Terminale STI Électronique Système technique : «Pousse seringue» Page 1/11. Séquence9 : étude de la fonction FS32 : «Amplification»

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1 Terminale STI Électronique Système technique : «Pousse seringue» Page 1/11 Séquence9 : étude de la fonction FS32 : «Amplification» Présentation de la séquence Déroulement de la séquence : Phase 1 : Recentrage fonctionnel de FS32 «Amplification» Page 2 Phase 2 : Recherche du schéma interne du MC1413 et modélisation d une phase du moteur pas à pas Page 4 Phase 3 : Etude théorique de FS32 «Amplification» Page 5 Phase 4 : Simulation de la fonction FS32 «Amplification» Page 8 Synthèse : Protection des transistors sur charge inductive Partie du programme traitée lors de cette séquence : Connaissances Dénomination de la connaissance A1.2 Amplification de courant Matériel et documents disponibles : Type de matériel ou de documents Titre du document ou type de matériels Logiciel de simulation PROTEUS 5.2 Document papier de la séquence Séquence 09 : Etude de FS32

2 Terminale STI Électronique Système technique : «Pousse seringue» Page 2/11 Séquence9 : étude de la fonction FS32 : «Amplification» Phase1 : recentrage fonctionnel sur FS32 «Amplification» Compétences terminales demandées lors de cette phase : B : d analyser l organisation fonctionnelle d un objet technique afin : B2 : de vérifier que toutes les grandeurs d entrée et de sortie présentes sur le schéma fonctionnel, sont disponibles dans l environnement de l objet technique ; D : d identifier à une fonction la ou les structures participant à sa réalisation. Objectifs opérationnels : être capable de repérer sur le schéma structurel de FP3 «Commande du moteur pas à pas» la fonction secondaire FS32 «Amplification» être capable de définir le rôle de la fonction secondaire FS32 «Amplification». TRAVAIL DEMANDÉ Soit la modification du schéma fonctionnel de FP3 «Commande du moteur pas à pas» : Freq moteur FP4 Init moteur FP2 Création de tension de référence pour les phases du moteur FS31 Phases' / 4 Amplification FS32 Phases Conversion électrique/mécanique FS33 Déplacement du piston /PHMOT FP4 Transmission des informations de commande du moteur FS34 Phases ' / 4 FP4 Question1 Donner le rôle de la fonction secondaire FS32 «Amplification». Question2 Encadrer sur le schéma structurel page suivante les fonctions secondaires FS31, FS32, FS33 et FS34.

3 Terminale STI Électronique Système technique : «Pousse seringue» Page 3/11 Séquence9 : étude de la fonction FS32 : «Amplification» Phase1 : recentrage fonctionnel sur FS32 «Amplification»

4 Terminale STI Électronique Système technique : «Pousse seringue» Page 4/11 Etude de la fonction FS32 : «Amplification et conversion électrique / mécanique» Phase 2 : recherche du schéma interne du MC1413 et modélisation d une phase du moteur pas à pas Phase 2 : recherche du schéma interne du MC1413 et modélisation d une phase du moteur pas à pas Objectifs opérationnels : Etre capable de modéliser un composant. Exploiter la documentation technique d un composant TRAVAIL DEMANDÉ 1 Modélisation d une phase du moteur pas à pas Une bobine réelle se modélise de la manière suivante : I L I L L U L L U L R L Question1 D après la documentation constructeur du moteur pas à pas (référence ), trouver les valeurs de L et R L. L = R L = Question2 Rechercher dans la documentation constructeur du MC1413 son schéma interne. Compléter alors le schéma ci-dessous. Alim moteur Phase1 du moteur 9 16 C1 1 MC1413

5 Terminale STI Électronique Système technique : «Pousse seringue» Page 5/11 Phase 3 : Etude théorique de FS32 «Amplification» Phase 3: Etude théorique de FS32 «Amplification» Compétence terminale attendue E : Analyser l organisation structurelle d une fonction afin : E1- d établir les relations entre grandeurs d entrée et de sortie E2- de justifier le dimensionnement d un composant. Objectifs opérationnels : Exploiter la documentation technique d un composant TRAVAIL DEMANDÉ On vous propose d étudier la fonction secondaire FS32«Amplification» de la fonction principale FP3 «Commande du moteur pas à pas» du pousse-seringue Program 1. Afin de mieux comprendre ce schéma nous ne ferons l étude sur une seule des 4 phases du moteur.

