Bac 2011 Techno Physique Appliquee Corrige

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Baccalauréat Technologique série Génie Electronique 22 Juin 2011 Epreuve de Physique Appliquée 11 PYEL ME1/LR1 Mesure de température d’un pont géothermique 1. Etude du capteur -1 1.1. aθ sans unité donc a en °C 1.2. R =0 si aθ=0 donc si θ=°C s 2. Conversion température tension 2.1.1. La loi des nœuds donne = + donc = − 2 1 2 1 − +2.1.2. =0 =0 car l’impédance d’entrée est infinie : AOp parfait + − = + = = + = 1 1 3 3 1 1 3 3 + - 2.1.3. Ud=0 car en régime linéaire E = E U +U +U +U =0 -E +V’ +U -U’ =0 -E +2Ri +0-U’ =0 MA AB BC CM 1 1 D 3 1 1 3 = = − 3′ 3 1 2.1.4. U +U +U +U =0 2Ri +Ri – Ri =0 i =i -2i BC CD DE EB 3 2 1 2 1 3 = + = + −2 =2 −(2 − ) = 12 1 1 1 3 1 1 2.2. Montage complet 2.2.1. is est indépendant de Rs +2.2.2. Usonde =R i puisque i =0 s s - + -2.2.3. L’AOp est en régime linéaire ( E reliée à la sortie ) E = E donc U = U θ1 sonde 2.2.4. Tableau 2.2.5. Ona U = Usonde =R i = R (1+ aθ )i = R i (1+ aθ ) on a U = R i θ1 s s 0 s 0 s 0 0 s -32.2.6. U = R i = 100×10e =1V 0 0 s 3. conditionneur 3.1. soustracteur + + $ %3.1.1. = × donc = avec un diviseur de tension on a 3 1θ 3 3.1.2.

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Baccalauréat Technologique série Génie Electronique 201122 Juin

Epreuve dePhysique Appliquée 11 PYEL ME1/LR1

Mesure de température d’un pont géothermique

1. Etude du capteur

1.1. aθsans unité donc a en °C-1
1.2. Rs=0 si aθ=0 donc siθ=°C

2. Conversion température tension
2.1.1. La loi des nœuds donne=2+1donc=2−1
2.1.2. =0− 0+=car l’impédance d’entrée est infinie : AOp parfait
+
 1=1+  1=1 3= 3 +  − =33
2.1.3. E car en régime linéaire Ud=0+= E-
UMA+UAB+UBC+UCM=0 -E1+V’1+UD-U’3=0 -E1+2Ri1+0-U’3=0

3′ = 1=3

−

2.1.4. UBC+UCD+UDE+UEB=0 2Ri3+Ri2– Ri1=0 i2=i1-2i3
  = 2 + 1 = 1 + 1 − 23 = 21 − (21 −) =1

2.2. Montage complet
2.2.1. is est indépendant de Rs
2.2.2. Usonde =Rsis puisque i+=0
2.2.3. L’AOp est en régime linéaire ( E- Ereliée à la sortie )+= E- U donc1= Usonde
2.2.4. Tableau
2.2.5. Ona U1= Usonde =Rsis R =0(1+ aθ)is = R0is(1+ aθ) on a U0= R0is
2.2.6. U0= R0is= 100×10e-3=1V

3. conditionneur
3.1. osustracteur
 +
3.1.1. avec un diviseur de tension on a3 ==3+θ ×1c  don%$


3.1.2. On utilise le théorème de superposition
E2 éteint−3=×θ2 U2éteint=−3−3=%&+

 × 2

3.1.3. E3-= E3+=0 puisque l’AOp est en régime linéaire

3.1.4. On a donc%& =%&+ −θ21θ=2

3.1.5. Tableau
3.2. luir ficAamtpe
3.2.1. Doc réponse
3.2.2. On a U3= aU2= avec a = U3/U2 U =15/1,5=103= 10 U2
3.2.3. U3= 3,86×10-3 donc U3= 10×3,86×10-3 3,86×10 =-2
3.2.4. tableau

4. Modulateur
4.1.1. pour=50° U3= 1,93V pour=90° U3= 3,47V
4.1.2. si Uc< U3 U4 si Uc> U3 U4

4.2. U si4 i circule vers Ula droite la diode est passante en inverse5= UZ1= 5 V
si U4la gauche la diode est passante en direct U i circule vers 5= Ud= 0 V
4.3. La U valeur moyenne de5 est modifiée et dépend de

5. Optique
5.1. de la fibre optique : immunité aux bruits d’origine electromagnétique, isolation Avantage
électrique ….
5.2. On a Ucc = R4ic+UD2+ VCE donc R4ic=Ucc -UD2 donc R4=(Ucc -UD2)/ ic R4=650
5.3. C’est un amplificateur
6. ateur méDludo
6.1.1. 1,25V est la valeur moyenne utilise un appareil en position DC on
6.1.2. fondamental est celle du signal complet donc 10La fréquence du 4Hz ( T = 0,1 ms )

6.1.3 Document

6.2 Filtre
6.2.1 On a YC= jCω YR=1/R
R9et C1sont en parallèle donc Y1= YC+ YR Y1=+ ()1*

'
On a E+=E-= 0 car l’AOp est en régime linéaire
'-

U1=R8ie et U2=UC1= -Z1ie donc+ =-, =.- =×/- 0' 1 2 T= 0 '1
Si Amax =4 on a R9/R8=4 donc R9=4 R8=40k
'-
6.2.2.a On a le module T=²)(1'3

622 b lim;→=+ =' lim;→>+ = 0 un filtre passe bas c’est
-
6.2.3.a On a Gmax = 12 dB on cherche la fréquence pour laquelle G=Gmax-3 = 9dB

Graphiquement on a fc= 0,10Hz
6.2.3.b Fc=21?)91 donc C1=A12?9 C1= 40µ F
6.2.3.c Pour f = 10kHz on a graphiquement T = -68dB avec G=20log T on a T = 10-3,4
6.2.3.d on a U2=-4U1= -5V
6.2.3.e on a U2=-4×10-5×2,2510-4 donc U2<1mV U2=0 V
6.2.4 seule la valeur moyenne est conservée par le filtre passe bas et amplifiée d’un facteur 4

7 CAN

7.1 Echantillonneur
On a K fermé donc U2= Uc2 on a un AOp monté en suiveur on a U comme3= U2= Uc2
A t=t1K ouvert il n’y a plus de courant dans C2puisque i+=0 donc sans courant Uc2ne varie plus et
-
conserve sa valeur U3=UC2(t1 reste constante) et
Ce montage conserve la valeur d »entrée fixe pendant la durée de la conversion

7.2.1 résolutionplus le nombre de bit est grand, meilleure est la
7.2.2 avec 8bits on pourrait avoir 28, soit 256 combinaisons
7.2.3 à cause des alimentations les tensions ne peuvent dépasser 15 V
on a donc N10]max=Umax/77×10-3 n’y a que 194 combinaisons possibles il = 194
soit Nbinaire]max= 11
000010
7.2.4 tension qui entraine une variation de la sortie on ale quantum d’un CAN correspond à la plus petite
donc q= 77×10-3V

on amax =15/q = 194°C au delà de cette température les AOp saturent
à 2500 m de profondeur on a a=110° donc toutes les températures sont affichables

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