Bilan du groupe sur l’activité ballon, sonde :

Maîtrise d’Excel : satisfaisante 4/ 5

Compte rendu : souvent très bien 4/ 5 argumentation satisfaisante Montage faux parfois pas toujours bien corrigé à chaque fois pas toujours envoyé

Exploitation des données : 3,5 / 5 Courbe bien tracées Analyse un peu juste Activité en classe : satisfaisante 3,5 / 5 sauf pour secrétariat abandonné le 28/04

Avant correction finale 15 /20 Amandine MagnienJulie Archambaud

Capteur n° 04 : humidité relative

Amandine MagnienJulie Archambaud

•Fiche technique et propriétés du capteur et deuxième page•Etalonnage du capteur et courbe d’étalonnage

L’humidité relative correspond au rapport de la pression de vapeur d’eau contenue dans l’air sur la pression de vapeur saturante. Lors de l’ascension du ballon, nous voulons mesurer la valeur d’humidité relative à l’extérieur du ballon . Les valeurs en altitude seront peut-être élevé car les nuages (eau en suspension) avoisinera des valeur d’humidité relative élevées.

Amandine Julie

•Réaction à la luminosité et solution•Réaction à la température

Travail satisfaisant

•Résumé

2 pages du fichier Excel à corriger.

Pour ce fichier Powerpoint : voir les corrections à apporter sur 4 diapos surtout la dernière où des explications manquent

Capteur d’HumiditéN°4: Fiche technique

Le capteur sélectionné est un capteur: HIH-4000 Series Constructeur: Honeywell

On va utiliser en fait le capteur de référence: 528-3171

Spécifications techniques

Tension d'alimentation 5 V c.c.

Plage de mesure 0 à 100% HR

Précision de l'instrument +/- 2%

Stabilité +/- 1% RH (à 50% sur 5 ans)

Temps de réponse 15 s (air en déplacement lent), 50 s (528-3171)

Tension de sortie 0,8 à 3,9 V c.c.

Température d'utilisation –- 40°C à +85°C

5V

Le 03_03_10

0VMesure

Accueil

Fiche constructeurTaux d'humidité Valeur de la tension en pourcentage en Volt

RH U% V

0,0 0,7025,0 1,5050,0 2,4075,0 3,20

100,0 3,90

Vérification par le calculTaux d'humidité Valeur de la tensionen pourcentage en volt

RH U% V0 0,72

25 1,5350 2,3475 3,15

100 3,96

Remarque: Les données du constructeur ont été vérifiées

par calcul à l’aide d’une équation de droite définie par

Excel sur les données du constructeur. (Voir ci-dessus)

Acheté chez ?

Capteur d’HumiditéN°4: Fiche technique

0V Mesure 5V

Accueil

Avant

Avant Arrière

Le capteur possède des faces très semblables et le dessin de la fiche n’était pas claire il était donc difficile de déterminer le coté correspondant aux mesures. (Les photos sont floues à cause de la mauvaise qualité de l’appareil photo pour les photos de distance proche.) Le capteur d’humidité relative étant un capteur très sensible et fragile, nous avons réalisé une protection afin de le stabiliser et de le protéger des chocs.

Etalonnage du capteur 043-03-10

10-03-10

Pour réaliser l’étalonnage du capteur d’humidité, il n’est possible d’effectuer que 2 mesures par jour (dehors et dedans). A l’aide du montage suivant nous obtenons des valeurs que nous rajoutons au tableau Excel et obtenons une courbe d’étalonnage.

Le voltmètre 1 mesure la tension aux bornes du générateur et le deuxième mesure la tension en fonction de l’humidité.

On utilise les données de la station météo du lycée qui nous sont transmises par ce site http://o3e.geoazur.eu/ mais ce ne sont que des données extérieures. Voir page suivante

Pour les données intérieures nous utilisons une station météo placée à proximité du montage et donnant directement l’humidité relative de l’air ambiant. Le problème est que cette station météo n’est pas précise.

Accueil

Station météo

Couleur des fils à changer sur le schéma et non à l’extérieur !

