Introduction à la transmission de signaux non galvaniques

Chapitre B.3.4.Introduction à la transmission de signaux non galvaniques : émetteurs, supports de transmission,
récepteurs optoélectroniques
Bernaud J. 1/3
I°) Signal non galvanique
1.1) Définition
C’est un signal dont le support n’est pas électrique.
Une transmission de signaux non galvaniques est assurée par la propagation d’une
onde, émise par un émetteur, captée par un récepteur, avec un support de transmission.
La plupart du temps, c’est une onde électromagnétique, formée d’un champ
magnétique
B
et d’un champ électrique
E
perpendiculaire entre eux et à la direction de
propagation.
Une onde se caractérise par une longueur d’onde  :  = c . T
m m.s-1 s
c : célérité des ondes électromagnétiques : 300 000 km/s
Ondes électromagnétiques:
1.2) Intérêt
Dans le cas général, ces transmissions permettent de relier deux dispositifs dont
les potentiels continus sont très différents, et elles sont insensibles aux parasites.
Dans le cas de l’optoélectronique, les signaux ne sont pas perturbés par: les
lignes voisines, l’humidité, les champs électriques ou magnétiques parasites, ils sont moins
atténués lors de leur transmission, et ces transmissions permettent de véhiculer un flot
d’information plus important.
II°) Composants de l’optoélectronique
Photorésistance, photodiode, phototransistor, diode électroluminescente, ont leurs
caractéristiques liées à certaines ondes électromagnétiques (U.V, lumière visible, I.R).
2.1) Etude d’un photocoupleur (optocoupleur)
C’est un circuit intégré constitué par l’association dans un même boîtier d’une
source lumineuse (diode électroluminescente) et d’un composant photosensible
(phototransistor) isolés galvaniquement (électriquement).
La del joue le rôle de l’émetteur, le phototransistor de récepteur. On étudiera le TIL 111 dont
voici le brochage:
m)

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récepteurs optoélectroniques
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2.1.1) Caractéristique de l’émetteur
Faire le montage suivant:
Visualiser à l’oscilloscope la
courbe iF = f ( vF ), pour ce faire, il
faudra s’affranchir de la mise à la terre
du Générateur de Basses Fréquences et
régler le signal vE à la fréquence de 1
kHz afin d’avoir ceci:
.
Dessiner cette caractéristique. Déterminer la tension de seuil et sa résistance
dynamique.
2.1.2) Caractéristique du récepteur
Faire le montage suivant:
Visualiser à
l’oscilloscope la courbe
iC = f ( vCE ) pour IF = cste,
pour cela, il faudra
s’affranchir de la mise à la
terre du G.B.F et régler le
signal vR à la fréquence de 1
kHz afin d’avoir ceci:
.
Dessiner cette caractéristique pour différentes valeurs de IF. Que pouvez-vous
conclure?
2.1.3) Caractéristique de transfert IC = f ( IF ) pour VCE = cste
ve
iF
1 k
voie 2
vF
voie 1
1 
ve (V)
t (ms)
10
1
vCE
IF
1 k
voie 2
vR
voie 1
1 
A
+
5 V
iC
vR (V)
t (ms)
10
1

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récepteurs optoélectroniques
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Faire le montage suivant, relever point par point la caractéristique pour
VCE = 5 et 10 V, en faisant varier VE de 0 à 5 V.
Déterminer le facteur de
transfert k : k = IC / IF
2.1.4) Droite de charge
Pour le même montage avec le signal vE du 2.1.1) au lieu du générateur
de tension continue réglable, tracer la droite de charge.
Déterminer l’amplitude du signal d’entrée maximale à appliquer, pour
ne pas saturer le signal de sortie (conditions de non saturation et zone de fonctionnement
linéaire), déterminer alors les points de fonctionnement VFo, IFo, VCEo, ICEo.
2.2) Système de transmission par fibre optique
Le principe de l’optocoupleur est ici étendu, la diode électroluminescente et le
phototransistor ne sont plus dans un même boîtier, mais relier par une fibre optique qui guide
la lumière.
Effectuer le montage et tester la transmission d’un signal sinusoïdal en
visualisant le signal aux bornes de la diode électroluminescente (émetteur) et du
phototransistor (récepteur).
2.3) Emploi des composants optoélectroniques
2.3.1) Capteurs d’une information contenue dans un rayonnement
- Dispositifs dans lesquels un éclairement supérieur ou inférieur à une limite
déclenche un système à relais:
- par coupure d’un faisceau lumineux (ouverture automatique de portes par
ex.),
- par la variation d’éclairement (détecteur de flamme ...).
- Dispositifs transformant en permanence sous forme électrique l’information
recueillie (lecteur de compact-disque).
2.3.2) Capteurs de l’énergie transportée par un rayonnement
Photopile
VCE
IF
1 k
+
VR
100 
A
+
VE
IC
A