Capteur de position à optocoupleurs Corrigé : 1 1.1 VDD = 5 V Une loi de maille permet d'écrire : R1IF + VF - VDD = 0 IF ⇒ R1 = (VDD - VF) / IF = (5 - 1.5) / (20.10-3) = 175 Ω R1 R1IF VF led0 1.2 Une loi de maille permet d'écrire : R2ICMAX + VCESAT - VDD = 0 VDD = 5 V ⇒ R2 = (VDD - VCESAT) / ICMAX = (5 - 0) / (0.5.10-3) = 10 kΩ ICMAX R2 PhotTr0 R2IC VCESAT 1.3 1.3.1 Lorsque le phototransistor Tr0 est saturé, il est équivalent, entre collecteur et émetteur, à un interrupteur fermé (VCESAT = 0 V). D’où : uA’M = 0 V. 1.3.2 Lorsque le phototransistor Tr0 est bloqué, il est équivalent, entre collecteur et émetteur, à un interrupteur ouvert (IC = 0 A). D’où : uA’M = VDD = 5 V. 98COU029 Académie de POITIERS - Groupe Physique Chimie page 1 Capteur de position à optocoupleurs 1.4 Chronogramme 1. Posit 1 Posit 2 Posit 3 Posit 4 Position du repère solidaire du disque uA’M 5V 0 uB’M 5V 0 uAM 5V 0 uBM 5V 0 98COU029 Académie de POITIERS - Groupe Physique Chimie page 2 Capteur de position à optocoupleurs 2. Chronogramme 2. Posit 1 Posit 2 Posit 3 Posit 4 Position du repère solidaire du disque uAM 5V 0 uBM 5V 0 uS0M 5V 0 uS1M 5V 0 uS2M 5V 0 uS3M 5V 0 3. 3.1 Pour que le transistor T0, de nature PNP, soit bloqué, il faut que la tension uS0M soit à VDD = 5 V. 98COU029 Académie de POITIERS - Groupe Physique Chimie page 3 Capteur de position à optocoupleurs Si le transistor T0 est bloqué, il se comporte entre collecteur et emetteur comme un interrupteur ouvert. Dans ces conditions la LED0 n’est pas traversée par du courant ; elle est par conséquent éteinte. 3.2 Pour que le transistor T0, de nature PNP, soit saturé, il faut que la tension uS0M soit à 0 V. Si le transistor T0 est saturé, il se comporte entre collecteur et emetteur comme un interrupteur fermé. Dans ces conditions la LED0 est traversée par du courant ; si le courant a une intensité convenable, elle est par conséquent allumée. 3.3 VDD = 5 V VBE IB S0 R3 R3IB VCE R4 LED 0 R4IC USeuil T0 uS0M IC Une loi des mailles permet d'écrire : -VCE + R4IC + USeuil - VDD = 0 ⇒ R4 = (VDD + VCE - USeuil) / IC avec IC = IFLED Application numérique : R4 = (5 - 0.2 - 1.6) / 20.10-3 = 160 Ω 3.4 On sait que pour un transistor IC = βIB ⇒ IB = IC / β Application numérique : IBSAT = IFLED / β = 20.10-3 / 150 = 133 µA. 3.5 Par définition IBSS = 3 IBSAT = 400 µA. Une loi de maille permet d'écrire : -uS0M - R3IBSS+ VBE + VDD = 0 ⇒ R3 = (VDD + VBE - uS0M) / IBSS avec uS0M = 0 V si T0 saturé Application numérique : R3 = (5 - 0.7 - 0) / 400.10-6 = 10750 Ω 98COU029 Académie de POITIERS - Groupe Physique Chimie page 4 Capteur de position à optocoupleurs 4. Chronogramme 3. Posit 1 Posit 2 Posit 3 Posit 4 LED 3 LED 1 LED 0 LED 2 Position du repère solidaire du disque uS0M 5V 0 uS1M 5V 0 uS2M 5V 0 uS3M 5V 0 LED allumée LED 3 4.2 En réutilisant les résultats du chronogramme 3, on constate que la LED3 indique la position 1, la LED1 la position 2, la LED0 la position 3 et la LED2 la position 4. On en déduit alors la disposition des LEDs. LED1 LED0 98COU029 Académie de POITIERS - Groupe Physique Chimie LED3 LED2 page 5 Capteur de position à optocoupleurs Auteur : Académie de Poitiers Code de l'exercice : 98COU029 Discipline : Physique Appliquée Partie de la discipline : Electronique Niveau et série : 1 Génie électronique Mots-Clés : optocoupleurs/transistor saturé/transistor bloqué/lois de mailles 98COU029 Académie de POITIERS - Groupe Physique Chimie page 6
