Teslamètre et thermomètre simples et économiques
La plupart des capteurs électroniques actuels de température ou de pression permettent d’obtenir une tension proportionnelle à la grandeur mesurée. Les problèmes qui se posent sont la plupart du temps, de trouver le “bon” capteur” et de mettre au point l’électronique qui l’entoure (décalage amplification). Ceci prend du temps, et une fois la mise au point du prototype effectuée, il faut encore passer à la gravure du circuit, etc. Ces montages nécessitent souvent une alimentation symétrique qui si elle est incluse dans le boîtier en augmente son coût, et si elle est indépendante, augmente les risques d’erreur de branchement (il faut alors prévoir une protection par diode des entrées d’alimentation).
Nous proposons dans cet article un teslamètre et un thermomètre simples à mettre en œuvre, d’utilisation aisée et de coût relativement modeste ; une trentaine de francs, les grandeurs mesurées étant lues à un facteur 10 près sur l’écran d’un voltmètre numérique. Il est bien sûr possible aussi d’utiliser ces capteurs en les couplant à un système automatique de mesure.
TESLAMÈTRE.
Les capteurs de champ magnétique sont conçus en interne autour d’une sonde à effet Hall, d’un régulateur de courant et d’un amplificateur. La caractéristique de sortie est de la forme Vs = 0,5Vcc+k.B si Vcc est la tension d’alimentation. La pente et l’ordonnée à l’origine dépendent toutes deux de la tension d’alimentation.
Ces sondes sont en outre sensibles au sens du champ magnétique mesuré et à sa direction. Il est donc possible de déterminer les caractéristiques complètes d’un champ magnétique. La tension de sortie est maximale lorsque le champ est orthogonal au capteur.
L’UGN 3503 est un capteur de cette famille qui pour une tension d’alimentation de 5 V possède une pente de 10 mV/mT. Les conditions à remplir pour son utilisation sont donc de disposer d’une tension stabilisée de 5 V et de décaler le potentiel de référence de mesure de 2,5 V pour lire directement (à un facteur 10 près) l’intensité du champ magnétique sur un voltmètre numérique.
Le brochage du capteur et le schéma du montage sont les suivants.
Le potentiomètre sera du type ajustable à vis 100 kΩ, (sa valeur n’est pas déterminante) 20 tours de préférence (10 peut convenir). En absence de champ magnétique, il suffit de régler ce potentiomètre à l’aide d’un petit tourne-vis pour que la tension lue sur le voltmètre soit nulle.
Pour le montage, on peut utiliser du tube électrique PVC gris découpé en longueur de 25 ou 30 cm (à adapter aux bobines utilisées et aux montages à réaliser). Le capteur et le potentiomètre sont soudés sur des morceaux de circuit d’essai type veroboard à pistes séparés (il n’y a donc pas de circuit à graver). Pour les fils entre le capteur et le potentiomètre on peut utiliser du câble en nappe multicolore ou des fils récupérés sur du câble téléphone (question de taille et de souplesse).
- Montage sonde teslamètre
Le capteur est noyé au ras de l’orifice du tube à l’aide d’un pistolet à colle. Il en est de même pour le potentiomètre du côté opposé. (Les deux composants peuvent être bloqués par des petites cales en carton ou en papier pour éviter que la colle ne coule trop). La longueur du câble en nappe à l’intérieur du tube doit être légèrement supérieure à la longueur de ce dernier mais pas trop afin de permettre l’introduction des cales.
Pour repérer la position du capteur lorsqu’il est dans la bobine on peut coller une bande de papier millimétré sur le tube, ou le tube étant positionné sur un support, déplacer le support ou la bobine devant une règle.
Rappelons qu’il est nécessaire d’alimenter ce capteur avec une tension continue filtrée parfaitement stabilisée de 5 V.
CAPTEUR DE TEMPÉRATURE
Il s’agit du LM35CZ, qui délivre une tension de 10 mV/°C et présente l’avantage de pouvoir être alimenté par une tension continue quelconque comprise entre 5 et 15 V. Il permet de mesurer des températures comprises entre 0 et 100 °C si on l’alimente par une tension positive, ou des températures comprises entre -50 et +50 °C mais il faut dans ce cas une référence de tension négative. Dans le cas le plus courant (températures positives), on pourra donc envisager de l’alimenter par une pile 9 V, ce qui en fait un système très souple d’emploi.
- shéma de principe pour thermomètre positif
- Schéma de principe pour mesure -50 / +50 °C
Le capteur sera soudé “en volant” sur 3 brins de câble en nappe. Il faut prendre soin d’isoler la patte centrale par un petit morceau de gaine thermo-rétractable. Pour pouvoir plonger ce capteur dans un liquide, il est nécessaire de l’isoler en le noyant dans de la colle type “araldite” et en recouvrant le tout d’un autre morceau de gaine thermo-rétractable de diamètre proche de la dimension du capteur.
Références des composants :
• Capteur effet Hall : UGN 3503 U
• Potentiomètre : Trimmer cermet 20 tours disponible avec vis horizontale ou verticale
• Capteur température : LM 35 CZ (ou DZ)