bac04c

Physique appliquée
BAC 2004
TELEMETRE DE MARCHE ARRIERE POUR VEHICULE
A Compréhension générale du dispositif.
A1. Etude du fonctionnement pour une distance de un mètre
100 = 6 ms
A12. Vitesse des ultrasons : v =2d/ 100 = 2/0,006 = 333 m/s.
A2. Etude du fonctionnement à distance variable
 = kd soit k =  / d = 6 10-3 / 1= 6 10-3 s m-1.
A3 Pour une distance de quarante centimètre.
a 40 = k*0,4 = 6 10-3*0,4 = 2,4 10-3 s.
b)
B.Etude de l'émission
B1- Générateur 40 kHz
B11. La loi des mailles donne :
VE1 - VC1 - VB1 = 0
B12.
V
a) Porte NON : tant que V E 1  DD , on a un " Ø" en entrée et donc un "1" (VA1 = VDD) en sortie.
2
Donc VA1 = VDD pour t < 12,5 µs.
b) On a un "1" en entrée, donc un "Ø" en sortie : VB1 = 0
c) Voir document réponse.
d)
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e) D'après le circuit de charge, VC1 augmente exponentiellement en tendant vers VA1 = VDD.
De plus, on a vu au 1. que VE1 - VC1 - VB1 = 0
Or VB1 = 0 d'où VC1 = VE1
On voit donc que
B13.
V DD
et l'entrée de la porte 1 passe d'un "Ø" logique à un "1"
2
logique, donc sa sortie bascule à "Ø" (Porte NON).
On a donc VA1 = 0 et par conséquent VB1 = VDD = 12V (Porte 2)
a) VA1 bascule, car VE1 devient supérieur à
b) La tension aux bornes d'un condensateur ne peut pas subir de discontinuités, VC1 est donc la même
juste avant et juste après 12,5 µs. Donc
B14.
a) On a vu au B.1.3 a) que VA1 = 0 et VB1 = VDD
Voir document réponse.
b)
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c) Donc VC1 se décharge puis se charge exponentiellement en tendant vers - VDD
On a toujours VE1 - VC1 - VB1 = 0
soit VC1 = VE1 - VB1 = VE1 - VDD
VC1 (25 µs-) = VE1 (25 µs-) - VDD
B15.
TB1 = 25 µs donc
(correspond au titre !)
B2 - Générateur de trame 125 Hz
B21.
a) VB2 = VDD ("1" logique)
b) Pour que VA2 = 0, il faut que la porte 3 ait un "1" logique en entrée,
V
c'est-à-dire que V E 2  DD
2
c) Pour D' :
Pour D'' :
donc D' bloquée
donc D'' passante
d)
e) 1 = r"C2
f)  1 =  1ln 3 = r'' C2 ln 3 = 9 x 103 x 100 x 10-9 ln 3 = 1 ms
B22.
a)  2= r'C2 ln 3 = 63,7 x 103 x 100 x 10-9 ln 3 = 7 ms
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b) VB2 est la sortie de la porte 4 et VA2 est son entrée.
VB2 est donc l'inverse logique de VA2.
Ici VA2 = VDD = "1", donc VB2 = "Ø" = 0V
c) Voir document réponse. L'axe est gradué en ms.
1. Document réponse 1
Document réponse 2
B3 Signal appliqué à l’émetteur d’ultrasons
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Phrase à compléter :
La tension Vus est constituée d'une tension rectangulaire de fréquence 40 kHz (fréquence F) produite
pendant 1 ms (durée d'émission) toutes les 8 ms (période d'émission).
C Etude de la réception
C1- Amplification
C11.
Quand la tension est positive VEmax = 0,06 V et VSmax = 12 V
Vs Vs max
12
donc A 


 200
V E V E max 0 ,06
C12.
Le circuit AO1 fonctionne en régime linéaire car
lorsque VE est positive.
C13.
V+ = VE
(pont diviseur de tension car I- = 0)
Vs R 2  R3
En régime linéaire V+ = V- donc

VE
R2
R2  R3
d'où A 
R2
C14.
Lorsque VE < 0, la tension VS devrait être négative, mais l'AO atteint alors sa saturation basse de 0 V.
La sortie de l'AO1 sature donc à 0 V et Vs = 0 V.
C15.
On a vu que A01 était saturé, car les équations du régime linéaire (Vs = AVE) tendraient à donner
Vs < 0 V.
Or la tension de saturation basse est de 0 V. On obtient alors 0 V à la place des valeurs négatives.
On a donc un fonctionnement en régime saturé.
C2 - Détection de crête
C21.
VS = Vfilt (reliés par un fil)
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C22.
D est passante quand Vs = Vfilt
Voir document réponse.
C3- Circuit de mise en forme
C31.
a)
V
Si VG  DD , on a "ø" en entrée de la porte 5 donc Vrec = 0
2
V
Si VG  DD , on a "1" en entrée de la porte 5, donc Vrec = "1" = VDD
2
b) C'est à
que se produit le basculement.
C32.
La porte 5 étant parfaite (courant d'entrée nul), on a un pont diviseur avec R5 et R6 :
Remarque : on pouvait aussi faire par superposition des sources VF et Vrec
C33.
a) VF2 est la plus grande des 2 tensions, donc celle qui correspond à 0 V.
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b) d’où
c) Document réponse 4
Mise en forme du signal reçu
D . Traitement du signal reçu
D1 - Bascule RS
D11.
a) Voir document réponse (on utilise la table de vérité donnée).
b)
<Vbasc100> = a 100 VDD = 0,25 ´ 12 = 3V
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D12.
a) Voir document-réponse.
b)
avec thaut20 = T - q 20 = 8 - 1,2 = 6,8ms
<Vbasc20> = a 20 VDD = 10,2V
D13.
a) On trace la droite à partir des deux points déterminés lors des questions précédentes (I.1.b et I.2.b)
b) Par lecture graphique <Vbasc40> » 8,4V
D2 - Filtre
D21. En très basses fréquences, le condensateur est équivalent à un circuit ouvert(impédance très
grande).
En très hautes fréquences, le condensateur est équivalent à un fil(impédance très faible).
Ce qui donne les schémas équivalents :
Très basses fréquences :
Très hautes fréquences :
Le filtre est donc de type passe- bas.
D22.
Pont diviseur de tension avec R7 et C3 :
En module :
D23.
Ces valeurs confirment que le filtre est un passe-bas.
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D24. On sait que pour un filtre RC, la pulsation de coupure est
donc ici
D25. 25Hz >> fc (fc = 1Hz)
Le fondamental est les harmoniques de Vbasc sont à des fréquences très supérieures à la fréquence de
coupure du filtre et sont donc complètement éliminés. Il ne reste donc plus que la composante continue
<Vbasc> du signal.
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E- Synthèse
E11.
On utilise la caractéristique tension moyenne-distance pour répondre à la question, car on a vu que us =
<Vbasc> .
us
3V
8,4V
10,2V
avertissement sonore
discontinu lent
discontinu rapide
continu
distance d
entre 1m et 40cm
entre 40cm et 20cm
entre 20cm et 0m
+VDD
E12.
L'avertissement sonore est d'abord discontinu et lent, toujours au même rythme, puis discontinu rapide
lorsque l'obstacle est à moins de 40cm et enfin l'avertissement sonore est continu à partir du moment où
l'obstacle est à moins de 20cm.
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