Lois de l’électricité Montage sur Proteus ISIS PROTEUS L’objectif de ce TP est d’apprendre à utiliser le logiciel de simulation électronique Proteus, dans le but de simuler le fonctionnement d’un montage électronique analogique. Après un apprentissage des fonctions de base du logiciel, vous devrez les appliquer dans 5 nouveaux problèmes différents. Ce TP est structuré en 6 parties : Apprentissage du logiciel de simulation Proteus, et utilisation des appareils de mesure Application 1 : constatation de la loi d’addition des tensions dans un circuit en série Application 2 : constatation de la loi d’addition des courants dans un circuit en dérivation Application 3 : constatation de la loi d’ohm Application 4 : association de résistances en série Application 5 : association de résistances en dérivation I - Apprentissage du logiciel de simulation Proteus Nous allons voir dans cette première partie, en 7 étapes et à travers un exemple élémentaire, la mise en œuvre pas à pas de la simulation analogique d’un circuit électronique avec le logiciel Proteus. Pour cela nous allons réaliser la saisie puis lancer la simulation d’un montage simple, afin d’obtenir les valeurs des tensions et des courants présents dans le circuit. Vous apprendrez à cette occasion comment utiliser les appareils de mesure (voltmètre et ampèremètre) et comment câbler des résistances dans le logiciel Proteus. Effectuez chacune des 7 étapes suivantes, en mémorisant consciemment la procédure de saisie, de configuration, et de simulation du circuit : dans les parties II à VI du TP vous devrez ensuite simuler d’autres montages, mais les actions à effectuer sur le logiciel ne vous seront plus données en détail. Etape 1 Ouvrez le logiciel de simulation Proteus (son icône de couleur bleue s’appelle ISIS 7 Professional et elle est disponible dans le menu Démarrer-Tous les programmes-Proteus 7 Professional). Dans la partie gauche de l’écran se trouve une boîte verticale de boutons : en plaçant le curseur de la souris sur un bouton, sans cliquer, une info-bulle affiche le nom du bouton. Le premier bouton de cette barre d’outils, en forme de flèche noire, s’appelle Mode sélection. Repérez les boutons nommés Mode composant, Mode point de jonction, Mode terminal, Mode générateur et Mode instruments virtuels parmi les 23 boutons verticaux de cette barre d’outils et mémorisez leur position : vous aurez régulièrement besoin de ces boutons qui seront désormais désignés par leur nom, sans rappeler leur emplacement. 1 Lois de l’électricité Montage sur Proteus Etape 2 Préparez les 2 composants suivants, en allant les chercher dans les catégories indiquées. Pour cela : Cliquez sur « Prendre un composant/symbole » dans le menu « Bibliothèques » (raccourcis touche P) Cliquez dans une des catégories puis double-cliquez sur le composant recherché : le composant se rajoute à la liste des composants dans votre espace de travail Recommencer l’opération pour tous les composants que vous avez besoin Fermez la boîte de dialogue Pick Devices après y avoir pris tous les composants (raccourcis Echap). Astuce : pour rechercher un composant dont vous connaissez le nom mais pas la catégorie vous pouvez utiliser la recherche par Mots clés dans la boîte de dialogue Pick Devices (en cochant identique sur tous les mots). Etape 3 Réalisez le montage indiqué sur le Schéma 1, en utilisant 3 résistances (composant RES) et une pile (composant BATTERY). Pour connecter 2 composants avec un fil électrique dans le logiciel Proteus, vous devez : Placer les composants sur la feuille de travail Cliquer sur le bouton « Mode point de jonction » Cliquer sur la borne du premier composant Cliquer sur la borne du second composant Il est inutile de perdre du temps à faire des virages avec