Schéma structurel de la carte pH
1°)
Définition de la fonction et des entrées et sorties :
FP3 : Cette fonction permet
de mesurer le pH de l’eau
→ Entrée : -Valeur du pH de l’eau
(grandeur physique)
-+6.5 ddp
analogique continue fournit par FS311.
→ Sortie : Tension analogique image
de la valeur du pH dans l’eau
2°) Analyse structurelle de FP3:
FP3 est divisée en plusieurs
fonctions secondaires
-FS31 : Produire une ddp de
référence de 2,5V réglable, pour le capteur de pH et
soustracteur FS 3.8.
-FS32 : Produire un courant
constant de IK de 100 µA, nécessaire à la polarisation
del’ ISFET.
-FS33 : Produire un courant
constant de ICT
pour ensuite élaborer VDS
nécessaire à la polarisation de l’ ISFET.
-FS34 : Produire une ddp VDS
constante de 1V pour l’ ISFET.
-FS35 : Adapter l’impédance.
-FS36 : Transformer
le pH en tension.
Cette fonction permet de produire
une tension continue VS sur la source de l’ ISFET, image
du pH de l’eau de l’aquarium.
-FS37 : Adapter l’impédance
et filtrer.
-FS38 : Effectuer la
soustraction VS-VREF et calibrer pour obtenir VSCAL.
Cette fonction a pour rôle de
produire une ddp VSCAL = VS-VREF, image du pH de l’eau.
-FS39 : Soustraire V0 à VSCAL
et amplifier VpH
Cette fonction permet le réglage de
la plage de conversion en entrée du CAN du
microcontrôleur ATMEL 8535.
On soustrait V0 à VSCAL
pour obtenir VpH = 0,5V lorsque le pH vaut 9.
On amplifie avec un gain réglable
pour obtenir VpH =4,5V lorsque le pH vaut 4.
-FS310 : Produire une ddp de
mesure de la température (non utilisée).
-FS311 : Produire une
ddp continue de 6,5V.
-FS312 : Produire une ddp
continue VCAL pour le calibrage du capteur de pH
utilisé.
-FS313 : Produire une ddp
continue réglable V0 permettant de définir la plage de
variation de VpH entre 0,5 et 4,5V.
3°)
Principe de fonctionnement de l’ISFET
ISFET: Ion Sensitive Field Effect Transistor
La surface de la grille, revêtue
d’oxyde d’aluminium, est sensible aux ions d’hydrogène.
Lorsque l’on plonge l’ISFET dans
une solution, la concentration en ions d’hydrogène
commande le courant drain source.
Dans notre application on maintient
Id et VDS constants, la tension de l’électrode est fixée
à une valeur Vref.
Le seul paramètre qui peut évoluer
afin de maintenir l’ISFET sur sa caractéristique est Vsm,
potentiel entre source et masse.
On obtient ainsi une tension Vsm
proportionnelle au pH de la solution.
4°)
Synthèse de fonctionnement de la carte
Cette carte fournit une tension
image du pH de l’eau. Grâce à FS32 on maintient un
courant Id et grâce à FS33 et FS34 on maintient une
tension VSM constante. C’est donc VSM qui va dépendre du
pH. Cette tension va ensuite être filtrée (FS37),
soustraite à Vref (FS38), soustraite à Vo et amplifiée
(FS39).
