STM_TD1

STM_TD1
Station météorologique : mesure de la pression atmosphérique
Documents nécessaires :
•
•
Schéma structurel de la carte mesure de pression atmosphérique
Documentations des circuits MPX2200D, AD620, LM336-5.0V, LM324
Le LM324 est un amplificateur opérationnel classique, supposé idéal.
La tension d’alimentation VCC vaut 12V.
1) A l’aide de la documentation du LM336-5V, donner la valeur de la tension continue sur la patte 3 de U7A (LM324).
Le circuit U7A (LM324) est câblé en montage amplificateur non inverseur.
2) Donner la valeur de la tension sur la patte 2 de U7A.
3) Donner l’expression de VS (en TP1) en fonction de la tension d’entrée (patte 3 de U7A)
Le potentiomètre P3 est câblé ici en résistance variable.
4) Donner la plage de réglage de cette résistance.
5) Calculer la plage de réglage de la tension VS (en TP1)
Le LM324 est alimenté en 12V.
Dans la documentation du LM324, pour une alimentation de 5V, on constate une tension maxi au niveau haut de 3,3V (soit une
chute maxi de 1,7V) et une tension mini de 20mV.
6) En considérant une même chute de tension pour une alimentation de 12V, déterminer la plage de variation réelle en
sortie de U7A (VS).
On considère pour la suite que VS (sortie LM324) est réglé à 10V.
Le capteur de pression MPX2200 délivre une tension différentielle VOUT= (VOUT+) – (VOUT-) = S x P. Avec S la sensibilité du
capteur et P la pression atmosphérique.
7) A l’aide de la documentation du MPX2200, indiquer la sensibilité du capteur et sa plage de fonctionnement.
8) Pour une pression atmosphérique variant de 970hPa à 1050hPa , déterminer la plage de variation de la
tension différentielle Vout en sortie du capteur de pression (on suppose une tension d’Offset nulle).
Le circuit AD620 est un amplificateur d’instrumentation. La tension d’entrée est la tension différentielle sur les entrées + et -.
L’expression de l’amplification est donnée dans la documentation. Elle est égale à (49400/RG)+1.
9) Avec une résistance RG1=249Ω, calculer l’amplification du AD620.
Les potentiomètres P5, P7 et P9 permettent de régler la tension d’offset et la tension de référence du convertisseur analogique
numérique (PCF8591).
Le montage bâti autour de U7C est un amplificateur suiveur.
10) Donner la plage de réglage de la tension Vadref, au point TP3.
11) Calculer la plage de réglage de la tension Voffset au point test TP4.
12) Calculer la plage de réglage de la tension Vref au point test TP5.
On souhaite déterminer l’expression de la tension en sortie de U7B (TP2). Il y a 2 entrées sur ce montage : VAD (sortie de
l’AD620) et VOFFSET (en TP4). Le théorème de superposition est bien adapté à ce calcul .
13) Déterminer l’expression de Vain0, au point test TP2, en fonction de VAD (sortie AD620), de Voffset et des éléments du
montage.
14) Pour une pression atmosphérique variant de 970hPa à 1050hPa , déterminer la variation de la tension ΔVAD en sortie
de l’AD620.
Le montage ci-dessous reprend la structure en sortie de l’AD620.
10k
10k
10k
10k
15) En appliquant le théorème de superposition, déterminer l’expression de la tension de sortie VAD en fonction
de V2, V1 et Vref
L’expression de la tension de sortie VAD est la suivante :
VAD = G • Vout + Vref
On règle, pour les questions suivantes, les éléments suivants :
Vref = 3,46V
Voffset = 5,60V
Vadref = 1,00V
P4=5000Ω
Le circuit PCF8591 est ici utilisé comme convertisseur analogique numérique 8 bits. Le résultat de la conversion est
transmis sur un bus I2C au micro contrôleur.
Le quantum est défini par q= (VREF-VAGND) / 256. C’est la plus petite variation de tension décelable en entrée du
convertisseur.
16) Calculer la valeur du quantum dans le cas présent.
17) Compléter les valeurs numériques du tableau ci-dessous :
Pression
970 hPa
1050 hPa
Vout
VAD
Vain0
N (sortie CAN)
18) Déterminer la relation entre N (résultat de la conversion) et P, la pression atmosphérique.
19) Déterminer la résolution de la mesure en hPa.
20) Tracer les chronogrammes de SCL et SDA lors de la transmission des 9 premiers bits après une condition de
START, avec les cavaliers J1, J2 et J3 retirés.