les fils électriques, c’est le logiciel qui s’en charge ! Etape 4 Lors de la simulation analogique dans le logiciel Proteus, il faut toujours connecter un composant GROUND à la borne moins du générateur de tension (ici la pile) du montage. Ce composant GROUND représente la masse du circuit, et est indispensable pour pouvoir simuler le comportement électrique du 2 Lois de l’électricité Montage sur Proteus montage. En suivant la procédure suivante, rajoutez un composant GROUND dans votre schéma et connectez-le à la borne moins de la pile : Cliquez sur le bouton « Mode terminal » Dans la liste des composants qui sont présentés cliquez gauche sur GROUND pour le sélectionner Cliquez dans votre schéma pour rajouter le composant GROUND à votre montage Connectez cette masse (GROUND) à la borne moins de la pile Etape 5 Nous allons maintenant configurer les valeurs des résistances (en ohms) et du générateur de tension (en volts). Pour configurer un composant, il faut cliquer droit sur le composant (il devient rouge), puis cliquer gauche sur « Editer propriétés » : la boite de dialogue de configuration apparaît. Pour désélectionner tous les composants (afin qu’aucun composant ne soit rouge) il faut cliquer gauche sur le fond de la feuille de travail, à l’extérieur de tout composant. Ouvrez la boîte de dialogue de configuration de la pile, puis entrez 12V dans le champ Voltage. Ouvrez la boîte de dialogue de configuration de chaque résistance, puis entrez les valeurs suivantes pour chacune d’entre elles dans le champ Resistance : Remarque : le logiciel Proteus utilise les préfixes suivants pour les valeurs des composants : M pour méga, k pour kilo, m pour milli, et u pour micro. La virgule décimale est représentée par un point (et non par une virgule) Etape 6 Avant de lancer la simulation, et dans le but de pouvoir observer les mesures des tensions et du courant, nous allons ajouter les appareils de mesure nous permettant d’obtenir la tension aux bornes de la pile, la tension aux bornes de chaque résistance, ainsi que le courant circulant dans le circuit. Pour cela, rajoutez 4 voltmètres (instrument DC VOLTMETER disponible dans le « Mode instruments virtuels ») et 1 ampèremètre (instrument DC AMMETER disponible dans le « Mode instruments virtuels ») dans votre montage comme indiqué sur le Schéma 2, en respectant la polarisation de chaque appareil de mesure. Remarque au sujet du câblage de l’ampèremètre : L’ampèremètre se branchant en série, il faut effacer le fil sur lequel on veut le brancher AVANT de placer l’ampèremètre, puis il faut ensuite le connecter avec 2 nouveaux fils. Ne pas « déposer » l’ampèremètre sur un fil ! Remarques au sujet des calibres de l’ampèremètre : L’ampèremètre de Proteus (instrument DC AMMETER) possède 3 calibres différents configurables dans ses propriétés (champ Display Range) : Amps (pour mesurer un courant de l’ordre de l’ampère), Milliamps (pour mesurer un courant de l’ordre du milliampère), et Microamps (pour mesurer un courant 3 Lois de l’électricité Montage sur Proteus de l’ordre du microampère). Si l’ampèremètre affiche 0.00 cela signifie peut-être qu’il est sur un calibre trop grand ! Etape 7 Le schéma est maintenant complètement terminé, nous pouvons lancer la simulation afin d’observer les valeurs sur les appareils de mesure. Pour cela, cliquez sur « Exécuter » dans le menu « Mise au point » de Proteus (vous pouvez aussi utiliser le bouton de raccourcis « Jouer » (symbolisé par un triangle noir) placé en bas à gauche de l’écran). Observez les valeurs données par les appareils de mesure. Pour arrêter la simulation, cliquez sur « Stop animation » dans le menu « Mise au point » de Proteus (vous pouvez aussi utiliser le bouton de raccourcis « Arrêt » (symbolisé par