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HEH, Campus Technique

Institut Suprieur Industriel de Mons

Complments dlectroniqueLaboratoires

Rapport

Ce document a t rdig en LATEXLe 22 avril 2014

Auteur :Maigre, Corky

TB2EEO2me Bachelier ISIMs

M. MaillezAnne Acadmique 2013-2014

Table des matires

1 Manipulation I 41.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2 Schma no 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.2.1 Composants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.2.2 Observations et mesures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.2.3 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

1.3 Schma no 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.3.1 Composants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.3.2 Observations et mesures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.3.3 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8





2 Manipulation II 232.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232.2 Schma no 7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.2.1 Composants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232.2.2 Observations et mesures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242.2.3 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25



2.5 Schma no 10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292.5.1 Composants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292.5.2 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

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2.6 Schma no 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302.6.1 Composants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302.6.2 Observations et mesures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302.6.3 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

2.7 Schma no 12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312.7.1 Composants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312.7.2 Observations et mesures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312.7.3 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

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Avant-propos

Les travaux de laboratoire dans le cadre du cours de complments dlectronique en deuxime bachelieren Sciences de lingnieur otpion gnie lectrique lISIMs sont consacrs la simulation logicielle decircuits.

Les simulations sont ralises grce au logiciel nomm ISIS Proteus pour Intelligent SchematicInput System .

Les sances de laboratoire comprennent deux manipulations avec un total de douze schma rali-ss et tous ayant un rapport avec ces prdcesseurs.

Pour les deux manipulations, chaque schma comportera :

+ une section Composants o la composition du circuit de simulation sera dtaille et unebrve explication thorique.

+ une section Observations et mesures o les observations lors de la simulation ainsi que lesmesures ralises seront notes avec quelques commentaires.

+ une section Conclusions o les rsultats prcdents seront interprts pour donner uneconclusion des phnomnes observs.

Remarques :Les animations flash prsentes dans ce document peuvent ne pas tre supportes par votre lecteurPDF. Si vous possdez, le logiciel Adobe Reader R et que les animations ShockWave Flash (SWF) nefonctionnent pas, veuillez le mettre jour.

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Chapitre 1

Manipulation I

1.1 IntroductionLe but de cette premire manipulation est dtudier le fonctionnement dune alimentation linairestabilise en simulation laide du logiciel ISIS Proteus. La fonction des alimentations est de fournir un objet technique lnergie lectrique ncessaire sont fonctionnement. Afin de dcouvrir ce logiciel,cette sance se droulera par sries successives de petits circuits en vue de ltablissement progressifdu circuit final.

Dans un premier temps, nous allons crer un circuit avec une seule diode afin de simuler un redresseursimple alternance qui convertit notre signal dentre alternatif sinusodal en une tension redresse surune alternance. Dans notre cas, seuls les demi-cycles positifs de la tension alternative se retrouverontaux bornes de la charge. En effet, la diode est en polarisation directe lorsque la tension dentre est po-sitive et en poliration inverse lorsque la tension devient ngative durant la seconde moiti de la priode.

Au schma no 2, nous amliorons notre circuit en passant la simulation dun redresseur doublealternance qui fournira un courant unidirectionnel charge pendant la dure complte de la priodedentre. La tension de sortie aura donc une frquence double celle de la tension dentre.

Ensuite, au schma suivant, nous allons filtrer la tension de charge laide dun condensateur afin derduire les variations de tension la sortie.

Pour le schma no 4, le filtre condensateur sera accompagn dun transistor et dune diode Ze-ner. Le but tant de vouloir lisser au maximum le signal de sortie et donc de diminuer loscillationrsiduelle appele ondulation.

Et enfin, la dernire tape sera la mise en place dun transformateur qui permettra dabaisser latension de 220V sur le rseau notre tension dalimentation de notre circuit qui est de 12V.

Le circuit final reprsent au schma no 6 sera constitu de notre redresseur double alternance amlioret de la source dalimentation vue au schma no 5.

