C9 TD seche

Fonction comparer - Amplificateur intégré
Terminale SI / G.E. -
Application de l’AO en commutation
Fonctions Détecter et Traiter d’un Sèche-linge
I.
Définition du problème
On veut évaluer les performances de la fonction "Captage de température" du découpage fonctionnel du
sèche-linge et justifier son rôle dans le cycle de séchage.
L'étude portera sur le circuit de détection de seuils de température du sèche-linge.
II.
Travail demandé :
I. Etude théorique préparatoire :
La variation de la température est captée par un capteur = une CTN (voir fiche). Ce composant présente une
résistance électrique qui va varier en fonction de la température du milieu ambiant dans lequel il se trouve.
Cette variation de résistance va être transformée en variation de tension. La détection de températures va donc
être transformée en détection de tensions.
Q.1. Découpage fonctionnel de niveau II :
Soit le découpage suivant :
Energie électrique
(Alimentation +12V=)
Production de
tensions de
référence
Uref1 et Uref2
FS32
ULN0
Comparaisons
T
FS33
Conversion
T/ U
UT
FS31
FP3
Délimiter en couleurs différentes les structures réalisant ces fonctions secondaires sur le schéma structurel de la
fonction FP3.
Q.2. Etude de la fonction FS31 : Conversion θ → U :
Calculer UT.
représenter UT=f(θ) quand la température varie de 0 à 100°C.
Q.3. Etude de la fonction FS32 : Production de tensions de références :
Calculer Uref1 et Uref2.
Q.4. Déterminer pour les schémas ci-dessous si les ALI fonctionnent en linéaire ou en commutation
Q.5. Déterminer les fonctions VS1 = f(UT) et VS2=f’(UT). Les représenter graphiquement.
JC PAPAZIAN
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Fonction comparer - Amplificateur intégré
1er cas :
VCC
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2ème cas :
VCC
(+12V)
R3
3k09
R3
3k09
R6
10k
RT1
CTN
(+12V)
RT1
CTN
UT
Uref2 5
IC1A
2
UT
R6
10k
VS2
4
R4
R4
5k11
3
1
2
LM339
5k11
R2
5k62
IC1B
VS1
7
R2
5k62
1
6
Uref1
LM339
R5
4k75
R5
4k75
Q.6. Expliquer à partir du schéma ci-dessous pourquoi on appelle cette fonction un ET câblé.
+V
Il pourra être utile de présenter sous forme de tableau les
états de VS en fonction de l'état des transistors.
+VCC
VS
+
oo
1
-
0V
+VCC
+
oo
1
-
0V
Q.7. Justifier à partir des résultats précédents l'allure de la courbe VS=f(UT).
III. Synthèse:
Q.8. Recherche des seuils de température détectés :
a) Déterminer les deux valeurs particulières de la CTN provocant les basculements du comparateur à
fenêtre.
b) A partir de la caractéristique de la CTN proposée, déterminer les deux seuils de température que permet de
détecter ce montage
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Q.9. Justifier l'utilisation d'un comparateur à fenêtre pour l'acquisition de température
Energie électrique
Alimentation
FA1
Programmation du cycle de
séchage
FP1
Interfaces de
puissance
vers Actionneurs
FP5
Acquisition de la
température
FP3
Traitement des
informations
Signalisations sonore et
visuelle
FP6
FP4
Acquisition de l'humidité
FP2
Sécurités
Schéma fonctionnel de la commande du sèche-linge
VCC
(+12V)
R3
3k09
RT1
CTN
3
IC1A
R6
10k
5
UT
2
VS
LN0
4
1
2
R4
LM339
R1
5k11
L1
R2
5k62
IC1B
10k
7
1
6
LM339
R5
4k75
Schéma structurel de FP3
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Les Thermistances à Coefficient de Température Négatif
C.T.N.
Les thermistances sont des résistances électriques présentant un coefficient de température négatif et élevé.
Alors que la résistance des métaux augmente avec la température d'environ 0,4 % par degré, celle des thermistances
décroît rapidement entre 3 et 6 % par degré autour de la température ambiante.
Symbole:
-T
Caractéristiques:
La relation résistance - température est de la forme :
R = A⋅e
où
B
T
R = valeur de la résistance à la température absolue T (°K)
A et B sont des constantes propres au modèle de la thermistance
( A ayant la dimension d'une résistance et B celle d'une température absolue en °K )
e = base des logarithmes népériens (e=2.718)
Cette formule modifiée devient
RT = RR ⋅ e
 1   1
B⋅ −
 T   TR



RT = valeur de la résistance à la température T
RR = "
"
"
"
TR ( donnée par le constructeur )
T et TR sont exprimées en °K
Le comportement de la thermistance est en général déduit d'abaques permettant la détermination de RT à une
température donnée.
La thermistance utilisée dans le sèche-linge a les caractéristiques suivantes :
R à 25 °c = 15 kΩ
Ω
B = 4150 °K
Caractéristique RT = f( t°c ) (ohms)
10000000
1000000
100000
Rt = f(Temp)
Rt
10000
1000
100
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
(°c)
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LE COMPARATEUR DE TENSION INTEGRE LM339
Son principe est celui d'un amplificateur opérationnel intégré fonctionnant en boucle ouverte.
La sortie du comparateur fonctionne donc toujours en commutation. Elle dépend uniquement de la différence de
potentiel ε entre les deux entrées e+ et e-.
Cas général :
La plupart des comparateurs ne nécessite qu'une source d'alimentation, positive.
+Vcc
e+
Vs
+
ε
ε < 0 ⇒ Vs = 0
ε > 0 ⇒ Vs = +Vcc
-
e-
Le circuit LM339 intègre 4 comparateurs identiques. Chaque comparateur est prévu pour fonctionner avec une
alimentation simple (+V 0V). Sa principale particularité est d'avoir une sortie "collecteur ouvert", symbole :
.
+V
+VCC
+
oo
1
Le transistor de sortie fonctionne en commutation.
Il est indispensable de polariser le transistor par une
résistance externe (ou une charge quelconque).
Ce type de sortie ne s'applique donc qu'à un composant
fonctionnant en Tout Ou Rien. Elle présente deux avantages :
- +V peut être supérieur à VCC d'alimentation du
comparateur.
- il est possible de connecter plusieurs sorties "collecteur
ouvert" de façon à réaliser un ET câblé.
sch éma éq u ivalen t
0V
Schéma équivalent du LM339
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