un carré noir) placé en bas à gauche de l’écran). Quelle valeur indique l’ampèremètre sur le schéma 2 pour chacun de ses 3 calibres ? Conclusion : il faudra toujours utiliser le calibre de l’ampèremètre correspondant à l’ordre de grandeur du courant à mesurer (de l’ordre du microampère, ou du milliampère, ou bien de l’ampère) et être attentif aux messages de l’ampèremètre (ex : MAX). Nous venons de voir, à travers les 7 étapes précédentes, comment réaliser un montage analogique sous Proteus, comment configurer les composants (les résistances et la pile), comment connecter deux composants ensemble, comment placer des appareils de mesure (voltmètre et ampèremètre) et comment lancer et arrêter la simulation analogique. Vous allez maintenant appliquer cet apprentissage dans les cinq applications suivantes. II – Application 1 : constatation de la loi d’addition des tensions dans un circuit série Saisissez dans Proteus le montage indiqué sur le schéma 3, où les 4 résistances sont branchées en série, et sur lequel on a nommé 7 tensions de la manière suivante : 4 Lois de l’électricité Montage sur Proteus En utilisant le voltmètre, mesurez chacune des 7 tensions du circuit et consignez vos résultats dans les tableaux : U1 U2 U3 U4 U5 U6 U7 Mesurer : U1+U2 = U3 + U4 = U5 + U6 = U1 + U2 +U3 +U4 = III – Application 2 : constatation de la loi d’addition des courants dans un circuit en dérivation Saisissez dans Proteus le montage indiqué sur le schéma 4, où les 4 résistances (qui ont les mêmes valeurs que pour le montage précédent) sont branchées en dérivation, et sur lequel on a nommé 7 courants : 5 Lois de l’électricité Montage sur Proteus En utilisant l’ampèremètre (avec son calibre approprié) et en le connectant correctement, mesurez chacun des 7 courants du circuit et consignez vos résultats dans le tableau : I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 mesurer : I1+I2 = I3 + I4 = I5 + I6 = I1 + I2 +I3 +I4 = IV – Application 3 : constatation de la loi d’ohm Vous allez dans cette troisième application constater la relation mathématique liant la tension u, la résistance R et le courant i dans un circuit électrique. Réalisez dans le logiciel Proteus le Schéma 5 ci-contre, dans lequel Ugéné représente la tension aux bornes du générateur de tension, u représente la tension aux bornes de la résistance, et i représente le courant circulant dans le circuit. Ajoutez les appareils de mesure convenables pour mesurer u et i. Complétez le Tableau 5 ci-dessous en utilisant les 3 valeurs de R pour chacune des 3 valeurs de Ugéné, et en mesurant les valeurs de u et de i grâce au logiciel Proteus. Rappel : Il faut toujours exprimer les valeurs numériques des grandeurs physiques avec des puissances de 10 multiples de 3 ou un préfixe multiplicateur, sans oublier l’unité de mesure de la grandeur physique. Lorsqu’on utilise un préfixe, la valeur numérique qui le précède doit toujours être comprise entre 1 et 999 et contiendra 3 chiffres significatifs au maximum. Par exemple, on ne dit pas 0,8 mA, mais on dira 800 µA. De même, on ne dit pas 4500Ω, mais on dira 4,5kΩ. Ou encore on n’écrit pas 29.10-4 V mais on marquera 2.9 mV. Un dernier exemple : on n’écrit pas U=74,5829314×10-5 (trop de chiffres, mauvaise puissance de 10, et sans unité !!!) mais on écrira U=746 µV en arrondissant la valeur numérique à 3 chiffres significatifs, et en utilisant le préfixe approprié. Vous devez donc interpréter et formater les résultats numériques donnés par la calculatrice, et non les recopier aveuglément sans aucune réflexion ! Ugéné 5v 9v 17v R 100Ω 2.2Ω 470kΩ 100Ω 2.2Ω 470kΩ 100Ω 2.2Ω 470kΩ u i R*I 6 Lois de l’électricité Montage sur Proteus Partie 2 – Montages électrique L’objectif de ce TP est de découvrir de nouveaux composants