1.2 Schma no 1

1.2.1 Composants

Ce premier circuit reprsentant un redresseur simple alternance est uniquement constitu de ces troiscomposants ci-dessous :

un gnrateur fournissant un signal alternatif sinusodal de 12V 50Hz. une diode 1N4007. une rsistance de 100 .

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Voici ci-dessous un schma reprsentant le circuit de base.

Figure 1.1 Circuit de base du redresseur simple alternance

1.2.2 Observations et mesures

En branchant un oscilloscope entre les points A et B, on pourra analyser les signaux en ces deuxpoints. On observera donc un signal dentre en A venant directement de la source du gnrateur etun signal de sortie en B aprs passage dans la diode.Loscilloscope nous donne les deux signaux suivants :

Figure 1.2 Signaux donns par loscilloscope

Nous pouvons observer que le signal en A a lallure dun sinus pur car il est directement question dusignal la sortie de la source, par consquent notre signal dentre. Par contre, on peut remarquer quele signal en B, aprs passage dans la diode, a perdu son alternance ngative. Aprs le passage dansla diode, on constate notamment que lamplitude du signal est plus faible quau signal dentre d aufait dune chute de tension.

Lors de lalternance positive de la tension dentre, la diode se trouve en polarisation directe puisquele + est du ct de lanode et le - du ct de la cathode. La diode conduit donc le courantvers la rsistance de charge et la tension se retrouve aux bornes de cette dernire.Lors de lalternance ngative, la diode nest en polarisation directe mais en polarisation inverse car le - se trouve du ct de lanode et le + du ct de la cathode. La diode ne conduit donc pas lecourant vers la rsistance de charge et on a ainsi une tension nulle sur la charge.

Afin de mesurer le courant passant dans la rsistance, il faut remplacer la source sinusodale par

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une source DC de 12V. Ensuite, grce un ampremtre plac en srie avec la rsistance, on mesureun courant de 112 mA. Sans la diode, ce courant vaudrait 120 mA et peut tre vrifi par la fameuseloi dOhm prsente ci-dessous.

u(t) = R i(t) (1.1)

Lorsquon change le sens de la diode, plus aucun courant ne passe, on dit que la diode est polariseen inverse. Sur notre simulation, ce courant vaut 0 mA. Mais en ralit, seule une infime partie ducourant passe quand mme et est appel courant de fuite.

Par contre comme prsente ici, la diode est bien en polarisation directe. Par consquent, le cou-rant passe et est en phase avec la tension.

1.2.3 Conclusions

Daprs les observations faites la section prcdente, on peut conclure en toute fidlit quune dioderedresse un signal dentre. Mais, en plus de redresser le signal, on peut dire que celle-ci tablit unechute de tension qui est approximativement de 0.7V.

Nous concluons donc quun signal de sortie dun redresseur simple alternance a la mme forme quecelui dentre avec son alternance ngative mise zro et son alternance positive abaiss de 0.7V dufait dune chute de potentiel dans la jonction PN de la diode.

u(t)out = u(t)in 0.7V (1.2)

Un redresseur simple alternance convertit un signal dentre alternatif en une tension redresse surune alternance. Seuls les demi-cycles positifs de la tension alternative se retrouvent aux bornes de larsistance de charge.

1.3 Schma no 2

1.3.1 Composants

Ce deuxime circuit reprsentera un redresseur double alternance cette fois-ci, en remplaant la diodepar un pont de diodes 1N4007. Le gnrateur fournit toujours un signal sinusodal ayant une frquencede 50Hz et une amplitude de 12V et la rsistance est aussi de 100.


Figure 1.3 Circuit de base dun redresseur double alternance

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En branchant un oscilloscope entre les points A, B, et C, on pourra analyser les signaux en ces troispoints. Cest--dire, le signal dentre en A, le signal redress en B aprs le pont de diodes, et enfin lesignal de sortie en C. Loscilloscope nous donne les signaux suivants :

Figure 1.4 Signaux de loscilloscope

On observe que le signal en C a perdu son alternance ngative puisqu cet endroit, le courant passe en-core dans une diode avant de rejoindre la borne du gnrateur, donc en C, le signal est abaiss de 0.7V.

