Elève Eude de PF3: Barrière InfraRouge RECEPTEUR 1 Baccalauréa STI Génie Elecronique Thème de consrucion élecronique AUTOMATISME DE PORTAIL 7H LYCEE A.CAMUS Session 2011 SEQUENCE n 4 PRE-REQUIS Mesures avec les appareils de laboraoire. Connaissance : bascule D, filrage 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.
Elève Eude de PF3: Barrière InfraRouge RECEPTEUR 2 Schéma srucurel du récepeur Infra Rouge : VDD TP351 TP360 JP351 5 D 3 CLK 4 RST 6 S Q 1 Q 2 TP352 JP352 TP362 22k R351 22k R352 C356 C354 TP353 100nF 1uF JP353 TP363 VDD VDD VDD D352 rouge TP364 TP355 C355 220nF 8,2k R356 R353 10k R354 270 TP354 JP354 9 D Q 13 11 CLK 10 RST 8 S Q 12 220k P351 R357 1k P352 10k C357 2,2uF C358 1uF R355 33k TP357 U352 7805 TP356 VDD C351 100nF C352 100uF C353 100nF C359 47uF
Elève Eude de PF3: Barrière InfraRouge RECEPTEUR 3 Eude srucurelle de FP3 a) Encadrez les différenes foncions secondaires sur les schémas srucurels I. Eude de la foncion FS33 Capeur rayon lumineux Infra Rouge : Le capeur Infra Rouge perme de générer une d.d.p. VCAPTEUR_IR à parir d un rayon lumineux Infra Rouge modulé à la fréquence de 36kHz. Présenaion du specre élecromagnéique e des rayons lumineux : Une DEL infrarouge possède un specre éroi auour de 950nm de longueur d onde.
Elève Eude de PF3: Barrière InfraRouge RECEPTEUR 4 a) Soi la représenaion foncionnelle du capeur IR. R T =5V VOUT b) Le ransisor de sorie T es bloqué, déerminez la valeur de VOUT, que vau le couran dans R? c) Le ransisor de sorie T es sauré, déerminez la valeur de VOUT, que vau le couran dans R? d) A l aide de la documenaion echnique du TSOP 4836, compléez le chronogramme suivan : Rayon IR modulé à 36kHz absen présen absen présen absen Ea du ransisor T VCAPTEUR_IR e) Les diodes Infra Rouge e le capeur son ils compaibles? f) Le circui U355 es un TSOP4836. A l aide de la doc. consruceur, quel es l inérê que ce circui soi accordé sur une fréquence poreuse de 36kHz? Expérimenaion : a) Mesurez la fréquence e le rappor cyclique de la d.d.p. VCAPTEUR_IR. b) Compléez VCAPTEUR_IR sur le chronogramme suivan :
Elève Eude de PF3: Barrière InfraRouge RECEPTEUR 5 Rayon IR Vcapeur_IR Vdiviseur Vmodulaion
Elève Eude de PF3: Barrière InfraRouge RECEPTEUR 6 c) Mesurez le emps de reard d enre l émission des impulsions infrarouges e le momen ou le récepeur infrarouge devien acif. d) Comparez le reard d mesuré au reard héorique (aidez vous de la documenaion consruceur). e) Quel es le nombre d impulsions des LED infrarouges que recommande le consruceur pour un bon foncionnemen du capeur infrarouge? f) Respecons-nous cee recommandaion? g) Mesurez le emps po duran lequel la sorie du capeur es acive à l éa bas (VAPTEUR_IR= 0 ). h) Comparez ce emps au emps héorique (aidez vous de la doc. consruceur).
Elève Eude de PF3: Barrière InfraRouge RECEPTEUR 7 II. Eude de la foncion FS34 Diviseur de fréquence : a) Rappelez la able de vérié de la bascule uilisée. b) Compléez VDIVISEUR sur le chronogramme précédan. c) Déerminez la fréquence e le rappor cyclique obenu en sorie de la bascule. d) En absence de rayonnemen IR quelles son les valeurs que peu prendre VDIVISEUR?
