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.
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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.
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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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