AccueilLes données La météorologie

Données météorologiques quotidienne détaillées

3.Valider

2. Sélectionner la date1.Sélectionner la station

Données des de RH par heure (pour des données par minutes on clique sur la donnée de l’heure voulue).

Site internet pour les données météorologiques et RH

On obtient une fonction linéaire. La courbe rouge représente notre courbe d’étalonnage avec l’évolution de U en fonction de Rh et la bleue, celle du constructeur.

Fiche constructeur Verification par le calculTaux d'humidité Valeur tension Taux d'humidité Valeur de la tensionen pourcentage en Volt en pourcentage en volt

RH U RH U% V % V

0,0 0,70 0 0,7225,0 1,50 25 1,5350,0 2,40 50 2,3475,0 3,20 75 3,15

100,0 3,90 100 3,96

Relevés personnels Vérification par le calcul Ecart relatif

Taux d'humidité Valeur de tension Taux d'humidité Valeur de la tension

en pourcentage en Volt en pourcentage en voltRH U RH U% V % V %

42,0 2,1 42,0 2,05 2,5480,0 3,5 80,0 3,38 1,9140,0 2,1 40,0 1,98 4,0733,0 1,7 33,0 1,73 2,9660,0 2,5 60,0 2,68 6,36

On remarque que les valeurs du constructeur sont correspondantes à la courbe représentative.

Etalonnagedu capteur 04

U= 0,0352*R H + 0,5682

U = 0,0324*R H + 0,72

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0

U (V)

R H (%)

T ension U a ux borne s du ca pteur e n fonc tion de l'humidité re la tive R H da ns

l'a ir a mbia nt

Accueil

L’écart relatif est plutôt satisfaisant car il tourne autour de 5%.

Aujourd’hui 17/03/10

Nous venons de réaliser, que notre capteur d’humidité relative réagissait à la lumière (…comme écrit sur la fiche constructeur ci-dessous !).

En effet après l’expérience suivante: capteur placé à l’intérieur, puis, à l’extérieur ou à la lumière du rétroprojecteur. A la lumière, le capteur mesure une tension de 0.00V ou une humidité relative nulle.

puis

Peu exposé à la lumière Exposé à la lumière d’un rétroprojecteur

En conséquence, il faudra protéger notre capteur d’humidité relative de la lumière pour obtenir des valeurs satisfaisantes.

Page suivante

Accueil Réaction à la luminosité

On a fabriqué une protection à la lumière avec une petite boite noire, trouée, afin de toujours capter l’humidité:

Aujourd’hui 24/03/10

Boite trouée

Test

A la lumière du rétroprojecteur, la tension (contrairement au capteur sans cache qui donnait des valeurs nulles, voir page précédente) reste une donnée valable, même en baissant légèrement.

Accueil

Accueil

On remarque également une réaction du capteur à la température, précisée dans la fiche technique. On nous donne une équation : V(out) = (0.0305+0.000044T-0.0000011T²)(RH)+(0.9237-0.0041T+0.000040T²)Où T est la température en °C et RH, le taux d’humidité relative en %. La température variant de +30 à -50°C.

On a superposé les différentes courbes (différentiées par leur taux d’humidité relative (RH).

On remarque que plus ce taux augmente, plus la tension est élevée.

Pour un RH faible, plus la température sera élevée, plus la tension sera faible. On remarque cependant qu’à un RH élevé, plus la température augmentera, plus la tension sera élevée.

Réaction à la Température

P our R H 20% P our R H 40% P our R H 60% P our R H 80% P our R H 100%U U U U UV V V V V

1,557 2,070 2,687 3,303 3,9201,548 2,095 2,714 3,333 3,9521,539 2,120 2,737 3,353 3,9701,530 2,144 2,754 3,364 3,9741,521 2,167 2,766 3,365 3,9641,512 2,189 2,773 3,356 3,9401,503 2,210 2,774 3,338 3,9021,494 2,231 2,771 3,310 3,8501,485 2,251 2,762 3,273 3,784