6 Terminale STI Électronique Système technique : «Pousse seringue» Page 6/11 Phase 3 : Etude théorique de FS32 «Amplification» Question 1 Reporter ci-dessous le schéma structurel à étudier (voir phase2) Question2 Compléter le tableau ci-dessous précisant les états logiques et les valeurs des tensions d entrée et de sortie en fonction de l état du transistor : Etat logique de CA1 Etat du transistor Valeur de la tension CA1 Etat logique de C1 Valeur de la tension C1 Phase 1 alimentée Phase 1 non alimentée Question 3 Justifier les symboles qui définissent le MC1413. : 1 : : Question 4 Le circuit en amont du MC1413 est une bascule de type CMOS Peut-elle commander directement une phase du moteur pas à pas? Expliquer.

7 Terminale STI Électronique Système technique : «Pousse seringue» Page 7/11 Phase 3 : Etude théorique de FS32 «Amplification» Rappel : la différence de potentiel aux bornes d une inductance pure s exprime par la relation suivante : U L dt di L = L Question 5 Calculer le courant I Csat en statique. Question 6 Justifier que le transistor fonctionne en saturé (on prendra V BEsat =1.4V). Question 7 Valider le choix du MC1413 pour commander les phases du moteur pas à pas.

8 Terminale STI Électronique Système technique : «Pousse seringue» Page 8/11 Phase 4: Simulation de la fonction FS32 Phase 4: Simulation de la fonction FS32 «Amplification» Compétence terminale attendue E : Analyser l organisation structurelle d une fonction afin : E1- d établir les relations entre grandeurs d entrée et de sortie E2- de justifier le dimensionnement d un composant. Objectifs opérationnels : - Simuler une partie représentative de FS32 afin d en valider le bon fonctionnement. - Etudier le rôle des diode de protection. TRAVAIL DEMANDÉ Question 1 On suppose F FreqMot =20Hz. En précisant les paramètres de simulation et du générateur, saisir puis simuler le schéma suivant à l aide du logiciel de simulation.

9 Terminale STI Électronique Système technique : «Pousse seringue» Page 9/11 Phase 4: Simulation de la fonction FS32 Question 2 Visualiser et imprimer sur les mêmes chronogrammes : - Les tensions d entrée et de sortie, et le courant dans la diode interne du 1413, - Le courant de base et le courant dans la bobine. Question 3 A partir des simulations, préciser dans le tableau ci-dessous les valeurs du courant dans l inductance I L, du courant Ib ainsi que de la tension V CE lorsque le transistor est saturé puis bloqué. Transistor saturé Transistor bloqué I L Ib Vce Question 4 Ces valeurs de courant sont-elles conformes à celles calculées précédemment? Expliquer. Question 5 Refaire une simulation sans la diode zéner. Imprimer les chronogrammes des tensions d entrée et de sortie, et le courant dans la diode interne du Question 6 Refaire une simulation sans la diode zéner ni la diode interne. Imprimer les chronogrammes de des tensions d entrée et de sortie. Question 7 A l aide de la simulation sans les diodes, préciser la tension collecteur-émetteur maximale que le transistor devrait subir. Question 8 A quel moment se produit ce pic de tension?

10 Terminale STI Électronique Système technique : «Pousse seringue» Page 10/11 Phase 4: Simulation de la fonction FS32 Question 9 D après la documentation technique, le transistor peut-il supporter la surtension constatée (due au composant inductif). Pourquoi? Question 10 A l aide de la simulation avec la diode interne seule, préciser la tension collecteurémetteur maximale que le transistor devrait subir. L exprimer en fonction de la tension de seuil de la diode et de la tension d alimentation. Est-elle acceptable par le transistor? Question 11 D après vos chronogrammes, préciser le moment où la diode interne conduit. Question 12 En déduire le rôle de la diode interne. Question 13 A l aide de la simulation avec la diode interne et la diode zéner, préciser la tension collecteur-émetteur maximale que le transistor devrait subir. L exprimer en fonction de la tension de seuil de la diode, de la tension zéner et de la tension d alimentation. Est-elle acceptable par le transistor?

11 Terminale STI Électronique Système technique : «Pousse seringue» Page 11/11 Phase 4: Simulation de la fonction FS32 Question 14 Mesurer la durée du pic de tension avec la diode interne seule puis avec les 2 diodes. Question 15 En déduire le rôle de la diode zéner.