Pression

” Mesurer & Exploiter ”


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Dans le domaine des sciences, une autre grandeur physique fréquemment utilisée est la pression exprimée en Pascal (Pa).

De nombreux types de capteurs de pression peuvent à priori être utilisés avec une carte Arduino sur une entrée analogique. Cependant, outre la gamme de pressions mesurables, un autre paramètre essentiel pour une utilisation avec un Arduino est la sensibilité du capteur souvent exprimé en mV/kPa.

En effet, nous avons vu que la résolution par défaut du convertisseur analogique/numérique de l’Arduino était de l’ordre de 5 mV. Hors beaucoup de capteurs de pression ne disposant pas d’amplification ont une résolution de 0,5 mV/kPa, ce qui rend impossible leur utilisation avec notre microcontrôleur.

Le capteur MPX4250AP a quant à lui une sensibilité de 20 mv/kPa pour une plage de mesure allant de 20 à 250 kPa (soit, une tension de sortie du capteur entre 0,2 V et 4,8 V). Ce capteur est parfaitement adapté à une utilisation avec un Arduino.

Toutes les activités de mesure de pression et d’exploitation seront réalisées avec le circuit suivant :


. Liste des composants :

. 1 capteur de pression MPX4250AP
. 1 DEL rouge
. 1 résistance de 220 Ω (résistance de protection de la DEL)
. 1 résistance de 10 kΩ (résistance du bouton poussoir)
. 1 bouton poussoir
. 1 plaque d’essais
. Fils de connexion


. Rappels :

L’unité de pression du système international (S.I.) est le pascal (Pa), qui correspond à une force d’1 newton exercée sur une surface d’1 mètre carré (1 Pa = 1 N/m²).

Le pascal étant une unité très petite par rapport aux pressions mesurées à la surface du globe (la pression atmosphérique moyenne enregistrée au niveau de la mer vaut 101 325 Pa), les météorologistes et les climatologues préfèrent utiliser l’hectopascal (1 hPa = 102 Pa).

D’autres unités ont été préalablement utilisées en météorologie, par exemple le millimètre de mercure (mmHg ou Torr), le millibar (mbar) et l’atmosphère normale (atm) :

– Le millimètre de mercure correspond à la pression exercée à 0 0C par une colonne de mercure d’1 millimètre de hauteur (1 mmHg = 133,322 Pa = 1,333 22 hPa).

– Le millibar vaut 10-3 bars (1 mbar = 102 Pa = 1 hPa).

– L’atmosphère normale correspond à la pression atmosphérique moyenne mesurée au niveau moyen de la mer à la latitude de Paris (1 atm = 101 325 Pa = 1 013,25 hPa = 1 013,25 mbar = 760 mmHg).

. Capteur de pression MPX4250AP :

(Vue de dessus)

Le capteur de pression absolue MPX4250AP dispose de 6 broches, mais seules trois bornes sont utilisées pour le connecter à une carte Arduino :

(Vue de dessous)

VCC : +5 V
GROUND : masse
Vout : signal de sortie sur une entrée analogique de la carte.

Caractéristiques :

. Tension de fonctionnement : de 4,85V à 5,35V
. Courant circuit alimentation maximal : 10 mA
. Sensibilité : 20 mV / kPa
. Plage de mesure : 20 à 250 kPa
. Tension de sortie (Vout) : 0,2 V à 4,8 V
. Précision : ± 1,5% sur Vout
. Courant de charge maximal (signal de sortie) : 0,1 mA
. Temps de réponse : 1 ms
. Température de fonctionnement : 0 – 85 °C


La fiche technique du capteur, fourni par le constructeur, donne la courbe de transfert reliant la pression absolue P en kPa à la tension de sortie Vout en V :

On a donc :

On obtient alors la pression absolue à partir de la mesure de la tension de sortie par :

Remarques :

Il existe des capteurs de pression relative et de pression absolue.

En pression relative, on mesure une valeur de pression par rapport à la pression ambiante (pression atmosphérique). Ce qui signifie que la pression mesurée peut évoluer quelque peu au gré des variations de pression atmosphérique (climat, altitude par rapport au niveau de la mer).

D’un point de vue pratique, une mesure de pression absolue s’effectue par rapport au vide idéal ou absolu. C’est pourquoi ce type de mesure est indépendant du temps qu’il fait ou de l’altitude.

 

. Les activités