Séance P2I n 1 (7 sept 2015) Module 1 : Mini-projet «Eclairage automatique»

Séance P2I n 1 (7 sept 2015) Module 1 : Mini-projet «Eclairage automatique»

Description du mini-projet L objectif Pour chaque étudiant : assembler et faire fonctionner un dispositif électrique au format de maquette, capable de moduler l éclairage dans une pièce en fonction de la luminosité extérieure. Pour chaque équipe : placer les maquettes en cascade et faire fonctionner le dispositif plus élaboré qui en résultera. Eclairage lampe Conditions de réalisation - 5 séances. Maxi 0 faible Luminosité externe forte - N utiliser que des faibles tensions : pas d utilisation directe de la tension secteur. - Chaque étudiant(e) réalise intégralement une maquette. 2

Principe de fonctionnement Questions : 1- Comment réaliser ce dispositif? 2- Quels appareilles, composants, sont-ils nécessaires? Quel est votre avis? (discussion générale) 3

Proposition de l équipe encadrante : 1) Pour travailler en basse tension : une alimentation Basse Tension connectée au secteur 230 V 2) Une lampe basse tension (rappel : le projet vise à assembler une maquette, pas un système grandeur nature fonctionnant sur 230 V) 3) Un détecteur de lumière (placé à l extérieur) : un phototransistor 4) Pour commander l allumage de la lampe : un circuit de commande capable d allumer la lampe lorsque le détecteur perçoit une luminosité insuffisante. Alimentation Basse Tension Détecteur de lumière Circuit de commande Lampe 4

Schéma de principe du dispositif d éclairage automatique Alimentation Basse Tension Séances 1 et 2 Assemblage + vérification nécessaire! Résistance Lampe Phototransistor Séance 4 Séance 3 Amplificateur de Puissance Séance 5 5

Visite guidée de la mallette Identification des composants 1) Fer à souder, porte fer, éponge, brasure, tresse à dessouder, fil de câblage rigide 0,5mm (mono brin blanc), 2) Outils: pince longue, pince coupante, pince à dénuder, tournevis 3) Multimètre, câbles avec pince crocodile, fusible (250mA), 1pile 9V 4) Transformateur (230Veff/12Veff), porte fusible, fusible (2A) 5) Borniers domino, bornier pour CI (circuit imprimé), support pour circuit intégré 16 broches (voir repère) 6) Résistance, diode redresseuse 1N4007, pont diode 2KBP02M-E4, condensateur chimique 1000µF et polyester 1µF 7) Transistor puissance MJE3055, régulateur tension LM317 (ne pas confondre avec transistor), radiateur + visserie 8) Amplificateur opérationnel LM324 (4 AO, voir repère broche n 1) 9) Potentiomètres 5K (+ fiche tulipe 3broches) et 10K 6

1- Comment souder Voir: 01 Documentation technique partie1 2- Reconnaître des composants Code couleur des résistances, code condensateurs, potentiomètres, notice multimètre, liste du matériel mallettes Voir: 01 Documentation technique partie2 3- Alimentation basse tension Documents techniques Utilité, schéma, consigne d assemblage, mise en route Voir: 02 Alimentation basse tension partie 1 et 2 7

Préparatifs techniques A finir pour prochaine séance (10 Septembre) : 1- Fer à souder Nettoyage et étamage panne, vérification serrage de panne (bonne conduction thermique), apprendre à souder cf: 01 Documentation technique 2- Cordons crocodiles 2 pinces crocodiles sur fiches multimètre + 5 cordons crocodiles: vérifier soudure et tester à l ohmmètre cf: 01 Documentation technique partie1 2.&2.2 3- Transformateur Au primaire (220Veff) : cordon secteur avec nœud de sécurité! Au secondaire (12Veff): porte fusible (type autoradio) + fusible 2A + fils de connexion étamés 8

