protocole d échange, 4 bits sont nécessaires au déclenchement de la transmission, puis arrive les bits liés à l identification et enfin les bits de données d une série de mesures. Pour une série de mesures : des informations concernant l heure exacte, le jour des mesures et des bits de parités sont transmis en plus des mesures elles-mêmes. Ces informations complémentaires occupent une place de 8 bits. Les mesures elles-mêmes occupent une place de 12 bits IV.3/ Dessinez un chronogramme grossier correspondant à une trame transmise Vous ferez apparaitre dessus les différents éléments constitutifs d une trame on souhaite transmettre, en une seule connexion au serveur, les données d une journée complète. Des mesures sont effectuées toutes les 5 min. La durée de la transmission ne doit pas excéder 30s. Les trames se suivent sans interruption. IV.4/ Déterminez la vitesse de transmission nécessaire ( en bits/seconde) pour réaliser cette opération. Cette vitesse de transmission vous parait-elle raisonnable?

6 V/ Identification Choix d un mode d identification en local Station Météo? Météo-France envoie régulièrement des opérateurs de maintenance sur les sites de mesures pour re-calibrer les appareils et vérifier le bon fonctionnement de la centrale en générale. Cette opération doit être rapide et l opérateur doit pourvoir identifier facilement la station pour lui rattacher les informations techniques et les opérations qu il va effectuer dessus. L ensemble de ces données sont stockées sur un ordinateur portable que l opérateur raccorde à la station pour faire les réglages. V.1/ proposez une méthode simple d identification qui permettra de transmettre l identification unique de la station à l ordinateur portable

7 Annexe 1, page 1/4 : Capteurs de température CAPTEUR N 1 : Capteur Temp.Pt100 modèle B source

8 Annexe 1, page 2/4 : Capteurs de température CAPTEUR N 2 : MICROCHIP -TC74A5 CAPTEUR DE TEMPERATURE NUMERIQUE CMS source

9 Annexe 1, page 3/4 : Capteurs de température CAPTEUR N 3 : NXP semi conductors: KTY81/210 Source

10 Annexe 1, page 4/4 : Capteurs de température CAPTEUR N 4 : LINEAR TECHNOLOGY -LTC2997 source

11 Annexe 2, page 1/1 : Convertisseur AN Convertisseur n 1 : ANALOG DEVICES - AD7091RBRMZ - ADC 12 BITS 2.7/5.25V 1MSPS 10MSOP source Convertisseur n 2 : TEXAS INSTRUMENTS - ADS803E.. - IC, ADC, 12BIT, 5MSPS, SSOP-28 source