électroniques et de nouveaux appareils de mesure dans le logiciel de simulation électronique Proteus. L’ensemble de ces nouveaux composants vous permettra de simuler ultérieurement le fonctionnement d’un montage électronique analogique complexe. Après une découverte des nouveaux composants et des nouveaux appareils vous devrez appliquer vos acquis dans différents problèmes. Ce TP est structuré en 6 grandes parties : Listes des composants et des appareils à connaître dans Proteus Utilisation des interrupteurs, des ampoules et des LED Découverte de deux nouveaux composants interactifs Découverte du comparateur de tension Utilisation du GBF et de l’oscilloscope Applications à réaliser en mettant en œuvre les savoir-faire acquis précédemment 7 Lois de l’électricité Montage sur Proteus Liste des 16 composants de base à connaître à l’issue du TP Vous trouverez dans le tableau suivant l’ensemble des composants électroniques disponibles dans le logiciel Proteus et utilisés dans ce TP. Vous ferez systématiquement référence à ce tableau pour connaître les noms exacts et les catégories des différents composants utilisés dans ce TP et dans les TP futurs. On rappelle que l’utilisation des « Mots clés » accélère la recherche des composants dans la boîte de dialogue « Pick Devices » de Proteus Cochez la case identique sur tous les mots si vous saisissez le nom complet du composant dans « Mots clés ». Nom réel du composant Nom exact du composant (colonne Device dans la Catégorie catégorie) à saisir dans Mots clés composant Une batterie d’accumulateur composée de BATTERY plusieurs cellules Une pile (composée d’une seule cellule) contenant Miscellaneous CELL Miscellaneous Une résistance RES Resistors Un potentiomètre POT-LIN Resistors Une LED rouge LED-RED Optoelectronics Une LED jaune LED-YELLOW Optoelectronics Une LED verte LED-GREEN Optoelectronics Une LED bleue LED-BLUE Optoelectronics Une ampoule LAMP Optoelectronics Un bouton poussoir BUTTON Switches & Relays Un interrupteur simple SWITCH Switches & Relays Un interrupteur va-et-vient SW-SPDT Switches & Relays Un interrupteur 3 positions SW-ROT-3 Switches & Relays Capteur de présence interactif TOUCHPAD Miscellaneous Une torche interactive et un capteur de TORCH_LDR lumière (LDR) Miscellaneous Un comparateur de tension Operational Amplifiers OPAMP le Remarque au sujet des composants BATTERY et CELL : D’un point de vue électrique les composants BATTERY et CELL sont strictement équivalents. Leur seule différence est leur symbole. Le composant BATTERY est symbolisé par plusieurs cellules (plusieurs piles) branchées en série. Le composant CELL est symbolisé par une seule cellule (symbole d’une pile). En pratique, dans le but de simplifier les symboles utilisés dans Proteus et afin de faciliter la lecture des schémas le composant CELL sera préférable au composant BATTERY, mais les deux composants sont à connaître. Liste des 4 appareils de base à connaître à l’issue du TP Vous trouverez dans le tableau suivant les trois appareils de mesure de base et le générateur de tension variable (le GBF = Générateur Basse Fréquence = générateur de signal) à connaître sous Proteus. 8 Lois de l’électricité Montage sur Proteus Remarque à surligner en fluo, à retenir et à appliquer pour toutes vos futures utilisations de Proteus : Tous ces appareils de mesure se trouvent dans le « Mode instruments virtuels » accessible par le bouton du même nom dans Proteus Nom réel de l’appareil Nom exact dans le Mode instruments virtuels Un voltmètre Un ampèremètre Un oscilloscope Un générateur de tension variable (GBF) DC VOLTMETER DC AMMETER OSCILLOSCOPE SIGNAL GENERATOR Remarque au sujet des voltmètres et des ampèremètres : Le préfixe DC indique que l’appareil est fait pour mesurer