Si on regarde le parcours du courant lors de lalternance positive : Le courant arrive par le haut et passe dans la diode D2 car la diode D1 est en polarisation

inverse alors que la diode D2 est en polarisation directe. Le courant passe dans la rsistance de charge car la diode D3 est en polarisation inverse. Le courant passe dans la diode D4 car sil passait dans la diode D1 il remonterait des potentiels

et un courant ne monte jamais les potentiels. En effet, le potentiel en est plus grand quen puisque la rsistance a produit une chute de tension.

Le courant rejoint la borne du gnrateur puisque il ne peut monter des potentiels.

La tension de sortie ressemble la moiti positive du cycle dentre.

De mme pour lalternance ngative : Le courant arrive par le bas et passe dans la diode D3 car la diode D2 est en polarisation inverseet que la diode D3 est en polarisation directe.

Le courant passe dans la rsistance de charge car la diode D2 est en polarisation inverse. Le courant passe dans la diode D1 car il ne peut monter des potentiels. Le courant rejoint la borne du gnrateur puisque il ne peut monter des potentiels.

Dans chacun des cas, le courant a travers deux diodes, donc le signal a subi deux chutes de tension.La tension de sortie est donc gale la tension dentre dont on soustrait 1.4V.

Afin de mesurer le courant passant dans la rsistance, il faut remplacer la source sinusodal par unesource DC de 12V. Ensuite, grce un ampremtre plac en srie avec la rsistance, on mesure uncourant de 104 mA au lieu du courant de 112 mA avec le redresseur simple alternance. On constatealors que le courant est plus faible dans le cas dun redresseur double alternance que dans le casprcdent dun redresseur simple alternance.

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1.3.3 Conclusions

Malgr que le courant soit plus faible avec un redresseur double alternance, ce dernier permet dobtenirdeux alternances positives contrairement au redresseur simple alternance qui permettait uniquementdobtenir une alternance positive et une alternance nulle.

En ayant deux alternances positives au lieu dune, le redresseur double alternance permet dobte-nir une tension de sortie avec une frquence double celle dentre.

Nous prfrerons donc lutilisation dun redresseur double alternance un redresseur simple alter-nance puisquon souhaite stabiliser la tension, il vaut mieux travailler sur une priode plus petite.

1.4 Schma no 3

1.4.1 Composants

Ce troisime circuit comportera en plus un condensateur en parallle avec la rsistance du circuitprcdent. Ce condensateur aura pour effet de filtrer le signal de sortie et ainsi dobtenir une tensionplus ou moins constante sur la rsistance.

Le gnrateur fournit toujours un signal sinusodal ayant une frquence de 50Hz et une amplitudede 12V. Par contre, les valeurs de la rsistance et du condensateur vont respectivement valoir 10,100, 1000 et 1F, 10F, 100F, 1000F.


Figure 1.5 Circuit de base dun redresseur double alternance avec filtre.


En observant les signaux aux points A, B, et C on a ceci :

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Figure 1.6 Signaux de loscilloscope

On constate que le signal de sortie est presque constant sauf quil reste une oscillation rsiduelle trspetite.Lors du premier quart de cycle positif, le condensateur se charge en accumulant des charges. Durantle reste du cycle, le condensateur se dcharge travers la rsistance une vitesse dtermine par laconstante de temps de dcharge du condensateur :

= R C (1.3)

Plus cette constante de temps sera leve par rapport la priode du signal dentre, moins le conden-sateur se dchargera et, par consquent, plus le filtrage sera efficace.

On va maintenant mesurer le courant dans la resistance et celui passant dans le condensateur pourchaque combinaison des valeurs de ces deux composants.On mesure ces courants en disposant de deux ampremtres placs en srie avec leur composant detest respectif.

