C capteur position

Capteur de position à optocoupleurs
98COU029 Académie de POITIERS - Groupe Physique Chimie page 1
Corrigé : 1
1.1
Une loi de maille permet d'écrire : R1IF + VF - VDD = 0
⇒ R1 = (VDD - VF) / IF = (5 - 1.5) / (20.10-3) = 175 Ω
1.2
Une loi de maille permet d'écrire : R2ICMAX + VCESAT - VDD = 0
⇒ R2 = (VDD - VCESAT) / ICMAX = (5 - 0) / (0.5.10-3) = 10 kΩ
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.
R1
VDD = 5 V
led0
I
F
R1IF
VF
R2
PhotTr0
VDD = 5 V
R2IC
VCESAT
ICMAX

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1.4
Chronogramme 1.
Position du repère
solidaire du disque
Posit 1 Posit 2 Posit 3 Posit 4
0
5V
uA’M
0
5V
uB’M
0
5V
uAM
0
5V
uBM

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2.
Chronogramme 2.
Position du repère
solidaire du disque
Posit 1 Posit 2 Posit 3 Posit 4
0
5V
uAM
0
5V
uBM
0
5V
uS0M
0
5V
uS1M
0
5V
uS2M
0
5V
uS3M
3.
3.1 Pour que le transistor T0, de nature PNP, soit bloqué, il faut que la tension uS0M soit à VDD = 5 V.

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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
R3R4LED 0
S0
T0
uS0M
R3IB
VBE VCE
R4ICUSeuil
IB
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

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4.
Chronogramme 3.
Position du repère
solidaire du disque
Posit 1 Posit 2 Posit 3 Posit 4
0
5V
uS0M
0
5V
uS1M
0
5V
uS2M
0
5V
uS3M
LED
allu-
mée LED 3 LED 1 LED 0 LED 2 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.
LED3
LED2
LED1
LED0