Aurélie 10/02/11
 

 

Capteur de pression : concours Mines  2010

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On choisit un capteur piézorésistif qui délivre une tension uP = VA - VB dépendant de la pression P de manière linéaire :
uP = βP + U0 avec β = 0,1 mV/kPa et U0 une constante.
Cette tension est donc faible et doit être amplifiée pour être mesurable.
La tension 
uP = VA - VB en sortie du capteur est appliquée à l’entrée du montage de la figure 4 entre les points A et B. Tous les amplificateurs opérationnels sont supposés idéaux et fonctionnent en régime
linéaire. On étudie le montage « par blocs ».

 Que vérifie un amplificateur opérationnel idéal ? En régime linéaire ?
A O idéal : les intensités des courants d'entrée sont nuls.
En régime linéaire, la tension de sortie est proportionnelle aux tensions d'entrée.
Les deux entrées sont au même potentiel , e=0.
Calculer la tension uF (entre la sortie de l’AO1 et la masse) en fonction de la tension uG (entre G et la masse). Comment s’appelle le montage réalisé à l’aide de cet AO1 ? Quel est son
intérêt pratique ?
uF = uG car e1=0.  Il s'agit d'un montage suiveur de tension :
uF est indépendante de l'intensité du courant  de sortie de l'AO1.
Montrer d’autre part que :
Ecrire le théorème de Millmann au point G.


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Appliquer le théorème de Millman aux entrées inverseuses des AO2 et AO3. En déduire que v = VC - VD = A uP et donner l’expression de la constante A en fonction de R3 et R4.

 L’ensemble {AO2 + AO3 + résistances R4 et R3} forme un amplificateur différentiel.
Sachant que le bruit électrique (signaux parasites) est à peu près le même aux points A et B, dire quel est l’intérêt de ce montage par rapport aux amplificateurs plus simples (comme l’amplificateur inverseur ou non inverseur étudiés pendant l’année).

Les signaux parasites vont disparaître : seule la faible tension uP pourra être amplifiée.

 





Calculer la tension de sortie uS (entre S et la masse) en fonction de uP, E, R1, R2, R3, R4 et α.
L'AO4 fonctionne en régime linéaire : il y a une liaison entre l'entrée inverseuse et la sortie S.

Quelle relation doivent vérifier α, E, U0, R1, R2, R3, R4 pour que VS soit proportionnelle à la pression P ?

uP = βP + U0 ;







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