Chaine d'élaboration de l'information ; corrosion. Bts domotique 2015.

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L’humidité relative est mesurée à l’aide d’un capteur, appelée humidistance. Ce capteur est, en fait, un petit condensateur composé d’un film plastique isolant sur les faces duquel a été vaporisée une fine couche d’or. La capacité d’un condensateur dépend de la surface en regard de ses plaques métalliques et de la nature du matériau isolant placé entre celles-ci. On comprend alors aisément que si des molécules diffusent à travers les très fines couches d’or, l’humidistance verra ses
propriétés électriques modifiées.
La détection de ces variations de propriétés électriques est ici réalisée en insérant ce capteur dans un dispositif électronique appelé oscillateur qui génère un signal de sortie vs dont la fréquence varie avec l’humidité de l’air. La chaine d’élaboration de l’information d’humidité relative est schématisée ci dessous :

Etude de l’oscillateur.
L’oscillateur travaille à partir d’une tension vc mesurée en sortie du capteur appelé Humidistance et d’un circuit comprenant des amplificateurs opérationnels. La caractéristique vs en fonction de vc est représentéeci-dessous :

La tension vs étant de -10 V à l’instant initial, représenter l’allure de la tension de sortie vs de l’oscillateur en fonction du temps, en tenant compte du sens de variation et de la valeur de vc,
en respectant les correspondances temporelles avec vc. On tracera jusqu’à 40 μs minimum.

3.2 La sortie de l’oscillateur correspond à celle d’un amplificateur opérationnel.
Cet amplificateur opérationnel est-il en régime linéaire ou saturé ?
Vs ne peut prendre que deux valeurs ±10 V. L'amplificateur est donc en régime saturé.
3.3 Déterminer, d’après le graphique utilisé à la question précédente, la période Ts et la fréquence fs de la tension vs.
Ts = 40 µs et fs = 1/Ts = 1/(40 10-6)=2,5 104 Hz.




Conversion fréquence-tension.
Avec le dispositif de mise en forme, on transforme la tension vs en une tension vd, dont l’évolution au cours du temps est représentée ci-desous.

3.4 Compte tenu de l’allure et des caractéristiques de cette tension vd, donner l’expression de la valeur moyenne Vmoy de la tension vd, ceci en fonction de E, Td et Ts.
Vmoy =( 0 *10 +Td E +0*20) / Ts =
Td E/ Ts.


 











Corrosion (5 points)
Les montants métalliques de la serre sont en fer. Afin de protéger ces montants de la corrosion, on fixe dessus une plaque de magnésium.
Données :
E(Fe2+/ Fe )= - 0,44 V. E(Mg2+/ Mg) = - 2,6 V
Masses molaires atomique: M(Fe) = 56,0 g.mol-1 ; M(Mg) = 24,0 g.mol-1.
Charge d’une mole d’électrons : 9,65.104 C.mol-1.
4.1 Expliquer pourquoi, tant qu’il reste du magnésium, les montants en acier ne seront pas « corrodés ».
Le magnésium est plus réducteur que le fer ; il s'oxyde à la place du fer qui est protégé.
4.2 Que peut-on dire de la transformation chimique subie par le magnésium.
Ecrire la demi-équation de réaction associée à cette transformation chimique.
Oxydation du magnésium ; Mg(s) = Mg2+aq +2e-.
Au bout d’une année de fonctionnement m=3 kg de magnésium ont disparu.
4.3 Déterminer la charge électrique Q ayant circulé au travers des montants métalliques ?
Quantité de matière de magnésium : n = m / M(Mg) =3000 / 24,0 = 125 mol.
Quantité de matière d'électrons : 2n = 250 mol.
Charge électrique Q = 250 *9,65 104 = 2,41 107 C.
4.4 Quelle masse de fer aurait été oxydée en l’absence de la plaque de magnésium ?
n M(Fe) = 125*56 =7,0 103 g = 7,0 kg.
4.5 Citez deux autres procédés utilisés pour protéger des pièces métalliques en fer contre la corrosion.
Couche de peinture ou de matière plastique ; galvanisation ; électro-zingage.





  

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