Mesure
d’une température
Dans ce TP, on va réaliser un « capteur de
température » .
On veut faire afficher sur l’écran de
l’ordinateur la température de la pièce.
1.Thermistance
1.1
Manipulation
Brancher
un ohmmètre aux bornes de la thermistance. Déterminer
sa résistance :
·à
la température de la salle de classe:1,3kΩ
·lorsque
vous la tenez entre deux doigts : 0,8Ω
1.2 Définition
Une
thermistance
est un composant dont la résistance varie avec la température
La thermistance s’appelle aussi C.T.N. (composant à
coefficient de température négatif). En effet, la résistance diminue
quand la température augmente
2.
Etalonnage
de la thermistance
On
veut trouver une relation mathématique entre la
température T de la thermistance et sa résistance R.
2. 1
Manipulation
On
utilisera pour l’expérience un ballon de 250 mL et un
chauffe-ballon pour le chauffage.
Adapter la thermistance et le thermomètre de façon que le
réservoir du thermomètre soit très près de la thermistance.
Brancher l’ohmmètre aux bornes de la thermistance
La thermistance est immergée dans un mélange d’eau et de
glace, au début de l’expérience.
Chauffer ensuite, modérément, à l’aide du chauffe-ballon.
Noter
la température tous les 5°C jusqu’à 100°C, ainsi que
la résistance donnée par l’ohmmètre .
2.2
Mesures
et exploitation
On
trace la courbe T = f (RT).
La thermistance est-elle un
« capteur
linéaire » ?
non, car la courbe n'est pas une droite.
Ajouter une
courbe de tendance. Choisissez le type Logarithme et dans
options : Afficher
l’équation sur le graphe.
En déduire l’équation de la fonction
de transfert
T =
-27,16 ln(RT)+211,06 ( pour cette
thermistance!!!)
3.Utilisation
pour mesurer une température
Pour visualiser la
température sur l’écran de l’ordinateur :
1*
On
transforme
la température en résistance ( rôle de la thermistance )
2*
On
transforme
la résistance en tension ( montage diviseur de tension )
3* On
utilise
l’interface CASSY qui va transformer la tension ( grandeur
analogique ) en grandeur numérique,
ce que comprend l’ordinateur.
3. 1
Montage
diviseur de tension
Régler précisément
la source de tension à 6,0V.
Réaliser le montage
ci-contre ( R = 1 kΩ ; RT est la
thermistance étudiée
précédemment.)
Exprimer UB1
en fonction de R, RT et E
Les résistances sont montées en série,
on applique donc le diviseur de tension:
si RT
est exprimée en Ω !
En déduire RT
en fonction de UB1, E et R.
3.2
Utilisation
de Cassy
Mettre
l’interface
sous tension et relier l’interface à l’ordinateur par une prise USB.
1)
Lancer
le logiciel Cassy Lab
Cassy mesure la tension ……
2) Conversion
tension – résistance
Il faut maintenant
que Cassy calcule,
pour une tension UB1 qu’il mesure, la
valeur de la résistance RT
correspondante.
Pour cela, on rentre la formule trouvée au § 3.1
Sur l’écran
s’affiche :
3)Conversion
résistance-température
Ensuite, Cassy doit , pour une valeur de RT,
trouver la température T correspondante.
Insérer la formule trouvée au § 2.3
Mesurer une température
et par exemple, la température de la salle
Comparer le résultat avec la mesure directe au thermomètre.
les résultats sont voisines ( cela dépend de la qualité des meusres
effectuées lors de l'étalonnage...)