Combinaisons

`````````````RsistanceCapacit 1F 10F 100F 1000F

10 +684mA +684mA +685mA +803mA100 +70.7mA +70.7mA +82.8mA +99.4mA1000 +7.26mA +8.46mA +10.2mA +10.4mA

Table 1.1 Courant IR1 passant dans la rsistance R1

`````````````RsistanceCapacit 1F 10F 100F 1000F

10 +2.37mA +23.6mA +220mA +1.15A100 +2.41mA +22.5mA +120mA +252mA1000 +2.27mA +12.1mA +26.8mA +31.0mA

Table 1.2 Courant IC1 passant dans le condensateur C1

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On constate que pour une rsistance fixe, laugmentation de la valeur du condensteur provoque uneaugmentation du courant dans les deux composants. Tandis que pour une valeur de capacit fixe,laugmentation de la rsistance entrane une diminution du courant dans la rsistance, ce qui est nor-mal puisque par dfinition la rsistance est lopposition au passage du courant. Cependant, le courantpassant dans le condensateur devrait augmenter puisquil y a moins de courant dans la rsistance maison remarque quil diminue aussi.

1.4.3 Conclusions

Un filtre laide dun condensateur rduit considrablement les variations de tension la sortie dunredresseur afin de produire une tension continue dun niveau peu prs stable. La faible oscillationrsultante est appele ondulation.

Le lissage de tension est plus efficace avec une constante de temps leve. Il est aussi vident deprouver que le filtrage sur un redresseur double alternance est beaucoup plus efficace que celui sur unredresseur simple alternance puisque la frquence de sortie est double. Par consquent, le temps estplus court entre les crtes et le condensateur se dcharge moins durant lintervalle.

On peut mesurer lefficacit du filtre avec le coefficient dondulation r ou ripple factor donnpar :

r =V0 (crtecrte)

VMOY(1.4)

Ce coefficient peut tre diminu en augmentant la valeur du condensateur ou de la rsistance de charge.

En effet laugmentation de la rsistance provoque une diminution du courant dans les deux com-posants et laugmentation de la capacit du condensateur lui permet demmagasiner plus de chargeset donc de se dcharger beaucoup plus lentement.

1.5 Schma no 4

1.5.1 Composants

Pour ce quatrime circuit, on ajoutera une rgulation avec transistor ballast et une diode Zener. Larsistance de charge R2 a t dplace en sortie.

Comme la section (1.4), le condensateur aura succsivement une valeur de 0F , 1F , 10F , 100F ,1000F et la resistance de charge aura une valeur de 10, 100, 1000.Lorsque le condensateur vaut 0F , ce dernier sera remplac par un fil de cble lectrique.

Voici, ci-aprs, un schma reprsentant le circuit de base.

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Figure 1.7 Circuit de base dun redresseur double alternance filtr avec transistor ballast.


En branchant un oscilloscope aux points A, B, C, et D, on pourra analyser les signaux en ces quatrepoints.Pour chaque combinaison entre la valeur du condensateur et celle de la rsistance de charge, on vaobserver les signaux et mesurer le courant dans chacun des composants.

Combinaison (0F 10)

Figure 1.8 Observations des signaux aux points A, B, C, et D.

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Combinaison (0F 100)


Combinaison (0F 10)


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Combinaison (1F 10)




