BE d`électronique : Réalisation d`une balance électronique

Département Génie Electrique et Informatique - 3IMACS
Année 2009-2010
BE d'électronique :
Réalisation d'une balance électronique
Auteurs: T.ROCACHER, M.AIME
Nombre de séances : 6 séances de 2h45
Activité :TP/Cours/Projet,
Evaluation: Remise d'un rapport de conception et de mesure
Objectif du bureau d'étude :
Le but de ce BE est de réaliser une balance électronique, en partie. Il s'agit de travailler sur la partie
amplification. Celle-ci est délicate, puisque le capteur utilisé délivre une très faible tension,
continue, et doit être fortement amplifiée.
Vous réaliserez cet amplificateur sur plaque d'essais afin de construire rapidement le prototype.
Ensuite, vous réaliserez le typon (routage) du circuit, sans aller jusqu'à sa réalisation (routage avec
le logiciel Eagle).
Cahier des charges de la balance :
On demande de construire une balance électronique de précision (en partie) dont les
caractéristiques sont les suivantes :
Etendue de mesure: 600g
Précision : 1g
Tension de sortie : 6V. Ainsi, la masse sera mesurée sur un voltmètre avec 1g = 10mV
Temps de stabilisation de la sortie : 1s à 0,1% de la mesure
On mettra à disposition un plateau balance pour chaque binôme. Un plateau balance est composé
d'un capteur de force, constitué par 4 jauges de contrainte collées sur un corps d'épreuve, et d'un
plateau vissé dessus, le tout monté sur un socle. Une documentation générale est disponible sur le
Wiki, et une documentation particulière pour chaque balance sera fournie.
Schéma fonctionnel de la balance
Information
Masse à
peser
Conversion
masse/tension
(plateau)
Voltmètre
Amplification
différentielle
0 / 12V
0 / 15V
Alimentation
Projet_Balance_v2.odt
Compensation de
tare
0 / -15V / +15V
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Travail à faire :
NB : Dans cette partie du bureau d'étude électronique, il est attendu de l'étudiant :
– une grande autonomie (dans la démarche de conception et les manipulations et mesures)
– du soin dans le cablage sur plaque d'essais
– rangement des plateaux et poids en fin de séance à leur place
Tâche n°1 : L'amplificateur (Alimentation +/-15V), voir Wiki pour documentations techniques
On demande de réaliser et de tester un amplificateur de type « amplificateur d'instrumentation »
permettant de traiter la tension différentielle issue du pont de jauges. La sortie vaudra 6V pour la
pleine échelle. La sortie sera filtrée par un passe-bas d'ordre 1 (filtrage du bruit, tout en satisfaisant
la contrainte du temps de réponse du cahier des charges)
Vous disposerez d'une alimentation de table réglée en +/-15V. Un régulateur de 12V, de type 7812
sera nécessaire pour alimenter précisément le capteur.
Vous disposerez également de plusieurs AOP (TL071, uA741, OPA2604, OP07, LT1097,
OPA551). Vous devrez choisir le type d'AOP de manière à atteindre le cahier des charges, avec le
soucis d'offrir un moindre coût (par exemple, vous pouvez chercher sur les revendeurs comme
Farnel, Radiospare, electronique diffusion... afin de comparer les prix).
Indication :
En supposant que les 3 AOPs ont des offsets différents les uns des autres et non nuls, déterminer
l'offset global en sortie que l'on obtient. En tirer des conclusions quant au choix des AOP.
Tâche n°2 : Compensation de tare
Apportez une amélioration du circuit précédent de manière à pouvoir compenser la tare. On
cherchera à concevoir un réglage fin (+/-20 % autour de la valeur théorique de la tare).
Vérifier que l'ensemble fonctionne correctement. Tracer, tout réglage étant fait, la tension de sortie
en fonction de la masse appliquée (5 à 10 points, à peu près répartis de manière uniforme).
Proposer une méthode pour déterminer par mesure le taux de réjection en mode commun de
l'amplificateur réalisé.
Câbler un simple montage amplificateur différentiel dont le gain est le même que celui nécessaire.
Mesurer le taux de réjection de mode commun et comparer avec le précédent. Conclure.
Tâche n°3 : conception du typon correspondant à l'ensemble amplificateur +compensation de tare.
Projet_Balance_v2.odt
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Calendrier :
séance
Travail à faire étudiant
Accompagnement des enseignants
S9
Tâche 1
Aide à la demande sur les points
obscurs des fiches de cours
(lecture et assimilation des 4 fiches cours)
S10
Tâche 1/2
(lecture et assimilation des 4 fiches cours)
Aide à la demande sur les points
obscurs des fiches de cours
S11
Tâche 1/2
Explication sur la structure interne
d'un
régulateur
de
tension,
élargissement
aux
alimentations
linéaires (transformateur, redresseur,
stabilisation / régulation)
S12
Tâche 2/3
Cours rapide sur le routage (Eagle),
règles de routage...
S13
Tâche 3
S12
Tâche 3
Rapport (manuscrit):
–
–
démarche de conception (en particulier, pourquoi l'amplificateur d'instrumentation, choix
des AOPs, choix de tous les autres composants vis à vis du cahier des charges).
Résultats des mesures, et critiques , comparaison vis à vis du cahier des charges.
Projet_Balance_v2.odt
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