4 - Température
Le capteur retenu est une sonde platine PT 1000. les caractéristiques données par le vendeur sont les suivantes :
Gamme de température : -70° à 600° C
Coefficient de température : 0,00385
Classe de tolérance :
± 0,6 %Il s'agit donc d'un élément dont la résistance est donnée par la relation R
= 1000 (1 + q x 0,00385)(
q = température en degrés Celsius)
Pour obtenir une tension proportionnelle à cette résistance, il suffit d'utiliser un montage délivrant une intensité constante, comme pour le capteur de direction.
Les relations Ic = 1 / Re et Re = 1 / Ic restent valables. Si l'on règle Ic à 2,6 mA, on obtiendra :
R0 = 1000
W U0 = 2,6 VR100 = 1000 + 100 x 3,85 = 1385
W U100 = 3,6 VLa résistance Re sera constituée d'une résistance variable de 1000
W , (R ajust), Re1 sera remplacé par un shunt.C2 peut être omis (étude de variations rapides de température) ou prendre une valeur de 10 à 100 microfarads si l'on veut lisser des phénomènes transitoires.
Le circuit imprimé est le même que pour le capteur de direction.
La présence du régulateur permet l'alimentation à partir d'une pile de 9 Volts ou à partir d'une alim de labo 12 à 15 V.
La sonde sera fixée à l'aide d'une colle à deux composants à l'extrémité d'un tube métallique de diamètre extérieur 5 mm (voir construction de la girouette) et reliée au montage par un fil blindé 1 conducteur. Attention à bien isoler les soudures entre la sonde et le fil blindé (gaine thermo-retractable par exemple) pour éviter les courts-circuits avec le tube. Il peut être intéressant de couper ce fil à proximité de l'extremité du tube et de raccorder les deux morceaux à l'aide de deux prises (CINCH). Cela permettra de réaliser une liaison courte (environ 1 m) pour les expériences type chauffage de l'eau, changement d'état, ... ou, par l'intermédiaire d'une rallonge construite avec le même fil et les mêmes prises, une liaison longue (10 m ou plus) pour les relevés de température extérieure.
Etalonnage :
1 - Sommaire
Relier le montage à la carte d'acquisition (amplification 1, décalage 0), placer la sonde et un thermomètre dans un récipient contenant de l'eau froide. Mettre l'ordinateur en acquisition rapide (0,1 s , 100 points, répéter).
Lire la température, calculer la tension théorique correspondante
U = R x I = 1000 (1 +
q x 0,00385) x 2,6 x 10-3 = 2,6 x 10-3 x (1000 + q x 3,85) et régler la résistance ajustable pour obtenir cette tension à l'affichage. Si cette première méthode vous semble suffisante, il suffira de régler le logiciel en conséquence : U0 = 2,6 V U100 = 3,6 VExemple pour Physcope : Ampli = 100, décalage = -260 ( = -100 x U0 ), échelle [-20 ; +50] pour une étude de la température ambiante, [-20 ; +110] pour l'étude des changements d'état de l'eau.
2 - Evolué
Après cette première phase, placer la sonde et le thermomètre dans de l'eau chaude. Lire la deuxième température, la deuxième tension, et calculer à partir de ces deux points la pente et le décalage à l'origine
Pente p = (U2 - U1
) / (q2 - q1) en V /d°C. Réglage d'amplification pour Physcope = 1 / pDécalage à l'origine (tension pour
q1 = 0 °C) : U0 = U1- p x q1. Décalage pour Physcope = U0 / pSous ¨Physcope", il est possible d'étalonner sans calculs en utilisant la fonction MATERIEL -> CAPTEURS du logiciel
Exemple de réglage (Physcope) pour une saisie sur une semaine :
Résultat de la saisie :
Pour mieux mettre en évidence la variation diurne de la température, on peut combiner l'affichage de la température et de la lumière :
On pourra aussi mettre en évidence des corrélation des deux courbes sur des phénomènes particuliers : exemple, samedi en fin de matinée, passage nuageux important avec faible pluie (voir courbe de luminosité) entraînant une baisse importante de température.
Nota :
En cas de relevé de la température extérieure, il faudra placer le capteur à l'abris des rayons solaires directs (abri météo ou protection réalisée à partir d'un bidon en plastique blanc ouvert en bas et muni de trous d'aération en haut :
Autres expériences possibles avec ce capteur :
De nombreuses expériences mettant en oeuvre un enregistrement de température peuvent être réalisées avec ce capteur.
En particulier, les manipulations décrites par Gérard LERICHE dans le livret
P.C.A.O.
Physique Chimie Assistée par Ordinateur
au collège
- Etude de la congélation de l'eau
- Etude de la fusion de la glace
- Changements d'états de l'eau au cours du chauffage
sont réalisables, ainsi que beaucoup d'autres (étude de la température au cours de la distillation d'un mélange eau/alcool, ...).
Vous pouvez vous procurer gratuitement ce livret en le téléchargeant sur INTERNET