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Rcapitulatif des rsultats

`````````````RsistanceCapacit 0F 1F 10F 100F 1000F

10 +77.8A +2.31mA +22.8mA +173mA +524A100 +77.8A +3.31mA +21.4mA +99.8mA +174mA1000 +77.8A +2.16mA +13.9mA +76.4mA +63.9mA

Table 1.3 Courant IC1 passant dans le condensateur C1


10 +0.00A +182mA +182mA +191mA +246mA100 +0.00A +39.9mA +40.3mA +48.5mA +48.9mA1000 +0.00A +4.20mA +4.86mA +4.99mA +5.00mA



10 +0.00A +0.19A +0.18A +0.19A +0.01A100 +0.00A +9.33mA +9.34A +11.6mA +15.8mA1000 +0.00A +9.91mA +10.2mA +15.2mA +16.9mA

Table 1.5 Courant ID5 passant dans la diode D5


10 +0.00A +12.7mA +12.7mA +13.2mA +17.4mA100 +0.00A +9.59mA +9.60mA +11.9mA +16.2mA1000 +0.00A +9.92mA +10.3mA +15.2mA +16.9mA


En analysant ces tableaux ci-dessus, on constate que les courants augmentent lorsque les valeurs ducondensateur augmentent.On remarque ensuite que les courants IC1 et IR2 passant respectivement dans le condensateur C1 etla rsistance R2 ont tendance diminuer lorsque la rsistance augmente.

1.5.3 Conclusions

Dans ce montage, la diode Zener sert stabiliser la tension de sortie et cest le transistor ballast quidlivre toute la puissance au montage.

Le rgulateur stabilise la tension et le courant de sortie de manire les rendre constants, c--dcontinus.

Lorsquon utilise une structure compose dune diode Zener associe un transistor ballast, la stabi-lisation fixe la tension de sortie une valeur donne mais elle ne suit pas ses volutions.

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1.6 Schma no 5

1.6.1 Composants

Nous tudions ici un transformateur dalimentation. Nous avons donc un gnrateur sinusodal et untransformateur compos dune bobine primaire et dune bobine secondaire ainsi quune rsistance decharge qui vaudra 10, 100, et 1000.

Le transformateur se caractrise par sa tension secondaire exprime en volts efficaces (Veff ) et par sapuissance apparente S exprime en volts ampre (VA).La puissance en rgime sinusodal sexprime par :

P = Veff Ieff cos = S cos (1.5)

On dtermine le nombre de spires au primaire n1 et au secondaire n2 via le rapport de transformationsuivant sachant quon a une tension dentre de 220V transforme en une tension de 12V et que parla loi dOhm, on connait le courant I1 connaissant la rsistance R1.

m = U2U1

= I1I2

= n2n1

(1.6)

Figure 1.23 Circuit de base


Nous allons mesurer la tension au primaire et au secondaire ainsi que les courants pour chaque valeurde la rsistance. Pour mesurer les tensions, nous allons brancher deux voltmtres en paralles avec lesbobines et pour mesurer les courants, un ampremtre en srie avec la rsistance.Voici les rsultats obtenus :

Valeurs Tension Tension Courantde la rsistance au primaire au secondaire dans la rsistance

10 +220V +12.0V +1.20A100 +220V +12.0V +120mA1000 +220V +12.0V +12.0mA

Table 1.7 Courants et tensions

On constate que lorsque la valeur de la rsistance diminue, le courant augmente car le circuit est moinsrsistif.

1.6.3 Conclusions

Le transformateur assure une isolation galvanique, il est donc de type abaisseur de tension. En effet ildiminue lamplitude de la tension secteur.

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1.7 Schma no 6

1.7.1 Composants

On remplace maintenant le gnrateur sinusodal du schma no 4 par un transformateur de tensioncomme prsent la section prcdente.

Le but de ce dernier schma est de raliser le circuit final de la premire manipulation qui permettrade diminuer une tension dentre sinusodale de 220V sur le rseau une tension continue de 12V pouralimenter une machine fonctionnant justement sur 12V.

Figure 1.24 Circuit final avec transformateur, redresseur, et filtre.


En comparant les rsultats avec ceux obtenus au schma no 4, on peut constater que la tension enA aprs le transformateur est parfaitement stable, et celle en B aprs le pont de diodes possde uneondulation trs minime.

