BAC 2006 STI électronique

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BAC 2006 ROBOT DE TRANSPORT OPTO-GUIDE
ETAPE FP2_C : « ETUDE DE FS2.2 ET FS2.12 » CORRIGE
ETAPE FP2_C : « ETUDE DE FS2.2 ET FS2.12 »
Rappel fonctionnel de FS2.2 « Augmentation de la valeur crête à crête »
I.
1)
Rappeler le rôle de FS2.2 ainsi que la définition de ses entrées et sorties.
Oscillogramme de Salve1 et Salvepos :
Attention :
L’oscillogramme suivant est donné à titre d’exemple afin de vérifier vos mesures.
Il ne doit en aucun cas figurer dans votre dossier de synthèse personnel.
Il est tiré d’éléments de corrections distribués à tous les membres du jury.
Entrée : Salve1
Salve de 8 périodes (durée de 25µs, tension initiale de 0V,
tension d’impulsion de 5V) 10µs après le front descendant de TopDec (Tension entre
salves : 0 V).
Entrée : Salve2
Salve de 8 périodes (durée de 25µs, tension initiale de 0V,
tension d’impulsion de 5V) 22µs après le front descendant de TopDec (Tension entre
salves : 0 V).
Salvepos
Sortie : Salveneg
Salve de 8 périodes en concordance de temps avec Salve2 :
0V de Salve 2 donne +10V pour Salveneg ; 5V de Salve2 donne -10V pour Salveneg.
Sortie : Salvepos :
Salve de 8 périodes en concordance de temps avec Salve1 : 0V
de Salve 1 donne +10V pour Salvepos ; 5V de Salve1 donne -10V pour Salvepos.
Salve1
Sortie : SalveDif
II.
Signal rectangulaire alternatif : Salve pos – Salve neg
Analyse expérimentale de FS2.2
2)
Proposer un schéma de câblage ainsi qu’un mode opératoire permettant de visualiser les
signaux Salve1 et Salvepos en concordance de temps.
Ne pas oublier le schéma de câblage dans votre dossier de synthèse !
- Vérifier la connexion et la programmation des cartes télémètre
(ultrason2006.asm) / carte mère (gbf_irq.hex) et robot sur cales :
- Alimenter l’ensemble sous 12V (préférer l’alimentation stabilisée à la batterie car
on peut limiter son courant de court-circuit en cas de fausses manipulations).
- Connecter la voie CH1 de l’oscilloscope sur Salve1.
- Connecter la voie CH2 de l’oscilloscope sur Salvepos.
- Ajuster la base de temps de manière à voir les impulsions (par exemple 25us/div).
- Positionner l’origine (0V) des voies CH1 et CH2 et ajuster le calibre en tension (par
exemple 5V par carreaux)
- Déclencher l’oscilloscope en mode normal, level à 2,5V (moitié de l’amplitude de
Salve1) sur front montant de CH1.
3)
Imprimer vos résultats en mode portrait en double exemplaires. Coller un exemplaire dans
le cadre réservé ci-contre et conserver l’autre pour votre dossier de synthèse personnel.
Faire apparaître les valeurs remarquables sur les oscillogrammes.
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4)
signaux Salve2 et Salveneg en concordance de temps.
on peut limiter sont courant de court-circuit en cas de fausses manipulations).
- Connecter la voie CH1 de l’oscilloscope sur Salve2.
- Connecter la voie CH2 de l’oscilloscope sur Salveneg.
- Déclencher l’oscilloscope en mode normal, level à 2,5V (moitié de l’amplitude de
Salve2) sur front montant de CH1.
5)
Oscillogramme de Salve2 et Salveneg :
Attention :
Salveneg
Salve2
6)
signaux Salvepos et Salveneg en concordance de temps.
- Déclencher l’oscilloscope en mode normal, level à 0V (moitié de l’amplitude de
Salvepos) sur front descendant de CH1.
