TP 05 : Régulation TOR (Tout Ou Rien) à l’aide d’une PT100
Ceci est une aide pour l'utilisation d'ISIS Proteus et l'éude théorique du TP5.
Le conditionneur de sonde PT100
Réaliser et simuler à l'aide de Proteus le montage suivant :
Pour la simulation et l'étude théorique il est intéressant de
remplacer RPT100
par une résistance de 100 Ω et une Résistance Variable RV4 (
Proteus : POT-LIN de 50 Ω
) :
RPT100 = 100 . (1+a.θ) = 100 + 100.a.θ = 100 + RV4
avec RV4 = 100.a.θ
Ainsi RV4 simule la variation de température θ en °C.
Chaque impulsion sur la flèche
ajoute un ΔR de 5 Ω (50/10), soit une simulation d'un Δθ de
13°C. (ΔR = 100.a.Δθ )
1. Montrer que le montage est linéaire.
A l'aide de la maille MABM, exprimer IR1= i
en fonction de E et des résistances
du montage.
Montrer que i = E/10100
A l'aide de la maille ACBA, montrer que IPT100 = i2 = IR3
= i
Vérifier que IPT100 est constant et inférieur à 3 mA.
Estimer l'auto-échauffement que cela implique.
(Si on considère que 3,0 mA
implique 0,5°C d'auto-échauffement,
1,0 mA n'implique que (1,0/3,0)2.0,5
= 0,05°C d'auto-échauffement
ΔT est proportionnel à I2
car P = R.I2 = h.S.ΔT )
3. Montrer que
Aide : Ecrire la maille MSDCBM et montrer que
V2 = - RV4.i
En déduire la formule demandée en remplaçant RV4 et i par leurs
expressions trouvées ci-dessus.
Le retour à la la loi des mailles évite une
démonstration plus mathématiques...
En déduire la sensibilité s1 = ΔV2/Δθ à la sortie de l'étage 1.
4. Montrer que V5
= 0,0572*θ
En déduire la sensibilité théorique du conditionneur réalisé
: sth = ΔV5/Δθ
5.
Exprimer θ en fonction de RPT100
Remplir sur Excel le tableau suivant :
| R4 | 100 | 105 | 110 | 115 | 120 | 125 | 127 | 130 | 135 |
| T simulée | 0 | ||||||||
| V5 mesurée en V | |||||||||
| V5 calculée en V | |||||||||
| Différence | |||||||||
| V5 simul Proteus |
6. Tracer la fonction de transfert
expérimentale V5(θ)
et théorique V5th(θ)
sur le même graphe.
Faites apparaitre leur équation de
modélisation.
Quel(s) défaut(s) de l’ampliOp
explique la différence ?
Faire varier R3
peut corriger l'erreur d'offset.
Faire varier R6 peut corriger l'erreur
de gain.
7. Déterminer la sensibilité expérimentale : sexp = ΔV5/Δθ
Cahier des charges
On souhaite réaliser une régulation de température entre 70°C et 78°C à l’aide d’un microfour.
- Si le four est allumé (T croit) on eteint le four si T > 78°C (Consigne haute Ch)
- Si le four est éteint (T décroit) on allume le four si T < 70°C (Consigne basse Cb)
Pour piloter le microfour on utilise le conditionneur de PT100 étudié précédemment et un comparateur à 2 seuils avec Ve = V5.
La sortie de ce comparateur à deux seuils sert à piloter un transistor MOS IRF 640 commandé en tension :
- lorsque la tension appliquée à la grille est supérieure à 4 V le transistor se comporte comme un interrupteur fermé : le four fonctionne,
- pour une tension nulle ou négative il se comporte comme un interrupteur ouvert : four éteint.
Etude expérimentale d'un comparateur à 2 seuils
Le cahier des charges nous impose de réaliser un comparateur à deux seuils.
Dans un premier temps on affecte arditrairement Ch=4,5V et Cb=4V.
8. Déterminer expérimentalement les seuils Ch
et Cb :
θ = Cb = 70°C
R4 =
Ω → V5
= Vb =
θ = Ch = 78°C
R4 =
Ω → V5
= Vh =
9. Dessiner la fonction de transfert Vs(Ve). Préciser la largeur du cycle et la tension centrale du cycle.
10. Faut-il réaliser un comparateur à deux
seuils inverseur ou un non inverseur ? Symétrique ou non
symétrique ?
Simuler ce montage sur Proteus. Ve sera une
tension triangulaire comprise entre -10V et 10V de fréquence 1 Hz.
11. Fixer E0=0V et R7=1K.
Déterminer R8 afin d'obtenir un cycle de largeur ΔV = 0,5 V
(Ch=0,25V et Cb=-0,25V)
Rappel : la largeur du cycle est indépendante de la tension
de décalage (E0)
Fixer E0 à la tension centrale, puis ajuster
E0 pour obtenir Ch=4.5V et Cb=4V.
12. Reprendre ce protocole avec les seuils déterminés expérimentalement.
Aide vidéo pour ce protocole
>Le montage complet :
Dans la simulation Proteus nous remplaçons le four par une lampe.
>