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Figure 1.25 Analyse des signaux.

Si on compare les courants dans les composants, pour des mmes valeurs, on a une augmentationglobale. Par contre si on avait directement mis une tension de 220V au schma no 4, on aurait eu descourants trop importants dans le circuit.

1.7.3 Conclusions

Linstallation dun transformateur, est primordiale pour un circuit fonctionnant 12V. En effet sanslajout dun transformateur, le circuit recevrai directement 220V de la prise de courant et cette tensiongnrerait un courant beaucoup trop intense dans les fils du circuit, ce qui pourrait endommager lescomposants voire mme aboutir un incendie.

Le transformateur permet donc de se ramener une tension plus basse et saine pour le fonction-nement de linstallation tandis que le reste du schma, comme expliqu dans les sections prcdentes,sert rduire londulation et ainsi lisser le signal.

Par consquent, avec une ondulation trs faible, la performance du circuit est amliore.

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Chapitre 2

Manipulation II

2.1 IntroductionLors de cette seconde manipulation, nous allons alimenter une LED fonctionnant 12V laide dunesource de tension constante afin de la faire clignoter. Par consquent, on va utiliser lalimentation dela manipulation prcdente sauf que la rgulation se fera par un circuit intgr de type NE555 quitransformera la source de tension en une source de type carre de frquence voulue dfinie par le timer.

Le circuit intgr NE555 est un circuit utilis pour la temporisation cest--dire comme un ti-mer. Il peut fonctionner selon trois modes : astable, monostable, ou bistable.

Dans le cadre de ce laboratoire, nous allons nous limiter ltude du fonctionnement astable etmonostable.

Le temporisateur NE555 est constitu de huit broches qui sont : GROUND : masse. TRIGGER : gchette qui amorce la temporisation. OUTPUT : signal de sortie. RESET : remise zro, interruption de la temporisation. CONTROL VOLTAGE : accs la rfrence interne (2/3deVCC) THRESHOLD : signale la fin de la temporisation lorsque la tension dpasse 2/3 de VCC . DISCHARGE : borne servant dcharger le condensateur de temporisation. VCC : tension dalimentation.

La fonction dun rgulateur de tension tant de convertir une tension ayant une certaine ondulation enune tension particulirement stable, il doit maintenir ces conditions de stabilit dans une large gammede variations du courant de charge, et galement pour les fluctuations de la tension dentre.

A la sortie de ce circuit, nous placerons un amplificateur pour amplifier le signal arrivant la LED etainsi permettre quelle sallume grce un courant suffisant.

2.2 Schma no 7

2.2.1 Composants

Nous allons maintenant tudier en simulation le fonctionnement dun circuit intgr NE555 en astablece qui permet de lutiliser comme oscillateur puisquil nous fournira un signal carr. Le but est toujoursde sassurer que londulation restante soit la plus petite possible.

Le schma no 7 sera le suivant :

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Figure 2.1 Schma de base - Astable Operation


Nous allons mesurer les signaux sur les diffrentes bornes ainsi que la frquence en connectant la borne4 au VCC et ensuite en la connectant la masse.On calculera la frquence via la formule suivante :

f = 1.49(RA + 2RB) C(2.1)

On relve les signaux en branchant un oscilloscope sur chaque borne lorsque la borne 4 est relie lasource et lorsque la borne 4 est relie la masse :

Nous avons des signaux ayant les allures suivantes :

Figure 2.2 Schma de base

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Nous voyons donc notre signal dentre continu en vert et notre signal carr de sortie en jaune.

Les valeurs des frquences pour une combinaison des valeurs de RA, RB, et C sont affiches dansce tableau :