du courant continu (DC = Direct Current en anglais = courant continu en français) Le préfixe AC indique que l’appareil est fait pour mesurer du courant alternatif (AC = Alternating Current en anglais = courant alternatif en français) Dans la pratique nous ne mesurerons que des courants continus et des tensions continues en TP : il faut donc systématiquement utiliser le voltmètre et l’ampèremètre préfixés par DC L’ampèremètre possède 3 calibres (microampère, milliampère et ampère) qu’il faut choisir consciemment afin d’obtenir une précision maximale dans la mesure : le choix du calibre n’est pas automatique Utilisation des interrupteurs, des ampoules et des LED III – 1 – Ouvrez le logiciel de simulation Proteus (son icône de couleur bleue s’appelle ISIS 7 Professional et elle est disponible dans le menu Démarrer Tous les programmes Proteus 7 Professional), et agrandissez sa fenêtre à tout l’écran. Ouvrez la boîte de dialogue Pick Devices permettant d’ajouter de nouveaux composant à votre projet : pour cela appuyez simplement sur la touche P du clavier. Ajoutez les 8 composants suivants dans votre sélecteur Une pile CELL Un interrupteur SWITCH Un interrupteur SW-SPDT Un interrupteur SW-ROT-3 Un bouton poussoir BUTTON Une ampoule LAMP Une LED rouge LED-RED Une résistance RES III – 2 – Réaliser le Montage 1 ci-dessus utilisant une pile CELL configurée à 12V, un interrupteur SWITCH et une ampoule de 12V LAMP puis lancez la simulation en appuyant sur le bouton Jouer 9 Lois de l’électricité Montage sur Proteus disponible en bas à gauche de l’écran. Cliquez sur l’interrupteur et observez l’état de l’ampoule. Remarque : le bouton Arrêt disponible en bas à gauche de l’écran permet d’arrêter la simulation afin de pouvoir modifier le schéma. III – 3 – Parmi les propositions suivantes, cochez les 2 états de l’interrupteur : marche éteint fermé plein ouvert vide arrêt allumé III – 4 – Parmi les propositions suivantes, cochez les 2 états de l’ampoule : marche éteint fermé plein ouvert vide arrêt allumé III – 5 – Complétez le tableau suivant récapitulant le fonctionnement du Montage 1 : Etat de l’interrupteur Etat de l’ampoule III – 6 – Arrêtez la simulation puis modifiez votre montage afin de réaliser le Montage 2 utilisant un interrupteur SW-SPDT et une seconde ampoule LAMP : III – 7 – Lancez la simulation puis actionnez l’interrupteur dans chacune de ses 2 positions. Est-il possible avec le Montage 2 d’allumer aucune ampoule ? OUI Est-il possible avec le Montage 2 d’allumer une seule ampoule ? OUI Est-il possible avec le Montage 2 d’allumer les deux ampoules en même temps ? OUI NON NON NON III – 8 – Arrêtez la simulation puis modifiez votre montage afin de réaliser le Montage 3 utilisant un interrupteur SW-ROT-3 (à orienter comme sur le schéma ci-dessous) et une troisième ampoule LAMP : 10 Lois de l’électricité Montage sur Proteus III – 9 – Lancez la simulation puis actionnez l’interrupteur dans chacune de ses 3 positions. Est-il possible avec le Montage 3 d’allumer aucune ampoule ? Est-il possible avec le Montage 3 d’allumer une seule ampoule ? Est-il possible avec le Montage 3 d’allumer seulement deux ampoules ? Est-il possible avec le Montage 3 d’allumer les trois ampoules en même temps ? OUI OUI OUI OUI NON NON NON NON III – 10 – Arrêtez la simulation puis modifiez votre montage afin de réaliser le Montage 4 utilisant deux interrupteurs SWITCH, une LED rouge LED-RED et une résistance RES de 470 Ω : III – 11 – Complétez le tableau page suivante en indiquant l’état de la LED D1 du Montage 4 pour chacun des états des interrupteurs A et B. Etat de l’interrupteur A Etat de l’interrupteur B ouvert ouvert ouvert fermé fermé ouvert fermé fermé Etat de la LED D1 (allumée ou éteinte) III – 12 – Dans le Montage 