DM Conditionnement de signaux + - - + VIV

DM Conditionnement de signaux
I)
I
A)Soit le montage suivant
:
+
-
Z1
Z3
-
Z2
+
Z4
V
Z5
I
1) Calculer l'admitance Y = V
2) Z1=Z2=Z3=Z5=R et Z4 est une capacité .Quel est alors l'impédance présentée par le
montage ? Que remarquez vous ?
B) Dans ce montage l'amplificateur opérationnel n'est pas en fonctionnement linéaire
I
V
Tracer la tension V et Vout sachant que Vcc = 10V, -Vcc = -10 V, R=R1 = 10kΩ, Χ = 47nF
II)On désire utiliser un capteur Motorola MPX 2200 pour mesurer la pression
atmosphérique. Ce capteur mesure une pression comprise entre 0 et 200 kPa, a une impédance
de sortie de 3000 Ohms et délivre une tension diférentielle (Vs+ - Vs-) linéaire de 0.2
mV/kPa (dV/dp = 0.2 mV/kPa)
MPX 2200
La pression atmosphérique est de 1016 hPa par beau temp.
1) Quelle est la valeur de la tension délivrée par le capteur pour cette pression ?
Pour exploiter cette mesure nous devons l'amplifier de manière à obtenir une précision plus
importante.
La chaine d'amplification est représentée figure 2
1
2
Vcc
M VsP
X
+
R2
-
2
R1
R
2
R1
R10= 10 kΩ R2 = 100 kΩ
0
Vs+
4
3
V2
R1
-
-
R1
+
+
V3
V1
Vout
R2
+
figure 2
Cette chaine est composée de 4 blocs :
le premier est constitué du capteur de pression, le deuxième et troisième constitue la partie
amplification et le quatrième constitue l'étage de sortie.
2) Afin de déterminer le gain de la chaine d'amplification vous déterminerez dans un premer
temps la caractéristique de transfert du quatrième étage Vout = f(V3)
3) Déterminer la caractéristique de transfert du 3ème étage V3 = f(V1,V2)
4) Déterminer la caractéristique de transfert du second étage (V1 = f(Vs+,Vs-, V2 = f(Vs+,Vs-)
5) A partir des différentes fonctions de transfert déterminée précédemment donner
l'expression de Vout en fonction des tensions Vs+ et Vs-.
6) déterminer la valeur de R pour avoir une tension de sortie Vout = 1.016 Volts pour une
pression de 1016 hecto Pascals
7) Quelle est dans ce cas le gain de la chaine d'amplification
III) Soit le montage suivant :
Ce pont de Wheastone est un montage permettant de mesurer la faible variation de résistance d'un
capteur résistif du type geauge de contrainte.
Nous allons dans un premier temps étudier les caractéristiques de ce pont.
1) Exprimer dans un premier temps la valeur de V en fonction de Vs, R1, R2? R3, R4.
2) Que se passe t'il si l'on prend R1 = R4 et R2 = R3
3) Vs, la tension d'alimentation est fixée à 10 V. Les résistances R1,R2,R3 valent 120 Ω et on
remplace R4 par une geauge de contrainte de résistance initiale 120 Ω. Cette geauge, lors d'une
contrainte maximale varie de ∆R4 = 0,3528 Ω. Donner dans ce cas la valeur de la tension V
4) Pour amplifier cette tension nous envisageons d'utiliser le montage ci-dessous
a
Va
Vout
b
Vb
1) Donner l'expression de Vout en fonction de Va et Vb
2) Quelle est l'impédance d'entrée de ce montage
3) On relie maintenant les entrées a et b de ce montage aux sorties a et b du pont de wheastone
Donner la valeur de la tension de sortie Vout dans le cas ou la contrainte est maximale.
AN R1 = 47kΩ R2 = 470Ω
VI) On désire avoir une tension proportionnelle à la température d'un local à chauffer. Le capteur de
température est une diode zener LM135 branchée comme montré figure 1.1
La sensibilité S de la tension zener Vz en fonction de la température T est définie
dVz
par dT = 10 mV/C°
La tension Vz à 25 °C : Vz(25) = 2.982V
A) On suppose que la force électromotrice E0 = 5V
1) Calculer la valeur de la résistance R0 pour avoir un courant dans la diode zener de 15 mA à 25°C
2) Calculer les coefficients a et b sachant que Vz(T) = aT + b
B) On considère le montage de la figure 1.2
Ve
Vs
figure 1.2
1) Exprimer la tension Vs en fonction de Ve et E.
2) On branche le capteur de température décrit précédemment sur ce montage pour avoir le
schéma de la figure 1.3
Vs
figure 1.3
3) Donner la condition sur E pour que Vs’= K T, où K est une constante que l’on déterminera
en fonction des données du problème.
V) Soit le montage suivant :
1) Donner l'expression de la fonction de transfert de ce montage
V) Calculer l'expression de Vs/Ve
R2
R1
+
Ve
R3
Vs
R4
AN : R1 = 4,7kΩ, R2 = 47kΩ, R3 = 10kΩ , R4 = 1kΩ