Numérisation d`une tension
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MPI NUMERISATION D'UNE TENSION Chap.12 Objectifs : Etudier un montage électrique qui permette d'encadrer une tension réelle sans voltmètre ; Utiliser des portes logiques pour numériser une tension continue ; I. Présentation du montage complet de numérisation d’une tension inconnue Source : http://labotp.org/ Nous allons étudier chaque partie de ce montage soit : L’échelle de tension ; La comparaison de tensions ; Le décodeur II. L’échelle de tension Une échelle de tension est caractérisée par Sa tension de référence Uref Le pas p de l’échelle Réaliser, sur une platine d’essais, le montage de l’échelle de tension avec 5 résistances de même valeur (1 k, 330 ou 220 ) Alimenter ce circuit à l’aide du générateur de tension réglable initialement réglé sur 3,0 V. Un voltmètre va mesurer successivement les tensions UEM, UDM, UCM, UBM et UAM. 1) Compléter le tableau suivant : Uréf (V) UEM (V) UDM (V) UCM (V) UBM (V) UAM (V) pas p (V) 3,0 5,0 2) A quelle tension correspond le pas p de l’échelle de tension ? 3) Exprimer p en fonction de Uréf. Donner les expressions numériques de U AM, UBM et Uréf en fonction du pas p. 4) A l’aide de la relation vue sur le diviseur de tension, retrouver les expressions numériques des tensions U AM et UBM en fonction du pas p. 17/04/2017 582664665 1/3 III. Comparaison de tensions A. Etude du montage 1) Les amplificateurs opérationnels (CIL) fonctionnent-ils en régime linéaire ou en régime saturé ? 2) Pour le CIL 1, quelles sont les valeurs possibles de la tension de sortie Us sachant que les tensions d’alimentation du CIL sont de 0 et 15V ? 3) La tension Uréf est réglée sur 5,0 V. A quelle condition sur Uinc la diode électroluminescente D1 est-elle passante ? Même question pour D2 ? B. Etude du voltmètre lumineux En utilisant plusieurs CIL montés en comparateur et une échelle de tension, on peut réaliser un voltmètre lumineux qui donne un encadrement d'une tension inconnue. Le module ci-contre, est constitué : D’une échelle de tension avec 5 résistances identiques De 4 CIL (ou amplificateurs opérationnels) en montage comparateur La sortie de chaque CIL est reliée à une résistance de protection en série avec une diode électroluminescente rouge. amplificateur opérationnel Echelle de tensions Le module est alimenté avec une tension Ualim = 15 V. Cette tension sert d’alimentation aux CIL. La tension inconnue Uinc est une fraction de Uref que l’on peut modifier avec un potentiomètre rotatif. La borne jaune permet de mesurer la tension inconnue U inc. Alimenter le module entre les bornes rouge et noire. Régler le potentiomètre rotatif pour que toutes les D.E.L. soient éteintes. 4) Mesurer la tension Uref entre les deux extrémités M et E de l’échelle de tension : Uref = ............ V 5) Mesurer les tensions UDM, UCM, UBM et UAM. 6) Tourner délicatement le potentiomètre et observer les D.E.L. Soit N le nombre de D.E.L. allumées. On note « 0 » une D.E.L. éteinte et « 1 » une D.E.L. allumée. Compléter le tableau suivant : Etat des D.E.L. (allumée ou éteinte) N D1 D2 D3 D4 Encadrement de Uinc 0 0,0 V < Uinc < ............ V ............ V < Uinc < ............ V ............ V < Uinc < ............ V ............ V < Uinc < ............ V ............ V < Uinc < ............ V 17/04/2017 582664665 2/3 7) Régler le potentiomètre afin qu’une D.E.L. ou plus soit allumée. Mesurer La tension U inc en branchant le voltmètre entre la masse M et la borne notée Uinc ? Vérifier l’encadrement de Uinc. 8) Quelle est la précision de ce voltmètre lumineux ? 9) Comment améliorer la précision de ce voltmètre lumineux, la tension Uref reste constante ? IV. Le décodeur Le but du décodeur est de compter en binaire le nombre de D.E.L. allumées. Cette opération est appelée numérisation de la tension Uinc. Cette numérisation est réalisée à partir de portes logiques. A. Etude du décodeur Le décodeur met en jeu 4 portes logiques OU-Exclusif (EXOR) et 1 porte logique OU (OR) Source : http://labotp.org/ 1) Rappeler les tables de vérités des portes logiques OU-Exclusif et OU. 2) Compléter les colonnes P1, P2, S2, S1 et S0 du tableau ci-dessous. D1 D2 D3 D4 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 P1 P2 S2 S1 S0 nombre décimal 3) Lancer le logiciel de Crocodile Physics puis créer le circuit ci-dessus . Vérifier les résultats du tableau. 4) Les valeurs des sorties S2S1S0 constituent un nombre binaire à 3 bits auquel on peut associer un nombre décimal. Compléter la dernière colonne du tableau ci-dessus. B. Numérisation d’une tension inconnue Le décodeur est visible sur le module et sur la figure ci-contre.+ 5) Ce décodeur n’est formé que de 2 circuits intégrés. Pourquoi ? 6) Où se situe la porte logique OU ? 7) Pourquoi s’agit-il d’un décodeur décimal-binaire 3 bits ? 8) Combien d’états un décodeur 3 bits complet pourrait-il numériser en tout ? 9) Combien d’états un décodeur 8 bits complet pourrait-il numériser en tout ? Vous pouvez vérifier le fonctionnement du circuit complet en ouvrant le fichier conv3bit_restreint.cyp avec le logiciel Crocodile Physics. 17/04/2017 582664665 3/3