4, à quelle condition la LED est-elle allumée (cochez une seule réponse parmi les 4) ? si au moins un interrupteur est fermé si et seulement si les deux interrupteurs sont fermés si au moins un interrupteur est ouvert si et seulement si les deux interrupteurs sont ouverts III – 13 – Arrêtez la simulation puis modifiez votre montage afin de réaliser le Montage 5 : 11 Lois de l’électricité Montage sur Proteus III – 14 – Complétez le tableau suivant en indiquant l’état de la LED D1 du Montage 5 pour chacun des états des interrupteurs A et B. Etat de l’interrupteur A Etat de l’interrupteur B ouvert ouvert ouvert fermé fermé ouvert fermé fermé Etat de la LED D1 III – 15 – Dans le Montage 5, à quelle condition la LED est-elle allumée (cochez une seule réponse parmi les 4) ? si au moins un interrupteur est fermé si et seulement si les deux interrupteurs sont fermés si au moins un interrupteur est ouvert si et seulement si les deux interrupteurs sont ouverts III – 16 – Arrêtez la simulation puis modifiez votre montage afin de réaliser le Montage 6 utilisant un interrupteur poussoir BUTTON, trois LED rouge LED-RED et trois résistances RES de 470 Ω chacune : III – 17 – Lancez la simulation puis actionnez l’interrupteur poussoir. Est-il possible avec le Montage 6 d’allumer aucune LED ? Est-il possible avec le Montage 6 d’allumer une seule LED ? Est-il possible avec le Montage 6 d’allumer seulement deux LED ? OUI OUI OUI NON NON NON 12 Lois de l’électricité Montage sur Proteus Est-il possible avec le Montage 6 d’allumer les trois LED en même temps ? OUI NON Découverte de deux nouveaux composants interactifs Un composant interactif est un composant sur lequel l’utilisateur peut agir durant la simulation afin de modifier le comportement du montage électronique. Tous les interrupteurs vus précédemment sont des composants interactifs. Vous allez maintenant découvrir deux nouveaux composants bien pratiques dont l’utilisation est à retenir pour vos futurs montages : le capteur de présence TOUCHPAD et le capteur de lumière TORCH_LDR. IV – 1 – Ajoutez les composants TOUCHPAD et TORCH_LDR dans votre sélecteur puis réalisez le Montage 7 utilisant un composant TOUCHPAD et un voltmètre DC VOLTMETER : IV – 2 – Lancez la simulation, agissez sur les deux boutons rouges du capteur de présence TOUCHPAD et observez la variation de tension sur le voltmètre. IV – 3 – Lorsque l’utilisateur approche sa main du capteur de présence TOUCHPAD, comment évolue la tension délivrée par le capteur ? elle augmente elle diminue IV – 4 – Lorsque l’utilisateur éloigne sa main du capteur de présence TOUCHPAD, comment évolue la tension délivrée par le capteur ? elle augmente elle diminue IV – 5 – Quelle est la valeur maximale de la tension délivrée par le capteur TOUCHPAD ? IV – 6 – Quelle est la valeur minimale de la tension délivrée par le capteur TOUCHPAD ? IV – 7 – La valeur maximale délivrée par le capteur TOUCHPAD est parfaitement configurable dans les propriétés du composant en modifiant le paramètre VOUT when touching. Réglez le comportement du capteur TOUCHPAD afin que la tension délivrée varie entre 0 V et 12 V puis tester le comportement du capteur. IV – 8 – Le dernier composant interactif à découvrir est le capteur de lumière. Réalisez le Montage 8 utilisant un composant TORCH_LDR (capteur de lumière associé à une torche), un ampèremètre, un voltmètre et une pile : 13 Lois de l’électricité Montage sur Proteus Remarque : une LDR est une résistance particulière dont la valeur varie en fonction de la lumière reçue. IV – 9 – Les 10 positions de la torche sont appelées position 0 (lorsque la torche est très éloignée du capteur de lumière) à position 9 (lorsque la torche est au plus près de la LDR). Lancez la simulation puis