Clignotant
On souhaite réaliser un clignotant faisant intervenir 2 DEL (rouge et verte), dont l’éclat reste constant pendant leur éclairement.
1. Expérience préliminaire
a. Etude du montage Soit le montage ci-contre :
Le générateur délivre une tension E = 6 V.
Sachant que les LED utilisées supportent en général environ 2 V et 15 mA, calculer la valeur de la résistance de protection.
Quelle diode doit s’éclairer ?
Que se passe-t-il si on permute les bornes du générateur ?
b. Réalisation pratique
Réaliser le montage.
Vérifier expérimentalement les réponses aux questions précédentes.
(Faire vérifier par le professeur !) c. Premier essai du clignotant
Prendre le GBF et le brancher sur un oscilloscope.
Régler le signal : sinusoïdal, 100 Hz, amplitude 6V. (Faire vérifier par le professeur !)
Brancher le GBF ainsi réglé à la place du générateur précédent. Régler la fréquence à 1 Hz environ.
Qu’observe-t-on pour les diodes ? A –ton réalisé le clignotant désiré ?
Pour améliorer le montage, nous allons utiliser l’amplificateur opérationnel (AO) fonctionnant en comparateur.
2. Montage « comparateur à un seuil »
a. Expérience 1
Réaliser le montage ci-contre en utilisant un générateur de tension réglable (ne pas dépasser la tension d’alimentation : 15V ).
(Faire vérifier par le professeur !)
Que vaut la tension uE-M ?
Noter la valeur de us lorsqu’on fait varier la tension E du générateur.
Pour quelle valeur de E y a-t-il changement ?
Recommencer en permutant les bornes du générateur
rouge
verte E
Rp
us
E- E
E - E+
V
M E+
b. Expérience 2
Réaliser le montage ci-contre avec un second générateur de tension continue variable E’. (Faire vérifier par le professeur !)
Choisir une valeur de E’ ( mesurée au voltmètre ).
Que vaut la tension uE-M ?
Noter la valeur de us lorsqu’on fait varier la tension E du générateur. Pour quelle valeur de E y a-t-il changement ?
Recommencer avec d’autres valeurs de E’. Observations
c. Conclusion sur l’AO
Dans les montages précédents, l’amplificateur opérationnel fonctionne en
……….
La sortie S de l’A.O. n’aura que 2 états électriques possibles : Si UE+
M > U….. alors US = Si UE+
M < U alors US = ( on note Vsat, la tension d’alimentation )
d. Expérience 3 d.1. Schéma
Dans le montage précédent, on veut remplacer le voltmètre par 2 diodes tête- bêche.
Quelle sera la valeur de la tension de sortie us ?
En déduire la nouvelle valeur de la résistance de protection des LED.
d.2. Réalisation pratique
Réaliser le montage(Faire vérifier par le professeur !)
Faire varier la tension du générateur E .
Conclusions.
Quel appareil pourrait-on utiliser pour que la tension E varie automatiquement et périodiquement dans le temps
us E-
E
E+ -
M
E’ rouge
verte R’p
us
E- E
E+ -
E+ V
M E’
E+
3. Le clignotant
a. Montage
Réaliser le montage en remplaçant le générateur de tension E par un G.B.F. délivrant une tension alternative sinusoïdale.
Choisir judicieusement :
la valeur de l’amplitude à utiliser
la fréquence à utiliser pour que le clignotement soit visible.
Qu’observe-t-on ? (Faire vérifier par le professeur !) b. Questions
Augmenter la fréquence pour obtenir des oscillogrammes stables à l’oscilloscope.
Compléter l’oscillogramme 1 en représentant la tension us en concordance avec la tension ue. Indiquer les éclairements des LED.
Oscillogramme 1
Comment expliquer la différence de durée d’éclairement des 2 diodes ?
Quelle tension uE-
M faut-il utiliser pour que la durée d’éclairement des 2 diodes soit la même ? Compléter l’oscillogramme 2
Oscillogramme 2
Quelle différence y a-il par rapport à la manipulation du § 1.c ?
Evaluation
1,a Calcul de Rp
**
diode/ permutation
**
1b Montage +vérification
**
1,c
GBF +oscillo
(montage+signal)
****
1,c Observations
**
2,a
Montage avec AO
(alimentation+générateur +
voltmètre)
***
2,a tension Ue-m
*
2,a Valeur de ue qui fait basculer
*
2,b Montage avec AO
***
2,b tension Ue-m
*
2,b Valeur de ue qui fait basculer
*
2,b Observations
*
2,c Conclusions
**
2,d,1 valeur de us
*
Calcul de Rp
**
2,d,2
Montage avec LED
observations
***
3,a
Montage complet avec GBF
amplitude +fréquence
*****
3,b oscillogramme 1
**
différence durée
éclairement
****
même éclairement
**
différence
*
Matériel
Alimentation +15V - 15 V Plaquette P60
Ampli op
2 Générateurs tension réglable GBF
Oscillo + BNC
Résistances 470 Ω 1kΩ 2,2 kΩ 1 LED rouge + 1 LED verte
2 multimètres Fils courts
