TP 13 : Comment réaliser un détecteur de température?

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1 TP 13 : Comment réaliser un détecteur de température? Problématique : Pour donner son bain à bébé en toute sécurité, il faut veiller à ce que l eau se trouve à la bonne température. Pour cela, un thermomètre de bain se révèle être un élément indispensable et permettra de plonger bébé dans une eau à bonne température (à savoir 37 C). Déterminer et mettre en œuvre un protocole expérimental afin de réaliser un capteur permettant de contrôler la température du bain de bébé!! Liste du matériel disponible : Thermomètre à dilatation Sonde de température Thermistance Multimètres Bain thermostaté Glaçons Ballon Montage comparateur simple (cf annexe)

2 Annexe 1 Thermomètre de bain HIPPO (Aubert Concept) HIPPO est un petit hippopotame rigolo qui accompagne bébé pendant son bain, dès la naissance. Il indique la température de l'eau du bain de bébé ainsi que la température ambiante. Un affichage clair pour plus de sécurité : - Large écran digital pour faciliter la lecture de la température. - Lorsque la température de l'eau est trop chaude (supérieure à 38 C), l'affichage "Hot" apparaît et la LED rouge clignote. - Lorsque la température de l'eau est trop froide (inférieure à 32 C), l'affichage "COLD" apparaît. La température idéale pour le bain est de 37 C et celle de la salle de bain est de 22 C. Annexe 2 Thermistance Une thermistance est un capteur de température dont la résistance électrique varie en fonction de la température. On distingue deux types de thermistances : les CTN et les CTP.

3 Annexe 3 Amplificateur linéaire intégré (ALI) Système électronique complexe, intégré, contenant de nombreux composants miniaturisés : résistances, transistors, condensateur... Inventé en 1947 pour réaliser des fonctions mathématiques de base : somme, différence, amplification, intégration, dérivation... dans le but de résoudre de façon analogique des équations différentielles. L avènement du numérique a supplanté cette application. Très utilisé en raison de ses bonnes caractéristiques (temps de réponse rapide, grande impédance d entrée et petite impédance de sortie, faible distorsion harmonique ) en tant que : i) Amplificateur de signaux (c est un "Amplificateur de différence intégré") : instrumentation, filtrage. ii) Comparateur et opérations mathématiques analogiques : systèmes de mesure, asservissement, télécommunications... iii ) Oscillateur : Conception analogique de signaux électroniques périodiques (triangle, créneau...). Composant NON LINEAIRE, ACTIF : ne peut fonctionner que s il est alimenté par une tension continue symétrique ±V cc (souvent ±15V). L'amplificateur linéaire intégré (ALI ou AO) comporte deux entrées : V + l'entrée NON inverseuse V - l'entrée inverseuse Il amplifie en sortie la tension différentielle d'entrée ε = V + - V - U S Modèle de l'ali linéaire du 1 er ordre : la résistance d'entrée est infinie donc les courants de polarisation sont nuls : i + = i - = 0 La résistance de sortie est nulle

4 Annexe 4 Amplificateur linéaire intégré (ALI) en régime saturé : comparateur simple L'absence de rétroaction OU une unique rétroaction sur la borne NON inverseuse V + sature la sortie. Il y a alors deux saturations possibles : saturation positive : Us = + V sat si V + > V - saturation négative : Us = - V sat si V + < V - Montage comparateur simple Appliquons une tension de référence E ref sur la borne inverseuse V - et plaçons l'entrée U E sur la borne non inverseuse V + il y a saturation positive : Us = + V sat si V + > V - donc si U E > E ref il y a saturation négative : Us = - V sat si V + < V - donc si U E < E ref - La tension d'entrée (U E = E ref ) qui provoque le basculement de la sortie est appelée tension de seuil ou de basculement

5 Annexe 5 Montage proposé R 1 = 10 kω U = 15 V E ref