complétez le tableau suivant indiquant la tension, le courant (avec l’ampèremètre sur le meilleur calibre …) et la résistance de la LDR : Position de la torche 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Tension aux bornes de la LDR Courant circulant dans la LDR Résistance de la LDR IV – 10 – Lorsque la lumière reçue sur le capteur LDR augmente, comment évolue la résistance de la LDR ? la résistance de la LDR augmente la résistance de la LDR diminue IV – 11 – Lorsque la lumière reçue sur le capteur LDR diminue, comment évolue la résistance de la LDR? la résistance de la LDR augmente la résistance de la LDR diminue Découverte du comparateur de tension Un comparateur de tension est un composant électronique possédant 2 entrées et une sortie. Comme le montre le symbole ci-contre, une entrée est repérée par le signe + (on l’appelle « l’entrée plus ») et une entrée est repérée par le signe – (on l’appelle « l’entrée moins »). 14 Lois de l’électricité Montage sur Proteus On appelle V+ le potentiel (c’est-à-dire la tension par rapport à la masse) présent sur l’entrée plus, V– le potentiel présent sur l’entrée moins, et Vs la tension présente en sortie du comparateur. Comme vous allez le constater dans l’expérience suivante, la sortie du comparateur de tension ne peut prendre que 2 valeurs différentes selon les niveaux des tensions V+ et V–. V – 1 – Ajoutez le composant OPAMP dans votre sélecteur puis réalisez le Montage 9 utilisant un comparateur de tension OPAMP, deux piles et trois voltmètres : V – 2 – En modifiant la tension délivrée par chaque pile, complétez le tableau suivant en indiquant la valeur de la tension Vs présente en sortie du comparateur de tension en fonction des tensions V+ et V– : V+ 2V 2V 3V 3V 4V 4V 1V 5V V– 1V 3V 2V 4V 1V 5V 2V 4V Vs V – 3 – Quelles sont les deux seules valeurs de la tension Vs en sortie du comparateur de tension ? V – 4 – Si la tension présente sur l’entrée « plus » du comparateur (potentiel V+) est supérieure à la tension présente sur l’entrée « moins » (potentiel V–), quelle est la valeur de la tension Vs ? V – 5 – Si la tension présente sur l’entrée « plus » du comparateur est inférieure à la tension présente sur l’entrée « moins », quelle est la valeur de la tension Vs ? V – 6 – Complétez les conditions suivantes récapitulant le fonctionnement du comparateur de tension : Si V+ > V– alors Vs = Si V– > V+ alors Vs = 15 Lois de l’électricité Montage sur Proteus Remarque : les deux valeurs présentes en sortie du comparateur de tension OPAMP sont configurables dans les propriétés du composant en modifiant les paramètres Positive Rail Voltage et Negative Rail Voltage. Utilisation du GBF et de l’oscilloscope VI – 1 – Créez un nouveau projet dans Proteus sans rien enregistrer (menu Fichier + Nouveau projet) puis réalisez le Montage 10 utilisant un générateur de signal et un oscilloscope. VI – 2 – Lancez la simulation puis agissez sur les 4 boutons suivant du générateur tout en observant l’allure de la tension (c’est-à-dire le signal) sur l’oscilloscope : Frequency Centre, Frequency Range, Amplitude Level et Waveform (ne pas toucher les boutons Amplitude Range et Polarity du GBF ni les réglages de l’oscilloscope). Le seul objectif de ce paragraphe est de vous montrer l’existence, l’emplacement et le câblage du GBF et de l’oscilloscope dans Proteus. Ces appareils virtuels doivent vous rappeler les appareils réels que vous avez déjà utilisés. Comme tous les appareils de mesure, la maîtrise du GBF et de l’oscilloscope s’acquiert progressivement par une utilisation fréquente et régulière que vous aurez l’occasion de renouveler dans les futurs TP. 16 Lois de l’électricité Montage sur Proteus Applications à réaliser en mettant en œuvre les savoir-faire acquis