7)
le cadre réservé ci-dessous et conserver l’autre pour votre dossier de synthèse personnel.
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8)
Oscillogramme de Salvepos et Salveneg :
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signaux Salveneg et Salvepos et de déduire Salvedif sue le même oscillogramme.
Attention :
- Déclencher l’oscilloscope en mode normal, level à 0V (moitié de l’amplitude de
Salvepos) sur front descendant de CH1.
- Activer la voie MATH et demander l’affichage de CH1 – CH2 (en effet
Salvedif = Salvepos – Salveneg).
Salvepos
Salveneg
9)
le cadre réservé ci-dessous et conserver l’autre pour votre dossier de synthèse personnel.
10) Commenter les résultats obtenus.
Salvepos
On remarque que les signaux « démarre » bien avec une amplitude de +10V/-10V puis
cette amplitude diminue pour atteindre environ +7,5V/-7,5V. Cette variation n’était pas
annoncée dans l’analyse fonctionnelle mais ceci n’empêchera pas d’émettre des ultrasons.
Si on regarde la courbe Niveau sonore = f(tension) de l’émetteur ultrason, on remarque une
perte de 5 dB environ si on passe de 10VRMS à 7VRMS.
III.
Analyse des notices techniques
À l’aide de la notice technique du composant ST232CD et du transducteur ultrasonore 400ST,
répondre aux questions suivantes :
Salveneg
11) Pour quelle utilisation est normalement prévu le composant ST232CD ?
Le ST232CD est un composant qui permet normalement de créer une liaison RS232
(communication par liaison série).
Le transducteur ultrasonore fonctionne sur le principe d’un HP : une membrane piézoélectrique vibre
à 40kHz.
12) Pourquoi est-il judicieux d’utiliser le ST232CD pour commander l’émetteur ultrason ?
La sortie Salvedif est un signal alternatif ce qui est parfait pour créer un phénomène
vibratoire dans le transducteur ultrasonore.
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13) Quelle est la valeur de la tension de sortie du ST232CD ?
Oscillogramme de Salvepos, Salveneg et Salvedif :
La valeur de la tension de sortie du ST232CD +/- 7,8V.
Attention :
Salvepos
14) Cette valeur est elle compatible pour commander l’émetteur ultrason ?
Oui car la tension max est 20VRMS (Vcrete=28,28V) or nous aurons 19,8Veff (+/-15,6V max).
Salvedif
IV.
Rappel fonctionnel
d’alimentation »
de
FS2.12
« Élaboration
tensions
continues
15) Rappeler le rôle de FS2.12 ainsi que la définition de ses entrées et sorties.
Salveneg
Entrée : Tmesure
Voir sortie de FS2-11. Inhibe les tensions +10 V et –10 V
pendant la phase de réception et de détection de l’onde ultrasonore (Tmesure niveau haut).
Entrée : 5V
Tension continue de +5V régulée.
Sortie : +10V et –10V
Conversions continus-continus (+5 V en +10 V et –10 V) :
signaux parasités nécessitant l’inhibition de leurs générations pendant la phase de mesure
pour ne pas la perturber. La tension de –10V est maintenue à l’aide d’une réserve
d’énergie.
V.
Analyse expérimentale de FS2.12
16) Proposer un schéma de câblage ainsi qu’un mode opératoire permettant de visualiser le
signal –10V. Le programme ultrasonMODULATION est identique au programme
ultrason2006 à part que Tmesure reste toujours à 0 pour permettre d’alimenter le ST232.
(ultrasonONDULATION.asm) / carte mère (gbf_irq.hex) et robot sur cales :
- Connecter la voie CH1 de l’oscilloscope sur TopDec et se mettre en couplage DC.
- Connecter la voie CH2 de l’oscilloscope sur – 10V et se mettre en couplage AC.
- Ajuster la base de temps de manière à voir les éventuelles ondulations
« parasites ».
