10 Exercices – Capteurs Analogiques
Sciences d’Ingénieur – 2ème BAC STE
Exercice 1 : Capteur de température
Un capteur PT100 a une résistance de 100Ω à 0°C et un coefficient de 0,385Ω/°C.
- Calculer la résistance à 50°C
- Déterminer la température pour une résistance de 119,25Ω
Exercice 2 : Pont de Wheatstone
Un pont de Wheatstone est constitué de R1=R2=1kΩ, R3=980Ω et R4 est un capteur.
- Calculer la valeur de R4 pour équilibrer le pont
- Déterminer la tension de déséquilibre si R4=1020Ω et Vcc=5V
Exercice 3 : Capteur de pression
Un capteur de pression a une plage de 0-10 bar avec une sortie 0,5-4,5V.
- Déterminer la sensibilité en V/bar
- Calculer la pression pour une tension de sortie de 3V
Exercice 4 : Conditionnement de signal
Un capteur thermocouple type K délivre 40,5mV à 1000°C. On utilise un ampli avec gain=100.
- Calculer la tension de sortie
- Déterminer la résolution minimale de l’ADC pour une précision de 1°C (0,04mV/°C)
Exercice 5 : Capteur résistif
Un capteur de lumière LDR a une résistance de 10kΩ à 100 lux et 1kΩ à 1000 lux.
- Exprimer la relation R=f(Lux) en supposant une variation logarithmique
- Calculer la résistance à 500 lux
Exercice 6 : Bruit de mesure
Un système de mesure présente un bruit de ±5mV sur une plage de 0-10V.
- Calculer le rapport signal/bruit (SNR) en dB
- Déterminer la résolution effective en bits
Exercice 7 : Linéarité
Un capteur de force donne les valeurs suivantes :
| Force (N) | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 |
|---|---|---|---|---|---|
| Tension (V) | 0,1 | 1,8 | 3,6 | 5,2 | 6,7 |
- Calculer la non-linéarité en % de la pleine échelle
- Déterminer l’erreur maximale
Exercice 8 : Capteur capacitif
Un capteur de niveau a une capacité C=εA/d avec ε=8,85pF/m, A=0,01m², d=5mm.
- Calculer la capacité initiale
- Déterminer la nouvelle capacité si d augmente de 1mm
Exercice 9 : Filtrage analogique
Un signal de capteur contient du bruit à 1kHz. On utilise un filtre passe-bas RC avec R=10kΩ, C=100nF.
- Calculer la fréquence de coupure
- Déterminer l’atténuation à 1kHz
Exercice 10 : Chaîne de mesure
Un capteur a une sensibilité de 2mV/°C, suivi d’un ampli (G=500) et d’un ADC 0-5V 10 bits.
- Calculer la plage de température mesurable
- Déterminer la résolution en température
Ces exercices couvrent les compétences clés du référentiel sur les capteurs analogiques.
