ACADÉMIE DE RENNES THEME 2006 BAC S.T.I. Génie électronique

Transcription

1 LYCEE BEAUMONT REDON LYCEE JEAN GUEHENNO FOUGERES LYCEE JEANNE D ARC VITRE ACADÉMIE DE RENNES THEME 2006 BAC S.T.I. Génie électronique OUVRE-PORTAIL SEQUENCE 3 Phase 1 carte A durée : 4H Etude de la carte A 1- Etude de la fonction «émission infra-rouge (FS61) : La fonction FS61 réalise l émission d un signal infra-rouge sous forme de salves à la fréquence de 38kHZ. Elle se compose de : 2 générateurs de signaux rectangulaires (type 555 Timer). D un amplificateur de courant Q2. D une diode émission infra-rouge D2. a) Analyse du comportement de U3 (ICM7555) sans les diodes D3 et D4 Soit la structure interne du 555 associée à ses composants externes. R R10 R9 C9 R' Q1 C8 R" a-1) Faire un inventaire des éléments internes au 555. Ouvre-portail Séquence 3 Etude de la carte A phase1 Page 1/5

2 a-2) a-3) En vous aidant du document constructeur déterminez la valeur des résistances R, R,R Déterminer les potentiels aux points suivants : V-(A1) ; V+(A2). a-4) A la date t=0 (mise sous tension) quels sont les potentiels aux points suivants : V(2); V(6); V(S); V(R); Q; V(sortie)? Ci-dessous l allure du signal aux bornes de C8 appelé Uc8: 5.0V 4.0V t1 t3 3.0V 2.0V 1.0V t2 0V 0s 10us 20us 30us 40us 50us 60us 70us 80us V(C8:2) Time t0 Expliquer le comportement de la structure : a-5) Entre t0 et t1. a-6) Entre t1 et t2. a-7) Entre t2 et t3. a-8) Dessiner en concordance des temps le signal V(OUT) attendu au dessous de UC8. a-9) Pourquoi la durée (t3 t2) est-elle plus grande que (t2 t1)? Regarder au niveau du circuit de charge et de décharge de C8. a-10) Dans la fonction FS61, pour U3 on souhaite obtenir un rapport cyclique de 50% au niveau de PT11. Justifier alors le choix d avoir introduit D3 et D4. a-11) Dans la fonction FS61, pour U4 on souhaite obtenir un rapport cyclique de 8 à 9% environ au niveau de PT10. Le but étant au final d obtenir une valeur moyenne de l intensité dans la diode IR faible (mais avec un valeur max élevée pour plus de rendement) et aussi d émettre un signal IR compatible avec le récepteur. Ouvre-portail Séquence 3 Etude de la carte A phase1 Page 2/5

3 Justifier alors le choix d avoir introduit D5 et D6. Pour cela il faut se poser la question : sans diode, pourrait-on obtenir un rapport cyclique inférieur à 50%? a-12) On se propose de réaliser une simulation afin de corroborer l analyse. Par approches successives déterminer la valeur de réglage de P1 permettant d obtenir en Vout la fréquence de 38KHz, valeur requise par le récepteur de FS62. Ci-dessous le schéma de simulation proposé. Il sera intéressant de le faire apparaître dans le dossier accompagné des résultats commentés. P1 Permet le reset de début de simulation DSTM1 S1 Implementation = raz D3 D1N914 R10 10k R9 12k 22k D4 D1N914 C8 1n U3 RESET 2 DISCHARGE TRIGGER THRESHOLD CONTROL OUTPUT GND 555alt C7 10n PT11 V1 5Vdc V a-13) Déterminer le rapport cyclique obtenu en simulation. a-14) La sortie de U4 commande U3. Réaliser la simulation de l ensemble U4 + U3 et interpréter les résultats en les comparant aux allures attendues. b) Etude du générateur infrarouge: L élément principal du générateur est la diode émettrice infrarouge, LD 271 (D2). J6 C5 47uF Alimentation 5V R8 7.5 PT11 D2 LD 271 R7 1K Q2 BC337 Ouvre-portail Séquence 3 Etude de la carte A phase1 Page 3/5

4 b-1) Caractéristiques de la diode LD 271 A l aide du document constructeur relevez les caractéristiques suivantes : Courant direct max Courant de pointe max V F Sur le document (feuille 4/5) que représente la caractéristique Radiant intensity Sur le document (feuille 5/5) que représente la caractéristique Permissible pulse handling capability. b-2) Caractéristiques du transistor BC 337 (Q2) A l aide du document constructeur relevez les principales caractéristiques nécessaires à l analyse du montage. b-3) Analyse du montage Q2, D2. Remarque : Pour notre étude R8 = 7.5Ω ce qui correspond au choix industriel. Sur votre carte A, R8 = 820Ω pour limiter la puissance d émission. Démontrer que le transistor (BC ou BC337-40) fonctionne bien en commutation (avec R8 = 7.5 Ω). Pour ce faire, calculer le coefficient de sursaturation. b-4) La valeur de Ic trouvée à la question précédente est-elle compatible avec les caractéristiques de la diode émettrice IR? b-5) Sans la dessiner, caractériser la forme du courant dans la diode IR D2 en la comparant à celle du signal PT11. b-6) Cette allure est-elle compatible avec les caractéristiques du récepteur TSOP1738 utilisé dans FS62? Vérifier à cet effet que le signal émis répond aux recommandations du constructeur du récepteur. 2- Etude de la fonction «éclairage Zone» (FP5) : La fonction FP5 permet la commande de l allumage d un projecteur lorsque le véhicule arrive sur la zone de parking. Elle se compose de : D un circuit de commande ULN2003. D un relais. +24V +24V U2 REL3 J5 Eclairage Zone PT8 RELAIS-TYPE 40 MC1413D OU ULN2003 a) Le relais a pour référence fabricant : Ouvre-portail Séquence 3 Etude de la carte A phase1 Page 4/5

5 En utilisant la documentation technique, donner les caractéristiques techniques suivantes de ce relais : Type de pas sur le circuit imprimé Nb de contacts Version de bobine Tension nominale de bobine b) A partir de la référence donner les caractéristiques suivantes : Résistance de la bobine Plage de fonctionnement Tension de maintien Tension de relâchement Tension max commutable c) Le circuit de commande est un ULN2003. c-1) En utilisant la documentation technique caractériser ce composant et donner ses caractéristiques. c-2) c-3) Ce circuit est-il bien choisi pour la commande du relais? Justifier par quelques calculs. Justifier la connexion du 24 Volts à la broche 9 du circuit. Ouvre-portail Séquence 3 Etude de la carte A phase1 Page 5/5