- Positionner l’origine (0V) en haut de l’écran et ajuster le plus grand calibre en
tension possible (par exemple 2V par carreaux voire 1V)
- Déclencher l’oscilloscope en mode normal et déclencher sur front descendant de
CH1
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Oscillogramme de – 10V :
Oscillogramme de – 10V :
Salvepos
Salvepos
-10V
(AC)
-10V
(AC)
Salveamp
Salveamp
Vdetect
Vdetect
Les oscillogrammes suivant sont donnés à titre d’exemple afin de vérifier vos mesures.
Salvepos
17) Imprimer vos résultats en mode portrait en double exemplaires. Coller un exemplaire dans
18) Commenter les résultats obtenus.
Le signal est visiblement porteur d’ondulation du à la pompe de charge. Ce signal vaut
39µs donc 25641Hz. En coupant l’alimentation du ST232, ces ondulations disparaissent et
ne peuvent plus perturber les structures FS2-9 et FS2-10.
-10V
(AC)
Salveamp
Vdetect
VI.
Analyse théorique FS2.12
19) D’après la notice du ST232CD, était-il possible de prévoir l’obtention d’une tension – 10V
à partir d’une tension +5V ?
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23) D’après la notice du ST232CD, quel est son courant d’alimentation ? En déduire la valeur
de IC sat.
Le courant d’alimentation du ST232CD est de 10mAMAX. Donc IC SAT est de 10mA.
Le ST232CD est composé d’un doubleur de tension à capacité (+5V -> +10V) puis d’un
inverseur de tension (+10V -> - 10V).
24) Pour quelle valeur de VTmesure le transistor TR1 sera :
-
Bloqué ?
TR1 est bloqué si VTmesure = 5V.
-
Saturé ?
TR1 est saturé si VTmesure = 0V.
25) Flécher les courant IC et IB. Établir l’expression de IB.
IB = (VCC – VEB – VTmesure) / R3.
20) Quelle est la technologie et le type du transistor TR1 (BC807) ?
Transistor de technologie bipolaire et de type PNP.
21) Si on suppose que TR1 fonctionne en commutation, quel sera l’effet sur le ST232CD :
-
VOL = 0,6VMAX.
Si TR1 est bloqué ?
Si TR1 est bloqué alors le ST232CD n’est pas alimenté.
-
26) D’après la notice du PIC 12F629, quelle est la valeur de VTmesure au niveau bas ?
Si TR1 est saturé ?
27) D’après la notice du BC807, quelle est la valeur de son βmin et de son VEB ?
VEB = 1,2VMAX et βmin = 100.
Si TR1 est saturé alors le ST232CD est alimenté.
22) Justifier la présence de ce transistor avec l’analyse fonctionnelle.
-10V Signal parasité nécessitant l’inhibition de sa génération pendant la phase de mesure
pour ne pas la perturber. La tension de –10V est maintenue à l’aide d’une réserve
d’énergie.
28) Calculer la valeur de IB réel lorsque VTmesure est au niveau bas
IB réel = (5 – 1,2 – 0,6) / 1,2.103 = 2,67mA.
29) Rappeler la condition de saturation du transistor et en déduire la valeur de IB sat min (valeur
minimale du courant IB qui permet de saturer le transistor).
Condition de saturation : IB > IC sat / βmin
Courant minimal qui permet de saturer le transistor : IB sat min = IC sat / βmin
IB sat min = 10.10-3 / 100
-6
IB sat min = 1.10 = 1µA
30) En déduire l’état du transistor.
On a : IB réel > IB sat min
Donc TR1 est saturé.
Éléments attendus dans le dossier de l'élève :
o
Relation entrée sortie de la fonction FS2.2.
o
Schéma de mesures et modes opératoires pour :
o
Relevés des signaux Salve1, Salve2, Salvepos, Salveneg et Salvedif.
o
Relation entrée sortie de la fonction FS2.12.
o
Schéma de mesures et modes opératoires pour :
o
Relevé du signal – 10 V.
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