ETUDE DE LA FONCTION – DETECTEUR DE BULLES D`AIR (FP3

ETUDE DE LA FONCTION – DETECTEUR DE BULLES
D’AIR (FP3)
I. Présentation générale, Détecteur de bulles d’air:
Le microcontrôleur consulte le signal PRES_BULLE, en sortie du détecteur de
bulle d’air, toutes les 10 ms. Le volume d’une bulle d’air détectée, est ajustable
par programmation, entre 30 et 1000 ul. Le microcontrôleur génère un signal de
test, à l’initialisation de la pompe, par l’intermédiaire du signal TST_BULLE.
II. Cahier des charges, FP3 :
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III. Fonctions secondaires, FP3 :
FP7 1 : Commande et amplification en courant.
TST ; TX
FP7 2 : Transducteur.
TX ; RX
FP7 3 : Elaborer Décalage et filtrage.
RX ;
FP7 4 : comparaison de niveaux.
; GATE
FP7 5 : Variation de fréquence de VCO.
; OSC
FP7 6 : Détection volume de bulle.
; OSC
FP7 7 : Mémorisation.
; DETECT
(Entrées/Sorties)
IV. Rôles des fonctions secondaires, FP3 :
FP7 1 : Commande et amplification en courant.
Cette structure a pour but de commander le moteur clamp et d’y amplifier le
courant le traversant (afin de donner de la puissance au moteur).
 Notre signal d’entré est un signal carré (ou rectangle), qui sera amplifié par
nos deux portes logique ET-NON branchés en « dérivation ».
 Le signal Pt2 (TX-2) est un signal carré d’amplitude 0/5V (avec offset).
FP7 2 : Transducteur.
Cette structure est la commande du moteur clamp, grâce a lui, nous pouvons
choisir d’ouvrir ou de fermer le moteur clamp.
La fréquence de résonnance du transducteur est de 315kHz. Avec un autre
transducteur elle est de 320kHz. La caractéristique est assez étroite 305kHz –
317kHz.
FP7 3 : Elaborer Décalage et filtrage.
Cette structure a pour but de filtrer notre signal d’entrée afin d’avoir un signal
de sortie le plus net et propre possible.
 Notre signal d’entrée est un signal carré variant du + au - .
 Le condensateur C10 ajoute une valeur moyenne (décale de +2.5V), car notre
comparateur est alimenté en +5/0V et donc notre signal d’entrée (variant du + au
-) serait transmit à moitié, c’est pourquoi nous rehaussons notre signal.
 La tension fixe du comparateur (à l’entrée +) est créée par un pont diviseur de
tension aux bornes de R3 et R4 :
 Nous pouvons appliquer un pont diviseur de tension car R5 est 10 fois plus
grande que R3 et R4, nous pouvons donc négliger le courant sortant de R5.
Enfin ayant un comparateur dit parfait (i+=i-=0), il ne nous reste plus qu’un
banal pont diviseur de tension.
 En sortie du comparateur, il y a amplification (et inverseur) du signal, plus
précisément une atténuation du signal.
 Le condensateur C4 enlève la valeur moyenne, précédemment rajouté, afin de
restituer notre signal d’origine, en plus net.
 Amplificateur opérationnel parfait en régime linéaire, donc V+=V-=0 (V+=borne
du condensateur=fil=0).
Donc il faut appliquer la loi de superposition :
V- = Upt5*R6/(R6+(R16//R7)) + Upt3*(R16//R7)/(R6+(R16//R7))
V- = 0 donc Upt5*R6/(R6+(R16//R7)) + Upt3*(R16//R7)/(R6+(R16//R7))=0
Upt5 = -0.38*Upt3
 Les résultats indiquent que la structure réalise un filtre passe bande, de
bande passante 5kHz à 3MHz. La bande de fréquence de 250kHz à 450kHz
est bien incluse dans la bande passante de ce filtre.
FP7 4 : comparaison de niveaux.
Cette structure compare le signal d’entrée (Pt6) à une tension sinusoïdale (VCO).
FP7 5 : Variation de fréquence de VCO.
Cette structure est un oscillateur dont la fréquence est contrôlée par une
tension. Ici le VCO est commandé par la tension Pt7 (tension aux bornes de C3).
 L’ALI est en régime de commutation :
UR13=Vcc*R13/(R13+R12) + VG*R13/(R13+R15)
+ UR13 prend deux valeurs en fonction de deux valeurs possible pour VG
(0.5V).
+Ur13 proche de 1/3Vcc et 2/3 Vcc.
 Temps de charge : 2/3Vcc et δ̣=tau=R14*C3
 Phase comparateur : Comparateur de phase détecte si le signal créé est en
phase avec le signal reçu. Dans notre cas, le signal reçu étant en phase
(construction du détecteur), on détecte seulement si on a un niveau suffisant
pour réaliser la comparaison de phase.
FP7 6 & FP7 : Détection volume de bulle & Mémorisation
Cette structure a pour but de signaler s’il a présence de bulle d’air ou non dans la
tubulure et de détecter le volume de la bulle.
 Notre signal d’entrée Pt8 est un signal carré (0/5V).
 L’association R8-C5 est utilisée comme filtre, se qui permet de d’éliminer
certain parasite :
Etude qualitative :
Zc=1/Cω
 A haute fréquence : ω ->
 Zc -> 0 donc le condensateur se comporte
comme un fil, et la tension au borne d’un fil est toujours nulle (=0V).
 A basse fréquence : ω -> 0  Zc ->
donc le condensateur se comporte
comme un interrupteur ouvert.
Le filtre utilisé dans cette structure est un filtre passe-bas.
(Chronogramme Pt7-Pt8 & Pt7-Pt9)
 Le circuit U2C est une porte logique ET-NON, qui a pour but d’inverser notre
signal d’entrée Pt9. (Chronogramme Pt7-Pt9 & Pt7-Pt10)
 Grâce au condensateur C9, nous allons pourvoir lisser le signal d’entrée Pt10,
grâce aux charges et décharges que va faire le condensateur C9. En revanche
nous avons une faible tension en sortie de Pt11. (Chronogramme Pt7-Pt10 &
Pt7-Pt11)
 Ayant une faible tension en sortie de Pt11, nous allons donc « l’amplifier » (du
moins l’inverser dans notre cas), avec une porte logique ET-NON.
(Chronogramme Pt7-Pt11 & Pt7-Pt12)
V. Schéma Structurel, FP3 :
VI. Chronogramme, FP3 :
Pt7 (jaune) et Pt3 (bleu) (durite avec de l’eau)
Pt7 (jaune) et Pt8 (bleu) (durite avec de l’eau)
Pt7 (jaune) et Pt9 (bleu) (durite avec de l’eau)
Pt7 (jaune) et Pt10 (bleu) (durite avec de l’eau)
Pt7 (jaune) et Pt11 (bleu) (durite avec de l’eau)
Pt7 (jaune) et Pt12 (bleu) (durite avec de l’eau)