Protocol, matériel utilisé et le montage








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Laboratoire numero-6


Travail présenté à

Geneviève Allaire-D

Monsieur Fréderic Fournier

Groupe 020 Hiver 2015


  • DDD8523
    L'apprentissage en laboratoire de sciences et technologie


Par
Abdelhamid Khelfaoui
KHEA08046205


Maîtrise en enseignement, profil enseignement au secondaire,

Concentration science et technologie


Titre : Réalisation de capteur de température à l’aide d’une thermistance.

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14 Mars 2015


  1. Introduction.

Ce laboratoire a pour but de réaliser un capteur de température à l’aide d’une thermistance. De plus, il faut étudier sa fiabilité, sa précision, l’exactitude et l’étendue.


  1. Précaution à prendre :



  • Faire attention au fer à souder, température élevée.

  • Faire attention l’étain au contact du fer à souder, coule rapidement et il peut provoquer des brulures au contact de la peau.

  • Par contre, lors des manipulations dans un laboratoire de physique, surtout avec des tensions plus ou moins élevées, l’utilisation des gangs, des lunettes et des souliers de sécurités sont nécessaires.



  1. Le But du laboratoire


Le but du laboratoire consiste à concevoir un capteur de température à l’aide d’une thermistance.
Dans un premier temps, le capteur servira à mesurer deux températures déterminées par les enseignants.

Dans un 2 eme temps, à travers les résultats vérifier la fiabilité, l’étendue, précision et l’exactitude des mesures obtenues.


  1. L’Hypothèse.


Je suppose que la sensibilité de la thermistance aux variations de la température fera de notre capteur un outil de mesure de température fiable, précis exacte et peut être utilisé sur une étendue de températures.


  1. Protocol, matériel utilisé et le montage

  • Matériel :

  • Deux Résistances (thermistance de 585 Ohms et le 2 eme résistance de 590 ohms)

  • Une bobine d’étain (fil métallique utilisé pour réaliser des soudures, particulièrement pour les composants électroniques).

  • Différents fils conducteurs,

  • Battery Eliminator Modele XP-100 (équipé d’un régulateur de tension)

  • Voltmètre (modèle Voltcraft)

  • Une plaque chauffante,

  • Thermomètre,

  • Eau

  • De la neige,

  • Protocol et montage



Image-1 : montage de la résistance de thermistance avec le fer à souder.


Image-2 : Vérification des résistances..



Image-3 : Montage complet :

Sur ce montage, on voit la résistance thermistance dans l’eau glacée. Les deux résistances sont placées en séries. Comme les deux résistances sont équivalentes donc on peut dire que les différences de potentielle aux bornes des deux résistances sont égales.
Formules de Calculs :

Pour les circuits en séries :

  1. Ut ()= Urt + Ur (Urt : tension aux bornes de la résistance thermistance ; Ur : tension de la 2 eme résistance équivalent)

  2. Rt = Rrt + Rr (Rrt : valeur de la résistance thermistance ; Rr : valeur de la 2 eme résistance équivalent)

  3. Ut ()= I*(Rrt + Rr )

  4. Urt= I*Rrt donc la résistance a été déduite à partir de la formule suivante lors de la prise de température des différentes solutions : Rr=Ur/ I.

  5. Les unités :

  • Résistance exprimée en Ohms,

  • Tension (DDP) exprimée en volts,

  • Intensité du courant : Ampère,

  • Température en degrés Celsius,

Formule de calcul pour la thermistance :



R : résistance ne fonction de la température;

R: valeur de résistance initiale,

β: Pour la thermistance utilisée, le coefficient β est d’une valeur de 3725 (0K) et R0 est la valeur de la résistance à une température de 250 C

NB : dans notre graphe, on a utilisé les DDP (différence de potentielle) Urt= I*Rrt

Comme la valeur de courant (I) est toujours constante, donc on peut utiliser les variations de tensions à la place des variations de résistances.
  1. Observations


A travers les résultats, on constate qu’au fur et à mesure que la température diminue que la tension aux bornes de la résistance thermistance augmente.




  1. Résultats :



T 0 C

Ut (Volts)

2

6.20

42

4.51

60

4.00

Tableau-1 : valeurs utilisées pour le graphe.
Le graphe a été tracé en utilisant l’option exponentielle



 

Lieu : 1 neige

 

t-1

t-2

t-3

ut

6.24

6.13

6.18

t observée

2.5

3.0

3.0

 

0.994358925

0.976846097

0.984797782

 

-0.005657046

-0.023426165

-0.015318957

t attendue

0.7

2.9

1.9

Variation (valeur absolue)

1.8

0.1

1.1

Variation moyenne

1.0

Tableau-2 : résultats de l’eau froide.
DELTA T = ABS (t observée- t attendue)

Exemple de calcul de la température attendue :



 

lieu 2 eau Chaude.

 




t=4

t=5

t=6

ut

3.85

3.91

4.00

t observée

62

61

58

 

0.613506709

0.623067852

0.637409568

 

-0.48856408

-0.473099854

-0.450342867

t attendue

61.1

59.1

56.3

Variation de la température (valeur absolue) DELTA T

0.9

1.9

1.7

Variation moyenne

1.5

Tableau-3 : résultats de l’eau chaude.
DELTA T = ABS (t observée- t attendue)


  1. L’interprétation des résultats.

A travers les résultats obtenus, on a observé une relation entre la variation de la différence de potentielle et la température. Le graphe a été tracé en utilisant trois points (voir tableau-1). Le R² = 0.99841, reflète une bonne corrélation entre la DDP et la variation de la température suivant la loi exponentielle.
Un test de reproductibilité a été réalisé sur de l’eau froid et sur l’eau chaude. Le test a été reproduit 3 fois pour chaque point à savoir eau chaude et froide. D’après les résultats de la reproductibilité, on constate une bonne reproductibilité des résultats.
D’après nos résultats, on peut dire que le capteur peut être utilisé pour des températures allant de 2,5 à 62° Celsius


  1. Conclusion :

On conclusion on peut dire qu’avec thermistance, on a réussi à réaliser un bon capteur de température avec une variation de température de 1 degrés pour l’eau froide et de 1,5 degrés pour les hautes températures. De même, que le capteur peut être utilisé pour des températures allant de 2,5 degrés à 62 degrés.
References :

  1. http://www.ac-creteil.fr/lycees/94/darsonvalstmaur/documents/bts_html/tpbts/Thermistance/CTN.htm

  2. Harris Benson, Marc Seguin, Benoit Villeneuve, Bernard Marcheterre, Mathieu Lachance, Physique 2- électricité, 4 Edition, année 2009

Labo 3 :. Conception d’un capteur de température.
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