RA RB f(C = 1nF ) f(C = 10nF ) f(C = 100nF ) f(1F )1000 1000 496666.67Hz 49666.67Hz 4966.67Hz 496.67Hz1000 2200 275925.93Hz 27592.59Hz 2759.26Hz 275.93Hz1000 10000 70952.38Hz 7095.24Hz 709.52Hz 70.95Hz1000 100000 7412.94Hz 741.29Hz 74.13Hz 7.41Hz1000 1000000 744.63Hz 74.46Hz 7.45Hz 0.74Hz2200 1000 354761.91Hz 35476.19Hz 3547.62Hz 354.76Hz4700 1000 222388.06Hz 22238.81Hz 2223.88Hz 222.39Hz10000 1000 124166.67Hz 12416.67Hz 1241.67Hz 124.17Hz100000 1000 14607.84Hz 1460.78Hz 146.08Hz 14.61Hz1000000 1000 1487.03Hz 148.70Hz 14.87Hz 1.49Hz

Table 2.1 Frquences

On constate quen faisant varier les rsistances RA et RB, la priode ainsi que la frquence varient.De mme, la dure des tats de tension varie galement. Plus le rapport entre les deux rsistancesest grand, plus les dures des deux tats de tension sont proches. On remarque que la variation de lacapacit du condensateur influe sur le temps de monte et celui de descente de la pulsation. Plus savaleur est faible, plus le temps de monte sera grand.

2.2.3 Conclusions

Le fonctionnement en astable du NE555 permet de lutiliser comme oscillateur. Soit il envoie un signal,soit il envoie rien, cela explique le fait quon ait un signal carr en sortie. La frquence doscillationspeut tre modifie par la valeur de la capacit du condensateur.

Grce au signal carr sortant, on arrive faire clignoter une LED. Voici ci-dessous une animationflash montrant, en simulant notre tension dentre de 12V obtenue au cours de la premire manipu-lation avec une tension continue qui aurait mme effet, le clignotement dune LED de couleur jauneafin de bien voir le phnomne.

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2.3 Schma no 8

2.3.1 Composants

Il est tout aussi possible dutiliser le circuit intgr dans son fonctionnement monostable et ainsi g-nrer une impulsion de dure T . Le circuit comportera trois rsistances ainsi quun transistor utiliscomme amplificateur.

Voici le schma de base :

Figure 2.3 Schma de base - Monostable Operation


On remarque en positionnant une LED que lutilisation du NE555 en configuration monostable permetde gnrer une impulsion dune dure dfinie T donne par :

= 1.1 R C (2.2)

On peut mesurer les dures dimpulsion pour les diffrentes valeurs de RA et de C3 :

RA C3 T1000 1 nF 1.10s1000 2.2 nF 2.42s1000 10 nF 11.0s1000 100 nF 110s1000 1F 1.1ms2200 10 nF 24.2s4700 10 nF 51.7s10000 10 nF 110s100000 10 nF 1.1ms1000000 10 nF 11ms

Table 2.2 Dures dimpulsion

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On peut tirer de ce tableau que pour une rsistance fixe, laugmentation de la capacit du conden-sateur augmente la dure de limpulsion. De mme, pour une valeur de capacit fixe, laugmentationde la rsistance provoque une dure plus longue. Par consquent, si on souhaite voir la LED allumeassez longtemps, on augmentera les valeurs des deux composants.

En branchant un oscilloscope, on peut analyser le signal la borne OUTPUT en jaune, laborne DISCHARGE en bleu, la borne THRESHOLD en rouge.

Figure 2.4 Schma de base - Monostable Operation

Sur la troisime courbe, on peut remarquer que le condensateur se charge, puis se dcharge.Suite lapplication dun front descendant lentre du circuit sur la borne TRIGGER, le FLIP-FLOP interne est activ ainsi que la sortie.

2.3.3 Conclusions

Lutilisation du NE555 en configuration monostable permet de gnrer une impulsion dune duredfine seulement laide dune rsistance et dun condensateur.Par consquent, si on place une LED, laide de valeurs prcises du condensateur C3 et de la rsistanceRA, on peut contrler la dure de clignotement de la LED, cest--dire le temps quelle reste allumeavant de steindre et se rallumer nouveau.

Par exemple, voici une animation flash o lon a pris des valeurs leves pour les deux composants afindavoir un clignotement lent. Notez cependant que la frquence laquelle on voit la lampe clignotedpend aussi de la priode choisie pour la tension "pulse" quon a branch la borne TRIGGER .

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2.4 Schma no 9

2.4.1 Composants