Elève Eude de PF3: Barrière InfraRouge RECEPTEUR 8 III. Eude de la foncion FS35 Filrage : a) Quelle es la naure du filre composé de R351 R352 e C356. b) Visualisez à l oscilloscope la d.d.p. au poin TP 353 puis compléez VMODULATION sur le chronogramme précédan. c) En inerrompan la récepion infrarouge, mesurez la d.d.p. au poin TP353. d) D où provien cee d.d.p.? e) En inerrompan la récepion infrarouge, quelles son les d.d.p. possibles que l on peu avoir aux bornes de R352? f) Quel es alors le rôle du condensaeur C354? g) Rayonnemen infrarouge capé, visualisez à l oscilloscope la ension au poin TP353. Observez ce qu il se passe en reiran puis en remean le cavalier JP353, répéez l opéraion plusieurs fois pour bien voir le phénomène. Décrivez le phénomène observé. h) A quoi es dû le phénomène «d écrasemen du signal»? i) Trouvez dans la doc. consruceur du LM567 la valeur de la résisance d enrée (broche 3 IN). j) Renseignez les valeurs de RTH, RIN e VO sur le modèle équivalen du filre donné ci-dessus : ETH RTH C354 TP353 VMODULATION C356 1uF 100nF RIN VO k) Eablir à l aide d un logiciel de simulaion le diagramme de Bode du gain du filre :
Elève Eude de PF3: Barrière InfraRouge RECEPTEUR 9 IV. Eude de la foncion FS36 Déeceur de fréquence : a) En uilisan la doc. consruceur, déerminez le foncionnemen du circui LM567, lorsque VMODULATION présene ou non un signal à la fréquence de 300Hz. b) Précisez la paricularié de l éage de sorie en broche n 8. c) Jusifiez alors la présence de R353. d) A l aide de la doc. consruceur, déerminez héoriquemen la fréquence cenrale fo pouvan êre déecé par la srucure uilisée. e) En faisan varier aux exrêmes l ajusable P352, calculez la plage possible de la fréquence cenrale fo. f) Faisceau infrarouge coupé, mesurez expérimenalemen la plage de la fréquence cenrale fo aux valeurs exrêmes de P352 en prenan comme poin de mesure la broche 5 du LM567 (VCO). g) A quelle valeur doi-on régler P352 pour obenir une fréquence cenrale de 300Hz? h) Vérifiez expérimenalemen le réglage de P352 : la LED D352 doi s allumer lorsque le signal d enrée de 300Hz es déecé. i) Mesurez la bande de fréquence pour laquelle le signal infrarouge es déecé. Procédure : - Récepion faisceau infrarouge ; - Visualisez à l oscilloscope le signal du VCO en broche 5 ; - Tournez dans le sens horaire le poeniomère P352 jusqu à qu il n y ai plus déecion infrarouge puis revenir doucemen jusqu à ce que la LED s allume e rese allumée déecion du faisceau infrarouge ; - Mere un cache sur le capeur, la LED s éein, mesurer la fréquence f min du VCO ; - Faire la même opéraion dans le sens ani-horaire de P352 pour mesurer la fréquence f max du VCO. j) Calculez en pourcenage la bande de fréquence de déecion par rappor à la fréquence cenrale fo de 300Hz. k) Comparez la valeur rouvée à la valeur donnée par la doc. du consruceur. l) Par quel composan de la srucure pouvons nous réduire cee plage de déecion afin d augmener la sélecivié du déeceur?
Elève Eude de PF3: Barrière InfraRouge RECEPTEUR 10 m) Quel es l inérê de cee srucure? n) Qu indique la DEL rouge D352 quand elle es allumée, puis éeine? o) Quand le faisceau infrarouge es déecé, calculez le couran enran dans la broche n 8 du LM567. p) Ce couran es-il compaible avec le circui? q) Compléez VDETECTION e éa de la DEL D352 sur les chronogrammes suivans : VMODULATION=TP353 Vo=2V >15s VDETECTION 3s Ea de la DEL D352 UC359 V DD =5V V DD /2=2,5V DETECTION_OBSTACLE
Elève Eude de PF3: Barrière InfraRouge RECEPTEUR 11 V. Eude de la foncion FS37 Temporisaion : VDETECTION TP364 8 9 11 10 U351:B S 1D C1 R 13 12 P351 220k TP355 R356 1k DETECTION_OBSTACLE 4013 TP357 R355 33k D354 1N4148 C359 47uF a) Rappelez le rôle d un monosable. b) Quelle foncion remplie l enrée S du CI U351:B? c) Quelle foncion remplie l enrée RST (ou R) du CI U351:B? d) A l aide de la doc. consruceur, quelle enrée es prioriaire sur l aure? e) On considère un bref passage à 1 de VDETECTION, que prend la sorie Q? f) Que se passe -il pour le condensaeur C359? g) Précisez la consane de emps de charge du condensaeur C359. h) Pour quelle valeur de ension aux bornes de C359 aura lieu la remise à 0 de la sorie Q? i) Calculez le emps minimum e maximum réglable par P351 avan que le RESET inervienne. Remarque : le condensaeur es iniialemen déchargé (à =0s, u C359 =0V). j) Pouvons-nous régler la emporisaion préconisée dans la présenaion de FS37? k) Que se passe -il pour le condensaeur C359 au momen ou la sorie Q passe à 0?
Elève Eude de PF3: Barrière InfraRouge RECEPTEUR 12 l) La décharge du condensaeur C359 es elle lene ou rapide? Jusifiez. m) Pourquoi décharger rapidemen le condensaeur C359? n) Que se passe -il si une personne rese devan le faisceau infrarouge pendan plus de 5s? o) Compléez UC359 e DETECTION_OBSTACLE sur les chronogrammes précédens. Expérimenaion : a) Régler l ajusable P351 pour obenir une impulsion de 5s sur DETECTION_OBSTACLE pour une déecion d obsacle brève. b) Quesion pour un champion - Es-ce un monosable redéclenchable ou non redéclenchable? Jusifiez! VI. Synhèse de la care récepeur infrarouge : Compléez le ableau suivan : Déecion d obsacle brève <5s Déecion d obsacle longue >5s Pas d obsacle DETECTION_OBSTACLE Niveau logique Durée de l impulsion