4- Multimètre Ouvrir et vérifier pile 9V et fusible 200mA, mesurer quelques tensions continues (V--), tensions alternatives (V~), et résistances ohmiques ( ). Accès fusible 200mA Extraire pile Basculer légèrement + dévisser 2 vis vers AV Translater Dégager fiche 9V 1 2 3 4 Ne pas permuter!! 200mA 10A 9

Connaitre les composants de base 1- Le transformateur a) Rappel: Montage avec cordons croco Mesurez en calibre CA :V T0.CA = A vide en calibre CC: V V T0.CC = T0 Secondaire Adaptez le calibre du voltmètre à la transformateur tension mesurée! V eff est la valeur efficace ou 1 2 V Veff V (t)dt moyenne quadratique de V(t): T 2 b) Visualisez la tension de sortie à vide V T0 à l oscilloscope. c) Montage avec cordons croco V T T 0 Maxi si sinus Mesurez sur calibre adapté V T = En charge Visualisez la tension de sortie en charge V T à l oscilloscope Lampe 10

2- Une diode redresseuse a) Caractéristique UI U I En première approximation: b) Redressement mono alternance U U d I U d 0,6V Tension de seuil V U V T R V t c) Mesure d une tension redressée par diode Montage avec cordons croco 1N4007 Mesurez en calibre CA :V T = V T V V R V en calibre CC: V= Visualisez V à l oscilloscope Voltmètre (R V =1M ) Secondaire transformateu r V T 11

3- Un pont redresseur a) Schéma de principe b) Redressement pleine alternance V D 3 D 1 2U d V T t D 4 D 2 R V -2U d c) Mesure d une tension redressée par un pont Montage avec cordons croco Mesurez : en calibre CA :V T = Secondaire V T V en calibre CC: V= V R V Visualisez V à l oscilloscope Voltmètre (R V =1M ) 12 transformateur V T

4- Un potentiomètre a) Schéma et modèle ¾ tour 20 tours Potentiomètres P2I b) Diviseur de tension 3 P 1 +V CC 2 Modèle 3 R 2 R 1 1 R 2 =(1-x)P 2 R 1 =x.p R 1 2 1 2 3 R 2 piste résistive Balai métal 0 x 1 1 3 Vue interne potentiomètre +V CC P i=0 U R 2 R 1 i=0 U U R 1 R x.p 1 VCC VCC x. VCC R 2 P avec: 0 x 1 c) Mesure de résistances aux bornes d un pot. Mesurez à l ohmmètre pour un réglage les résistances R 1, R 2,P quelconque du pot. : Montage avec cordons croco avec pot. 3/4tour avec pot. 20 tours 13

5- Un condensateur a) Schéma et formules Polarisé Non polarisé Condensateurs P2I i U Rappels : Impédance complexe: Z U i Charge: 1 jc Q CU Energie emmagasinée: b) Mesure d une tension filtrée par un condensateur Réalisez le montage suivant: Montage soudé C En haut à gauche du CI C: capacité : pulsation W 1 2 CU 2 Mesurez : en calibre CA :V T = en calibre CC: V IN = V T 1000µF V IN Débranchez prise 220V tout en mesurant V IN, expliquez le phénomène observé 14

Assemblage alimentation BT Voir: 02 Alimentation basse tension partie 1 et 2 V s Montage soudé sur plaque à trous 1) Positionner d abord l ensemble des composants 2) Ne pas surchauffer les composants (surtout le potentiomètre) 3) Commencer par composants peu fragiles 4) Connexion sous plaque avec fil rigide, pas de chemin de soudure 15

5) Attention aux bornes du LM317 6) Ne pas confondre LM317 et MJE3055 (même boitier type TO220) 7) La tension de sortie croit lorsque l on tourne le potentiomètre de 5K dans le sens horaire 8) Prévoir 2/3 surface pour alim BT et 1/3 pour ampli de courant 9) Annotations «particulièrement» pratiques (si vous souhaitez...) 16

Alimentation BT + Ampli de courant 17