U = 0,9404e-0,005*T

U = 1,5297e0,0006T

U = 2,1407e-0,001T

U = 2,7388e-3E -04T

U = 3,3364e0,0001T

U = 3,9338e0,0004T

0,000

0,500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

3,500

4,000

-50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30

P our R H= 0% P our R H= 20% P our R H= 40%

P our R H= 60% P our R H= 80% P our R H= 100%

T ens ion (U) aux bornes du capteur en fonction de la température (T ) pour une taux d'humidité re lativ e (R H)

T (°C )

U(V)

Générateur de la nacelle

Pour la construction du générateur de la nacelle nous avons installé en série 3 pile de 4.5V. Mais pour isoler électriquement nous avons dû installer des condensateurs.

Un condensateur est un composant électronique ou électrique élémentaire, constitué de deux armatures conductrices (appelées « électrodes ») en influence totale et séparées par un isolant polarisable (ou « diélectrique »). Sa propriété principale est de pouvoir stocker des charges électriques opposées sur ses armatures

Le générateur est placé dans la nacelle où il est retenu par une poutre. Il est relié à un interrupteur et à deux condensateur: un céramique et un polarisé. les condensateurs dits polarisés sont sensibles à la polarité de la tension électrique qui leur est appliquée : ils possèdent une borne négative et une positive. Les condensateurs céramiques sont des condensateurs non polarisés, de faible valeur .

Placement du capteur sur la nacelle

Capteur 4 d’humidité par Amandine Magnien et Julie Archambaud

Haut

Bas

Relevés personnels Vérification par le calcul Ecart relatifTaux d'humidité Valeur de tension Taux d'humidité Valeur de la tensionen pourcentage en Volt en pourcentage en volt

RH U RH U% V % V %

45,0 2,10 45,0 2,15 2,49

69 3,00 69 3,00 0,10

62 2,65 62,0 2,75 3,80

U= 0,0352*R H + 0,5682

U = 0,0324*R H + 0,72

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0

U (V)

R H (%)

T ension U a ux borne s du c a pte ur e n fonc tion de l'humidité re la tive R H da ns

l'a ir a mbia nt

Exploitation des données (1)

La première courbe est le relevé de tensions lors du lâcher du ballon et lors de son trajet. Grâce aux travaux préalables nous avons trouver un modèle mathématique. On a pu alors réalisé les 2 courbes suivantes. Les données sont exploitables seulement jusqu’à 13h14 (soit 2585 valeurs). L’éclatement du ballon semble s’être produit vers 12h40.

H umidité H en fonc tion du temps t

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

09:36:00

10:04:48

10:33:36

11:02:24

11:31:12

12:00:00

12:28:48

12:57:36

13:26:24

t( horaire s)

H (%)

Eclatement du ballon

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

09:36:00 10:48:00 12:00:00 13:12:00 14:24:00

T ens ion U aux bornes de quoi ? en fonc tion du temps t

U (V)

t(hora ire s)

Vous avez oublié de montrer votre courbe sur l’acquisition réalisée par kiwi !

Exploitation des données (2)On remarque que l'humidité est liée à la température. Leur courbe respective suivent à peu près les mêmes vari…

Valeurs humidité max et min ? Grande variations observées pour quelle zone d’altitude ? Comparaison avec zone nuages ?

La baisse soudaine de l'humidité et de la température sont simultanées à 12h45 (temps équivalent en s ??? Voir courbe ).

On remarque également que le capteur de température réagit moins vite que le capteur d'humidité.

La courbe d’altitude nous donne un nouvel élément pour nous permet de déterminer le moment de l’éclatement du ballon. Le pic correspond à la baisse de la température et d’humidité à 12h45.

Plus l’altitude augmente, plus la température et l’humidité diminuent.

La température et l’humidité remontent légèrement lorsque l’altitude augmente moins vite ???,.

On observe la présence de nuage à environ 4km On observe également des nuages vers 4/5km (valeurs un peu forte, vue votre courbe), avec une augmentation sensible de l’humidité.

Eclatement du ballon

(5km)

Courbes introuvables sur votre fichier Excel . A me montrer !!!