Matériel :

PICACHE Nicolas
MENOUER Anas
Groupe 5
2006/2007
Matériel utilisé :
-
2 potentiomètres 10k
1 capteur LM335
1 Amplificateur LM324
1 Convertisseur ana-num ADC 0804
1 régulateur LM7805
1 Timer NE555
1 Mémoire M27C64A
2 Décodeur BCD – 7 segments 4511
2 Afficheur LTS312
1 DIP 8
3 DIP 14
2 DIP 16
1 DIP 20
1 Dip 28
2 DIP 20 : Support à wrapper pour résistances et capacités
Carte pour wrapper
Résistances
Capacités
Objectifs :
-
Réaliser un thermomètre intérieur de 0°C à 60°C qui indique la température sur 2
afficheurs 7 segments.
Etude théorique et pratique
Principe de fonctionnement du capteur :
-
LM335 qui permet une mesure de température comprise entre –40°C et +100°C
IL délivre une tension proportionnelle à la température ( 10mV / K )
La valeur en binaire issue du convertisseur analogique-numérique est codée à l’aide
d’une mémoire en 2 grandeurs ( dizaines et unités ) codé en DCB. Ces 2 grandeurs
sont ensuite transmises à 2 afficheurs par 2 décodeurs BCD/7 segments.
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I/ Etude de la partie analogique
1) Mise en œuvre du capteur LM335
Détermination de la plage de tension pour une température comprise entre 0°C et 60°C
U = T(°K) / 100
-
0°C => 273 °K
60°C => 333 °K
=> 273 / 100 = 2.73 V
=> 333 / 100 = 3.33 V
Calcul de la résistance R1
Données :
- Imin = 400µA
- Imax = 5 mA
- Umin = 5 - 2.73 = 2.27 V
- Umax = 5 - 3.33 = 1.67 V
-
2.27 V / 400µA => R < 5625
-
1.67 V / 400µA => R < 4175
-
2.27 V / 5mA
=> R > 454
-
1.67 V / 5mA
=> R > 334
=> 5625 > R > 454
On prend une résistance normalisée de valeur 1.5k.
Réglage du potentiomètre P2
U2 = T(°K) / 100
T(°K) = T(°C) + 273
La température ambiante dans la salle est d’environ 27°C, donc :
U2 = ( 27°C + 273 ) / 100
U2 = 300 / 100
U2 = 3.00 V
Le potentiomètre P2 est donc réglé à 3V.
2) Réglage de la température en degré °C
( U2 – U1 ) = T(°C) / 100
U1 = U2 – ( T(°C) / 100 )
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U1 = 3 – ( 27 / 100 )
U1 = 2.73 V
3) Choix des résistances de l’amplificateur
Calcul du gain
U=A ( U2 – U1 )
U : compris entre 0 et 5 V
U2 – U1 : compris entre 0 et 0.6 V
A = U / ( U2 – U1 )
A = 5 / 0.6
A = 8.33
Calcul de la valeur des résistances
A = ( 2R +Rg ) / Rg
R = ( A*Rg – Rg ) / 2
On pose Rg = 330
Donc R = ( 8.33 * 330 – 330 ) / 2
R = 1200
Remarque : Avec ces valeurs de résistances on obtient un gain A = 8.27, cette valeur est très
proche de la théorie fixée a 8.33 .
U1
2,73
2,73
2,73
2,73
2,73
2,73
2,73
U2
2,73
2,83
2,93
3
3,13
3,23
3,33
U2 - U1
0
0,10
0,20
0,27
0,40
0,50
0,60
U
0,58
0,58
1,43
2,04
3,12
3,91
4,63
Calcul de la pente : A = ( 3.91 - 3.12 ) / ( 0.50– 0.40 )
A = 7.9
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4) Capacité de filtrage
Zc = 1 / cw
avec w = 2nf
On choisit arbitrairement c = 2 µF
Calcul de la capacité pour une fréquence proche de 0
w = 6.28 rad/s ( pour f = 1 Hz )
Zc = 1 / ( 6.28 x 2.10-6 )
Zc = 79617
Calcul de la capacité pour de hautes fréquences
w = 628318 rad/s ( pour f = 100 KHz )
Zc = 1 / ( 628318 x 2.10-6 )
Zc = 0.79
La fréquence fait évoluer l’impédance du condensateur de tel sorte que en faible fréquence
l’impédance est plus importante que sous haute fréquence :
79 K >> 0.79
(1Hz) (100KHz)
On remarque qu’il y a proportionnalité entre l’impédance du condensateur et la fréquence
imposée au système. Plus cette fréquence est importante et plus l’impédance est faible.
II/ Convertisseur analogique-numérique
1) Rôle du signal sur la patte 3 du CAN
La patte 3 du CAN permet d’envoyer le signal de début de conversion.
2) Horloge interne du CAN
Composants :
Il y a une résistance et un condensateur entre les bornes 4 et 19 qui sont respectivement
l’entrée et la sortie du TIMER.
C = 150 pF
R = 10 K
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Calcul de la fréquence :
F = 1 / ( 1,1 . R . C )
F = 1 / ( 1,1 x 10 000 x 150.10-6 )
F = 606 KHz
Tconversion
Tconversion
= 73 x 1 / 606.103 = 1,2 . 10-4 = 120 us
3
-4
min = 66 x 1 / 606.10 = 1,1 . 10 = 110 us
max
3) Détermination des composants du timer NE555
On pose :
RA = 10 K
C1 = 0,1 uF
F = 1,44 / ( RA + 2RB )C
D’où RB = 1,44 / ( 2 f C ) – RA / 2
RB = 2,2 K
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