Nous allons tudier lamplificateur transistor dont un schma ci-dessous est reprsent.

Figure 2.5 Schma de base dun amplificateur transistor.


Nous allons mesurer les courants dans les diffrents composants ainsi que les tensions leurs bornespour des valeurs diffrentes.

Figure 2.6 Schma de base dun amplificateur transistor.

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En agissant de la sorte, on peut tester plusieurs combinaisons de valeurs et observer les changementsdintensit de courant et de tension.

2.4.3 Conclusions

Lamplificateur augmente donc la tension et lintensit dun signal lectrique. Un amplificateur parfaitne dforme pas le signal dentre, seulement lamplitude est augmente.

2.5 Schma no 10

2.5.1 Composants

On va ici dterminer les valeurs des diffrents composants pour que :1. le courant dentre de lamplificateur ne puisse pas dpasser 0.1mA2. le courant dans la LED doit tre de 20mA3. le transistor doit tre satur lorsque la LED sallume et bloqu quand la LED est teinte.

Figure 2.7 Schma de base dun amplificateur transistor alimentant une LED.

Le schma ci-dessus est obtenu grce aux explications qui vont suivre.Tout dabord, si on impose une source de tension continue de 12V, via la loi des mailles et sachant quelors du passage dans la LED, il y a une chute de tension de 0.7V, nous avons alors 11.3V aux bornesde la rsistance R3. Sachant que nous voulons un courant de 20mA soit de 0.02A, par loi dOhm, ilnou vient :

U = R I R = UI

= 11.30.02 = 565 (2.3)

La rsistance R3 devra donc tre de 565.

En pratiquant ainsi, on trouve les valeurs des autres rsistances.

2.5.2 Conclusions

Lorsque le transistor est satur, la LED sallume et lorquil est bloqu, la LED steint.

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2.6 Schma no 11

2.6.1 Composants

On place un gnrateur de signaux carrs 0-5V sur lntre CLK dun chenillard CD4017.


On va observer le signaux sur les sorties au cours du temps pour les quatres combinaisons des signauxENA et RST en branchant trois oscilloscopes comme reprsent ci-dessous.

Figure 2.8 Schma de base

On obtient quatres combinaisons des signaux de sorties lorque les bornes ENA et RST sont mises la terre (0) ou la source (1).

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Sur lanimation flash ci-dessus, on remarque une impulsion de type RAMPE par moment ce qui signifiebien que le signal passe certains moments pour clairer la LED et ce un certains temps.

2.6.3 Conclusions

Le chenillard est une sorte de squenceur qui permet dallumer plusieurs LED les unes aprs les autresselon un cycle qui se rpte plus ou moins indfiniment.

2.7 Schma no 12

2.7.1 Composants

Voici enfin notre circuit final qui fera clignoter dix LEDs les unes aprs les autres.

Figure 2.9 Schma du circuit final 10 LEDs.


Voici, ci-dessous, une animation flash de la simulation o lon peut voir les LEDs clignoter. Pourlexemple, on a pris des LEDs jaunes et on remarque quelles sallument lune aprs lautre assez ra-pidement.

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On peut trs bien retirer des LEDs. Par exemple on retire une LED en pratiquant comme ceci :


Et on peut en retirer autant que lon veut, ici on en a retir quatre, il nous en reste alors plus que six :


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2.7.3 Conclusions

la fin de cette deuxime manipulation, nous avons pu raliser un circuit qui est capable de transfor-mer une tension rseau alternative sinusodale de 220V en une tension stabilise, redresse, et constantede 12V qui alimente une srie de dix LEDs squentiellement via un chenillard.

Le circuit final de ces laboratoires est reprsent ci-dessous :

Figure 2.12 Schma final du circuit.

et une animation flash de la simulation peut tre visualise ci-aprs. Le clignotement se fait rapide-ment au dbut, et puis tendent un rythme rgulier. En effet, il faut le temps que le signal se stabilise.

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