précédemment Créez un nouveau projet dans Proteus sans rien enregistrer (menu Fichier + Nouveau projet) puis réalisez chacune des applications après avoir intégré la remarque suivante (touches + et - pour la rotation rapide des composants) : Proteus s’utilise avec les 2 mains : une main sur la souris et l’autre sur le clavier pour actionner les raccourcis clavier (touches p, Echap, + et –, zoom F5 à F8, etc.) VII – 1 – Application 1 Réalisez le Montage 11 utilisant un potentiomètre POT-LIN et une pile de 12V, lancez la simulation puis modifiez la position du curseur du potentiomètre en cliquant sur ses deux boutons rouges. Combien de positions différentes possède le curseur ? Quel est le potentiel sur le curseur lorsque ce dernier est en position haute Quel est le potentiel sur le curseur lorsque ce dernier est en position médiane ? Quel est le potentiel sur le curseur lorsque ce dernier est en position basse ? Comme le montre le schéma équivalent ci-contre, un potentiomètre est équivalent à 2 résistances RA et RB avec le curseur en point milieu (point C). Selon la position du curseur du potentiomètre, les résistances RA (entre A et C) et RB (entre B et C) changent de valeur. En mesurant le B RB courant (qui est le même dans RA et RB) et la tension sur les résistances RA et RB du montage 11, donnez la valeur de RA et RB pour chaque position du curseur du potentiomètre : Position du curseur 0 (basse) 1 2 3 4 5 (médiane) 6 7 8 9 10 (haute) Valeur de RA (en ohms) Valeur de RB (en ohms) Valeur de RA + RB Remarque : en éditant les propriétés du potentiomètre vous pouvez modifier la valeur totale de sa résistance (RA+RB, qui est une valeur constante quelque soit la position du curseur) en modifiant le paramètre Resistance. VII – 2 – Application 2 Créez un nouveau projet dans Proteus sans rien enregistrer puis réalisez le Montage 12. 17 Lois de l’électricité Montage sur Proteus Pour le Montage 12 réglez tous les composants afin que : Le capteur de présence TOUCHPAD délivre une tension comprise entre 0V et 12V La pile fournisse une tension de 12V Les comparateurs de tension délivrent en sortie soit 0V soit 12V Les 3 résistances valent 10 kΩ Complétez le tableau suivant en indiquant le potentiel en chacun des point E, A, B, S1 et S2 du schéma, et ce pour chacune des position de la main par rapport au capteur de présence (position 0 = main éloignée du capteur) : Position de la main Potentiel VE Potentiel VA Potentiel VB Potentiel VS1 Potentiel VS2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 VII – 3 – Application 3 Créez un nouveau projet dans Proteus sans rien enregistrer. Vous allez maintenant proposer un montage électronique, basé sur le principe du Montage 12, et permettant de mesurer la quantité de lumière ambiante. Vous utiliserez pour cela le capteur de lumière TORCH_LDR, 3 comparateurs de tension (délivrant soit 0V soit 12V ensortie), 3 LED de couleur différente (une jaune, une verte et une bleue), ainsi qu’une pile de 12 V et des résistances qu’il vous appartient de dimensionner. 18 Lois de l’électricité Montage sur Proteus Proposez dans Proteus un montage répondant au fonctionnement décrit dans le tableau suivant (rappel : la position 0 de la torche correspond à l’obscurité totale) : Position de la torche 0 1 2 3 4 5 6 Etat de la LED jaune éteinte éteinte éteinte allumée allumée allumée allumée allumée allumée allumée Etat de la LED verte éteinte éteinte éteinte éteinte éteinte allumée allumée allumée allumée allumée Etat de la LED bleue éteinte éteinte éteinte éteinte éteinte éteinte éteinte 7 8 9 allumée allumée allumée Testez votre montage, modifiez-le en cas de dysfonctionnement, puis faite valider par le professeur votre solution une fois qu’elle est parfaitement fonctionnelle 19
