Première approche de l'amplificateur opérationnel

Principe : Le principe retenu est d'allumer une DEL en cas de présence d'eau, ce qui peut s'avérer utile en cas de fuite ou d' inondation...

Principe du capteur

Le capteur consiste en deux lames métalliques, de nature différente, qui au contact de l'eau forme une pile. Celle-ci doit être susceptible d'allumer une DEL comme alarme d'inondation.

Une pile électrochimique est constituée d'un électrolyte (une solution) et de deux électrodes de nature chimique différente : La tension à ses bornes dépend de la nature de la solution et des électrodes.
L'air étant un isolant électrique, la tension aux bornes de la pile constituée de deux lames métalliques différentes n'existe que s'il y a entre elles de l'eau.

Différents types de piles

Expériences

Questions

Mettre 2 à 3 cm d'eau du robinet dans un bécher.

Y plonger deux lames métalliques de nature différente. Noter dans le tableau ci-dessous le nom de la lame qui est le pôle + de cette pile.

Relever la tension existant entre ces deux lames. Noter dans le tableau ci-dessous cette valeur.

1) En déduire la constitution de la pile qui vous paraît la plus performante.

2) La hauteur d'eau a-t-elle une influence importante sur la tension de la pile ? Justifier par des mesures.

3) Existe-t-il une tension entre les deux lames métalliques ? En déduire à quoi peut bien servir l'électrolyte (ici l'eau du robinet).

	Cu//Fe	Cu//Pb	Cu//Zn	Fe//Pb	Fe//Zn	Pb//Zn
Tension U pile
Pôle +

La DEL en tant que témoin lumineux

Une pile très élémentaire

Cette pile pourrait-être utilisée comme détecteur de niveau d'eau si elle allume une DEL ou si elle déclenche un buzzer.

Symbole d'une DEL

Attention, bien identifier le sens de branchement d'une DEL !

Expériences

Questions

Réaliser le montage ci-dessous : Qu'observe-t-on ?

La pile est-elle utilisable?

1) Pourquoi la DEL ne s'allume-t-elle pas ? Rappeler ses conditions de fonctionnement.

2) Comment pourriez-vous faire pour que cette DEL s'allume?

3) Calculer la tension nécessaire pour avoir une intensité de 10 mA avec une résistance de 120 W environ.

Du composant à son symbole électrique
C'est un circuit intégré, c'est à dire qu'il est constitué de plusieurs composants regroupé à l'intérieur du rectangle de résine noire. Il possède huit bornes (pattes) visibles à l'extérieur. Deux de ses huit bornes sont utilisées pour l'alimentation. Attention ! Un ampli-op ne peut fonctionner que s'il est alimenté !	Trois de ses huit bornes permettent de l'utiliser dans un circuit: deux entrées : E⁺ et E^- une sortie : S. Comme son nom l'indique, il permet d'amplifier une tension.
Questions
1) Citer un autre circuit intégré que vous connaissez. 2) Au niveau du symbole d'un amplificateur opérationnel, que signifie "i₊" et "i_-" ?

Branchons l'amplificateur opérationnel !
Expérience
L'alimentation (+15V/0/-15V) de l'amplificateur opérationnel doit être branchée en premier et débranchée en dernier. Elle doit rester allumée pendant toute la manipulation. Attention, cette photographie n'est qu'une illustration ! Elle n'a pas la fonction de donner le bon montage...

	Réaliser le dispositif expérimental ci-contre. Mesurer à chaque fois la tension aux bornes de la pile et celle en sorite de l'amplificateur. Remarques : On prendra : R₁ = 10 kW, R₂ > R₁: Elle sera augmentée progressivement Pour cela, on utilisera des résistances de 22 kW, 47 kW, 100 kW, 47 kW, 200 kW, 300 kW et 1 MW pour réaliser les valeurs successives.
Questions
3) Que constate-t-on ? Que dire de U_sortie (signe et valeur)? Comparer les tensions U_pile et U_sortie . 4) Calculer les rapports U_sortie/ U_pile et R₂/ R₁ .Comparer et conclure.

1 :	Un capteur détecteur d'eau
2 :	L'amplificateur opérationnel (dit AO ou ampli-op).
3 :	La mise au point de l'alarme associée au capteur.