Le circuit de contrôle du modulateur lumineux aux cristaux liquides pour le prototype de démonstration est sensiblement le même que celui développé pour la caractérisation des pro- priétés de ce dernier à la section 3.2. Le circuit de l'oscillateur à relaxation est réutilisé ( gure
3.3). Ce circuit produit une onde carrée de 1 kHz avec un taux de remplissage de 50 % et une amplitude xe. Cependant, il faut pouvoir varier l'amplitude de l'onde carrée générée par l'oscillateur à relaxation. Auparavant, cette variation d'amplitude était produite par une carte d'acquisition commandée par un ordinateur qui agissait sur la tension d'alimentation de l'ampli cateur opérationnel de l'oscillateur à relaxation. Dans le prototype de démonstration, la variation de l'amplitude est réalisée par un convertisseur numérique analogique commandé par le microcontrôleur intégré. Le schéma électrique complet du circuit de contrôle est donné dans la gure 4.10. Le convertisseur numérique analogique DAC1 injecte une tension entre 0 V et 5 V aux bornes d'alimentation de l'oscillateur à relaxation. Les commandes numériques proviennent du connecteur qui représente le microcontrôleur. Pour maintenir la bipolarité de l'onde, la tension variable est envoyée dans un circuit tampon d'ampli cateurs opérationnels U1A, U1B, pour générer le rail d'alimentation positive et négative. U1A forme un montage suiveur de tension. U1B est dans un montage d'ampli cateur inverseur réglé avec un gain unitaire avec les résistances R1, R2. Le circuit tampon envoie la tension variable bipolaire au circuit de l'oscillateur à relaxation qui va créer l'onde carrée d'amplitude variable de -5 V à 5 V. Le circuit d'oscillateur à relaxation est composé de UA3 et de UA4. Les composants passifs sont réglés pour produire une onde carrée à une fréquence de 1 kHz. Puisqu'il faut une amplitude de 15 V, l'onde carrée est envoyée dans l'ampli cateur opérationnel U5A et U5B dans un montage d'ampli cateur inverseur avec un gain de 3 réglé par les résistances de rétroaction R8 et R9. Il faut un total de quatre ampli cateurs opérationnels pour contrôler une polarisation du modulateur lumineux aux cristaux liquides. Il y a deux polarisations, ho- rizontale et verticale, sur le modulateur lumineux aux cristaux liquides alors il faut doubler tout le circuit, pour un total de huit ampli cateurs opérationnels. La doublure est présentée sur le circuit 4.10. Le circuit du haut est exactement le même que le circuit du bas. La seule diérence est que chacun utilise une sortie du convertisseur numérique analogique diérente. La conception de cette partie du prototype de démonstration ne nécessite pas vraiment de calcul. Excepté le calcul simple des valeurs de résistance pour le montage d'ampli cateur in- verseur, l'important dans ce circuit est le choix des ampli cateurs opérationnels et du conver- tisseur numérique analogique. Le choix du convertisseur numérique analogique est déterminé par le protocole de communication numérique utilisé, la plage de fonctionnement en tension, la résolution et le coût. Pour sa simplicité, le protocole de communication choisi est le SPI.
La grande majorité des microcontrôleurs disponibles sur le marché sont compatibles avec ce protocole de communication qui est réputé pour sa facilité d'implantation. Le convertisseur numérique analogique doit posséder deux canaux de contrôle analogique a n de contrôler in- dépendamment chacune des polarisations du modulateur lumineux aux cristaux liquides. La plage de fonctionnement doit être de 0 V à 5 V. La résolution est un compromis entre le coût et la précision. La résolution d'un convertisseur numérique analogique est donnée par l'équation
4.5. Une résolution de 10 bits est un bon compromis entre la précision et le coût. Avec 10 bits de résolution, la précision analogique est de 5 mV selon l'équation 4.5. Cela correspond à une erreur analogique de 0,1 %. Avec ces critères de sélection, le convertisseur numérique analogique retenu est le MCP4912 de la compagnie Microchip® [24].
Res = Vmax
2Nbits (4.5)
Habituellement, les ampli cateurs opérationnels sont choisis en fonction de leur paramètre de gain en fréquence et de temps de montée/descente. La fréquence de fonctionnement de 1 kHz n'est pas assez élevée pour poser un problème de gain en fréquence et de temps de montée. Le choix des ampli cateurs opérationnels se fera plutôt s'ils possèdent la caractéristique rail à rail pour la tension de sortie et la tension maximale qu'on peut appliquer sur les rails d'alimentation de l'ampli cateur opérationnel sans le détruire. La caractéristique rail à rail permet à la tension de sortie de l'ampli cateur opérationnel de monter ou de descendre au même niveau que ses rails d'alimentation. La tension de sortie d'un ampli cateur opérationnel qui ne possède pas cette caractéristique risque de saturer à un niveau inférieur que la tension d'alimentation. Par exemple, un ampli cateur opérationnel est alimenté par une tension -5 V et 5 V. Si l'ampli cateur opérationnel est du type rail à rail, la tension de sortie peut varier entre -5 V et 5 V. Si l'ampli cateur opérationnel ne possède pas la caractéristique rail à rail, la tension de sortie sature à un niveau inférieur, par exemple de -4 V à 4 V. La tension de saturation est variable et dépend de plusieurs paramètres comme l'impédance de sortie. Les requis pour chaque ampli cateur opérationnel dépendent du circuit dans lequel ils sont utilisés. Dans le circuit tampon, l'ampli cateur opérationnel doit pouvoir être alimenté par une tension de -5 V à 5 V et il doit posséder la caractéristique rail à rail. Cette caractéristique est nécessaire parce que la tension de sortie ne doit pas saturer sur toute la plage de 0 V à 5 V du convertisseur numérique analogique. L'ampli cateur opérationnel choisi pour cette tâche est le LMC6482 de la compagnie Texas Instrument® [29]. Pour le circuit de l'oscillateur à relaxation, le requis pour l'ampli cateur opérationnel est le même, il doit posséder la caracté- ristique rail à rail. Le circuit de l'oscillateur à relaxation utilise aussi un LMC6482. Le circuit d'ampli cateur avec un gain de 3, possède un requis diérent pour le choix de l'ampli cateur opérationnel. Dans ce cas, puisque la tension de sortie maximale est de -15 V à 15 V, il faut un ampli cateur opérationnel qui peut être alimenté par une tension diérentielle d'au moins 30 V. Les ampli cateurs opérationnels qui peuvent soutenir cette tension sont rares et ceux qui
le peuvent possède rarement la caractéristique rail à rail. Le LF444A de la compagnie Texas Instrument® peut supporter une tension diérentielle de 44 V [28]. Il faut cependant veiller à lui fournir une tension diérentielle de plus de 30 V parce que ce n'est pas un ampli cateur opérationnel de type rail à rail. Une tension diérentielle de 36 V est utilisée et elle doit être fournie par l'alimentation à découpage.