SEQUENCE n°5 - Génie électronique

Elève
Etude de PF1: Détection Véhicule
1
PRE-REQUIS
 Mesures au multimètre.
 Connaissance : des transistors bipolaire et effet de champs
AOP en régime linéaire et saturation,
lois de l'électricité.
 Savoir "lire" un schéma électronique.
CAPACITES TERMINALES
L’élève doit être capable :
 D'identifier la fonction de chaque structure.
 De contrôler les spécifications électriques de la carte.
 De justifier le choix de chaque structure.
 D'établir les équations d'entrées/sorties des fonctions secondaires.
 Mettre en œuvre un composant spécifique grâce à sa documentation technique.
MOYENS A LA DISPOSITION DE L'ELEVE
 Un poste informatique avec le projet élève installé ( logiciel de simulation ‘’ PCAD’’ ou
‘’PROTEUS’’.
 Carte : Détection Véhicule, Traitement et Mémorisation et le capteur inductif
 Dossier technique.
 Poste de mesures (oscilloscope, alimentation de laboratoire double).
ELEMENTS A PLACER DANS LE DOSSIER ELEVE
 Synthèse de l'analyse structurelle réalisée avec l'appui de cette séquence.
Baccalauréat STI Génie Electronique
Thème de construction électronique
AUTOMATISME DE PORTAIL
1
14 4H H
L LY YC CE EE E A A. .C CA AM MU US S
Session 2011
SEQUENCE n°5

Elève
Etude de PF1: Détection Véhicule
2
Schéma structurel du détecteur de véhicule:
TP108
10k
R104
+5V
+5V
JP106
JP108
TP107
TP110
C109
470µF
JP109
TP111
+5V
+5V
TP104
TP112
TP101
D101
presence vehicule
+5V
TP113
+5V
C101
100nF
C103
22pF
TP114
JP102
+5V
JP104
+5V
C104
100nF
C105
100n
BP102
RESET
TP115
TP105
+5V
470
R116
JP105
10k
R105
220
R106
470
R107
+5V
U107
7805
100
R110
BP101
APPRENTISSAGE
330
R101
JP101
10k P101
C107
100nF
TP103
1
2
3
TP109
+5V
C110
100nF
1M
R111
100
R109
100k
R112
C102
22pF
10k
R115
470
R103
1k
R114
+5V
470
R108
JP107
C108
4.7pF
22k
R113
JP103
X101
8MHz
TP102
47k
R102

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Etude structurelle de FP1:
a. Encadrez les différentes fonctions secondaires sur le schéma structurel
b. Précisez les caractéristiques principales de la liaison ‘’ Commande_Bobine’’.
I. Etude de la fonction FS10’’Mise en conduction du capteur inductif’’:
a. Relevez les caractéristiques électriques des transistors Q101 et U103.
b. Relevez les caractéristiques physiques et électriques de la bobine. Cherchez sur Internet ou dans des
ouvrages le calcul approximatif de l’inductance réalisée par le bobinage à air à plusieurs couches.
c. Comment évolue théoriquement ces caractéristiques suivant la présence ou absence de métal à
proximité de la bobine.
d. Complétez les colonnes 2 à 5 du tableau suivant :
e. Montrez que le transistor Q101 est bien saturé.
f. Quel est le rôle de la structure associé au transistor Q101 ?
g. Déterminez la valeur de RDS lorsque VGS U103 =0V.
h. Déterminez la valeur de RDS lorsque VGS U103 =15V.
i. Tracez un schéma simplifié de FS10. Rappelez les caractéristiques du capteur inductif.
1
2
3
4
5
6
7
Commande
_bobine
VCommande
_bobine
(V)
Etat de Q101
Saturé/ Bloqué
VGS U103
(V)
TP109
Etat de U103
Valeur du courant
de Drain de U103
(A)
Etat de la bobine
Charge/Décharge
0
1

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j. Calculez les valeurs du courant de Drain de U103 et complétez les 6 et 7éme colonne du tableau
précédent.
k. Visualisez par simulation puis relevez les d.d.p. Vcommande_bobine, VPT110,Vbobine, et les
courants I_bobine, IDU103,Ib le courant circulant dans la bobine.
l. Caractérisez l’évolution du courant dans la bobine.
m. Sur les simulations, quelles sont les valeurs maximums atteintes par la ddp VPT110 et le courant
IDU103 ?
n. Le transistor U103, est –il correctement dimensionné ?
o. Mettez en évidence les grandeurs électriques qui varient suivant la présence ou absence de métal à
proximité de la bobine. Relevez les chronogrammes avec et sans métal.
Sans métal :
Avec métal :

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II. Etude de la fonction FS11’’ Protection et Convertisseur Courant
/Tension’’ :
a. Pour quelle raison, la fonction ‘’Convertisseur Courant/Tension ‘’ doit –elle être protégée ?
b. Relevez les caractéristiques électriques de l’AIL U104 puis faites le parallèle avec la structure et les
tracés de simulation.
Voltage supply=
Input Resistance =
Ouput Voltage Swing min=
c. Lorsque les diodes ne conduisent pas, déterminez la relation entre V_bobine et Ibobine. Faites
l’application numérique.
d. Déterminez valeur de la d.d.p. au point TP111 lorsque la diode D105 conduit.
e. Déterminez alors la valeur du courant dans la résistance R110 en déduire la valeur de V_Bobine.
f. Déterminez valeur de la d.d.p. au point TP111 lorsque la diode D106 conduit.
g. Déterminez alors la valeur du courant dans la résistance R110 en déduire la valeur de V_Bobine.
.
h. Lorsque le capteur inductif est entièrement déchargé, déterminez la valeur du courant dans la résistance
R110 en déduire la valeur de V_Bobine.
i. Par simulation ; relevez le tracé du courant dans la bobine (Ibobine), des ddp au point PT111 et en
sortie de l’AIL (V_Bobine) .
j. Faites apparaître sur le tracé de la ddp au point PT111 les instants de conductions des diodes D105 et
D106.