Elève Etude de PF3: Barrière InfraRouge EMETTEUR 1 AUTOMATISME DE PORTAIL

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1 Elève Eude de PF3: Barrière InfraRouge EMETTEUR 1 Baccalauréa STI Génie Elecronique Thème de consrucion élecronique AUTOMATISME DE PORTAIL 14H LYCEE A.CAMUS Session 2011 SEQUENCE n 3 PRE-REQUIS Mesures avec les appareils de laboraoire. Connaissance : des ransisors bipolaire,ne556, Lois de l'élecricié. Savoir "lire" un schéma élecronique. CAPACITES TERMINALES L élève doi êre capable : D'idenifier la foncion de chaque srucure. De conrôler les spécificaions élecriques de la care. De jusifier le choix de chaque srucure. D'éablir les équaions d'enrées/sories des foncions secondaires. Mere en œuvre un composan spécifique grâce à sa documenaion echnique. MOYENS A LA DISPOSITION DE L'ELEVE Un pose informaique avec le proje élève insallé ( logiciel de simulaion PCAD ou PROTEUS. Cares : Barrière Infra-Rouges Dossier echnique. Pose de mesures (oscilloscope, alimenaion de laboraoire double). ELEMENTS A PLACER DANS LE DOSSIER ELEVE Synhèse de l'analyse srucurelle réalisée avec l'appui de cee séquence.

2 Elève Eude de PF3: Barrière InfraRouge EMETTEUR 2 Schéma srucurel de l émeeur Infra Rouge: 15V 22 C301 15V 100nF TP311 TP310 R310 10k 15V C303 R k 22nF 15V JP301 TP306 TP301 15V TP313 TP312 R313 12k C304 R312 27k 1nF JP302 TP307 R304 TP302 1,5k C302 R uF R303 R TP TP303 TP304 D305 D304 R305 2,2 D306 rouge Infra Rouge LD271 Infra Rouge LD271 Eude srucurelle de FP3 a) Encadrez les différenes foncions secondaires sur les schémas srucurels I. Eude de la foncion FS30 «Généraion d une référence emporelle» : a) Le NE556 (ou LM556) es un double NE555. A l aide de la documenaion de NE555, en noe d applicaions, déerminer si le câblage de U301:A le fai foncionner en mode asable ou en mode monosable. b) Dans un premier emps l éude sera réalisée sans enir compe de la diode D302. Exprimez liéralemen puis calculez les consanes de emps de charge e décharge de la srucure. c) Exprimez liéralemen avec l aide de vore professeur les emps à l éa hau T H e le emps à l éa bas T L correspondans respecivemen à la charge e à la décharge du condensaeur C303. d) Calculez les emps T H e T L. e) Tracez alors les chronogrammes de UC303 e HORLOGE1.

3 Elève Eude de PF3: Barrière InfraRouge EMETTEUR 3 UC303 HORLOGE1 f) Exprimez puis calculez le rappor cyclique de HORLOGE1. g) On ien compe mainenan de la diode D302. Elle es considérée idéale. Exprimez liéralemen puis calculez les consanes de emps de charge e décharge de la srucure. h) En vous aidan des quesions précédenes, calculez les emps T H e T L. i) Tracez alors les chronogrammes de UC303 e HORLOGE1. UC303 HORLOGE1 j) Exprimez liéralemen la fréquence de HORLOGE1 (f H1 ) en foncion de R311, R310 e C303 puis calculez-la. k) Exprimez puis calculez le rappor cyclique de HORLOGE1.

4 Elève Eude de PF3: Barrière InfraRouge EMETTEUR 4 EXPERIMENTATION Care émeeur infrarouge (V DD =12,6V) a) Visualisez à l oscilloscope les signaux de UC303 (TP310) e HORLOGE1 (TP306). b) Mesurez T H e T L. c) Mesurez ou calculez la fréquence f H1. d) Calculez le rappor cyclique. e) Commen peu-on expliquer la différence enre les résulas héoriques e les résulas expérimenaux? f) Commen peu-on définir le signal HORLOGE1?

5 Elève Eude de PF3: Barrière InfraRouge EMETTEUR 5 II. Eude de la foncion FS31 «Asable commandé» : a) Déerminer le mode de foncionnemen de U301:B (asable ou monosable). b) On ien compe de la diode D303. Elle es considérée idéale. Exprimez liéralemen puis calculez les consanes de emps de charge e décharge de la srucure. c) Calculez les emps T H e T L. d) Déerminez le rôle de la broche n 10 de U301:B. e) Dessinez l allure des chronogrammes suivans : HORLOGE1 UC304 SALVE f) Déerminez la fréquence de VSALVE (f SALVE ). EXPERIMENTATION Care émeeur infrarouge (V DD =12,6V) a) Visualisez à l oscilloscope les signaux de UC304 (TP313) e SALVE (TP307). b) Mesurez T H e T L de SALVE «acif». c) Mesurez ou calculez la fréquence f SALVE.

