T.P. 13

Réalisation d’un allumeur de réverbère

A / Rappel : Fonctionnement de l’A.O. en comparateur

L’amplificateur, utilisé en régime saturé, permet de réaliser la comparaison de deux tensions.

1 / Le montage

Rappel :

L’alimentation de l’amplificateur opérationnel n’est jamais représentée sur les schémas des montages. L’alimentation de l’amplificateur opérationnel doit toujours être allumée en premier.

Remarque :

Le générateur de tension variable U_e2 doit être relié à la ligne de masse (sa borne négative).

Remarque :   faire vérifier le montage par le professeur avant d’allumer les générateurs.

2 / Étude du montage

On fixe U_e1 à 1,5 V et on fait varier U_e2 entre 0 V et 2 V.

Conclusion :

Le montage ne fonctionne qu’en régime saturé : la tension de sortie Us ne peut prendre que deux valeurs, notées U_sat et – U_sat :

Avec :

            Si         U_e1>U_e2          , alors              Us = - U_sat

            Si         U_e1<U_e2          , alors              Us = + U_sat

3 / Questions

1 ) Pour quelle valeur de U_e2, la tension Us (sortie) bascule ?

2 ) En déduire une méthode pour déterminer une tension inconnue.

3 ) Expliquer pourquoi ce montage est appelé montage comparateur.

B / Réalisation d’un allumeur de réverbère

Le but est de réaliser un montage qui conduit à l’allumage automatique d’un réverbère lorsque la nuit tombe. La chaîne électronique que l’on va réaliser comporte les organes suivants :

. un capteur : son rôle est de convertir une grandeur physique en grandeur électrique (pour détecter l’obscurité, on utilise une photorésistance, qui convertit une intensité lumineuse en résistance électrique).

. un dispositif électronique : l’amplificateur opérationnel en comparateur.

. un dispositif d’utilisation : le réverbère (une lampe).

L’ensemble nécessite plusieurs alimentations.

1 / Montage du capteur

Le circuit capteur comporte une photorésistance de résistance R_x qui dépend de la luminosité.

4 ) Mesurer R_x à l’aide d’un ohmmètre, à l’obscurité, puis à la lumière.

5 ) Comment varie R_x lorsque la luminosité diminue ?

Remarque :   l’obscurité totale peut se faire avec un cache positionnée sur la photorésistance et l’on peut faire varier la luminosité en utilisant la lampe et le variateur de tension alimenté par le générateur de 12 V (montage indépendant).

6 ) Réaliser le montage schématiser ci-dessous :

Remarque :   Faire vérifier le montage par le professeur

7 ) Comment se nomme ce type de montage ?

8 ) Exprimer I en fonction de U et ( R_x + R₁ ).

9 ) Exprimer I en fonction de U₁ et R₁.

10 ) En déduire U₁ en fonction de U.

11 ) Mesurer U₁ à l’obscurité et U₁ en pleine lumière (on utilise donc un voltmètre).Comparer.

2 / A.O. en montage comparateur

Réaliser le circuit suivant où L₁ et L₂ sont deux diodes électroluminéscente et faire vérifier le montage (la borne négative du générateur U- est relié à la masse).

On rappelle qu’une diode ne laisse passer le courant que dans un seul sens (sens passant) ; une diode électroluminescente brille lorsqu’elle est parcourue par un courant dans le sens passant.

12 ) Quels sont les états des diodes L₁ et L₂, lorsque U- est supérieur à U+ ? Lorsque U- est inférieur à U+ ?

Pour réaliser l’allumeur de réverbère :

On remplacera la tension du générateur de tension variable par la tension U₁ du circuit capteur.

On veut que la lampe en sortie s’allume seulement à l’obscurité. On ne va donc garder qu’une seule des diodes L₁ ou L₂.

13 ) Quelle diode doit-on garder pour qu’elle s’allume dans l’obscurité ? Pourquoi ?

3 / Montage final : l’allumeur de réverbère

Réaliser le montage ci-dessous, avec R₁ = 4,7 k?. Le faire vérifier avant d’allumer les alimentations.

14 ) Étudier le montage lorsque la photorésistance est placée dans l’obscurité, puis lorsqu’elle est placée en pleine lumière (préciser l’état de la diode dans chaque cas).