6 Elève Eude de PF3: Barrière InfraRouge EMETTEUR 6 d) Calculez le rappor cyclique. e) Commen peu-on expliquer la différence enre les résulas héoriques e les résulas expérimenaux? f) Pourquoi la première période du signal SALVE es elle plus grande que les aures? g) Commen peu-on définir le signal SALVE?

7 Elève Eude de PF3: Barrière InfraRouge EMETTEUR 7 III. Eude de la foncion FS32 «Amplificaion en couran e conversion de l énergie» : Cee éude se fera de manière expérimenale. Objecif de l éude : déerminer la valeur de l inensié de couran qui raverse les DEL infrarouges D304 e D305: 12V R304 Imax Schéma pariel de FS32 22 IR304 IR303 IDEL C uF R R D304 LD271 D306 LED a) Exprimez sous forme liérale l inensié de couran I DEL en foncion de I R304 e I R303. A : Déerminaion du couran maximum I max quand les diodes infrarouges émeen : a) Mesurez la ension moyenne u C302 (aux bornes du condensaeur C302). b) Calculez l inensié de couran moyen qui raverse R304. c) C es un couran impulsionnel qui circule dans les LED infrarouges. Visualisez le signal SALVE : d) Mesurez e addiionnez les emps T H ou le signal SALVE es à l éa hau sur une période de HORLOGE1. e) Mesurez la pseudo période du signal SALVE (T SALVE =T HORLOGE1 ). f) Calculez l inensié maximum de couran I R304max sur une période de SALVE. g) Calculez le rappor cyclique du signal ci-dessus. B : Déerminaion du couran maximum I R303max quand les diodes infrarouges émeen : a) Mesurez à l oscilloscope la ension en mode commun au poin TP305 quand le ransisor Q302 es passan. b) Calculez l inensié de couran qui raverse R303 quand le ransisor Q302 es passan. C : Déerminaion du couran maximum I DEL quand les diodes infrarouges émeen : Calculez alors l inensié de couran I DEL.

8 Elève Eude de PF3: Barrière InfraRouge EMETTEUR 8 D : Analyse des caracérisiques e du foncionnemen des diodes infrarouges : a) A l aide de la documenaion consruceur (LD 271), vérifiez si les diodes infrarouges D304 e D305 peuven supporer une elle inensié de couran? b) Mesurez à l oscilloscope la ension direce V F de chaque diode (D304 e D305). c) Ces valeurs son-elles cohérenes aux valeurs données par le consruceur? d) Calculez la puissance moyenne dissipée par les diodes D304 e D305 sur une période SALVE e vérifiez que l on ne dépasse pas les caracérisiques du consruceur.. e) Pourquoi fai-on passer un couran aussi imporan dans les diodes infrarouges? E : Synhèse sur le foncionnemen des diodes infrarouges : Jusifiez mainenan pourquoi on commande les diodes infrarouges par un rain d impulsions. F : Foncionnemen des ransisors Q301 e Q302 : a) Mesurez les ensions en mode commun à l oscilloscope e compléez le ableau suivan. SALVE V TP302 V BM(Q302) V TP303 V TP304 V TP305 V C302moy V OH V OL b) Calculez les courans e ensions à parir des résulas précédens. SALVE I R301 I R302 I R303 I C(Q301) * I C(Q302) I B(Q301) I B(Q302) V CE(Q301) V CE(Q302) V OH V OL * Couran mesuré précédemmen Exploiaion des résulas : c) Jusifiez que le ransisor Q302 foncionne en commuaion. d) Calculez la puissance dissipée par le ransisor Q301. e) Peu-on faire foncionner le ransisor Q301 sans dissipaeur? f) Le ransisor Q301 (BC639) es-il bien choisi? g) Pouvai-on piloer les diodes infrarouges direcemen en sorie de U301:B?

9 Elève Eude de PF3: Barrière InfraRouge EMETTEUR 9 h) Quel es le rôle des ransisors Q301 e Q302? Synhèse de la care émeeur infrarouge : Compléez le ableau suivan avec : Pour les ransisors : B bloqué ; S sauré Pour les LED infrarouges : A allumée ; E éeine SALVE Q302 Q301 D304 D305 V OH V OL

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