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DOCUMENTS PROFESSEUR CORRECTION DU TP ( Montage ASTABLE ) LE BROCHAGE DU CIRCUIT INTEGRE NE 555 EST LE SUIVANT : 8 1 2 NE 555 3 4 1 : Masse ( GND ) 2 : Entrée de gâchette ( Trigger ) 3 : Sortie ( Output ) 4 : Remise à zéro ( Reset ) 7 6 5 5 : Tension de commande ( Control ) 6 : Tension de seuil ( Threshold ) 7 : Décharge ( Discharge ) 8 : Alimentation ( Vcc ) REPONSES AUX QUESTIONS 1) En consultant la documentation technique du circuit intégré NE555 et plus particulièrement les circuits de raccordement des montages monostable et astable : a) Indiquer si le montage qui réalise la fonction FS31 fonctionne en mode monostable ou en mode astable. Pour y arriver vous devez comparer le câblage des bornes seuil, gâchette et décharge de la structure de FS31 avec le câblage des mêmes bornes des montages de la documentation constructeur. Le montage qui réalise la fonction FS31 fonctionne en mode ASTABLE. En comparant le brochage des bornes seuil, gâchette et décharge de la structure réalisant FS31 et les mêmes bornes du montage astable de la documentation technique du constructeur, on constate que le câblage des 2 structures correspond. La borne seuil (6) est reliée à la borne gâchette (2) et la résistance RB est câblée entre la borne seuil (6) et la borne décharge (7). RODRIGUES Victor 46 DOCUMENTS PROFESSEUR b) Identifier les résistances R16 et R17 et le condensateur C7 de FS31 avec les résistances RA et RB et le condensateur de la documentation constructeur. R16 correspond à : RB, la résistance est branchée entre la borne (6) et la borne (7). R17 correspond à : RA, la résistance est branchée entre la borne (7) et l'alimentation. C7 correspond à : C, le condensateur est branché entre la borne (6) et la masse. La fonction FS31 génère un signal rectangulaire de fréquence fU 3 Hz. Comme il est difficile de travailler avec cette fréquence de faible valeur à l’oscilloscope analogique, on remplace la résistance R17 par une résistance de 6,8 k et R16 par une résistance de 3,9 k pour avoir une fréquence plus élevée. 2) En recherchant dans le schéma structurel complet de l'objet technique indiquez : a) Quelles sont les bornes d’alimentation du circuit intégré NE555 ( circuit U10 ) ? Le circuit U10 est alimenté entre la borne 8 (VCC) et la borne 1 (masse). b) Quelle est sa tension d’alimentation ? Le circuit U10 est alimenté au +5V. 3) Le signal VP est issu de la fonction FS22. En recherchant dans le dossier technique, indiquez quelle est la valeur de la tension VP dans les 2 cas suivants : VALEUR DE LA TENSION DE VP ABSENCE DE BILLET 0V BILLET MAL POSITIONNE 5V 4) A quelle borne du circuit intégré NE555 est reliée l’entrée VP ? L'entrée VP est reliée à la borne 4 ( reset ). 5) En recherchant dans la documentation du constructeur, donnez le rôle de l'entrée RESET. Lorsque l'entrée reset passe au niveau bas, la sortie devient basse. L'entrée reset a priorité sur toutes les autres entrées. RODRIGUES Victor 47 DOCUMENTS PROFESSEUR 6) L’entrée VP = 0V. a) Sur la structure de FS31 ci-dessous, câblez l’entrée VP à la masse et câblez le voltmètre pour mesurer la tension de sortie VU. STRUCTURE DE FS31 NE55 2 gâchett 5 e seuil 6 contro 5 l Reset 4 VU VP 3 sortie C6 7 déch. 10nF R1 6 3,9K V C7 R1 6,8K 7 +5 V 0,1µF b) Sur la maquette câblez l’entrée VP à la masse, mettez sous tension et mesurez la valeur de la tension de sortie VU. Mesure de VU : VU = 0 Volts 7) L’entrée VP = 5V. Mesures à l'oscilloscope a) Sur la structure de FS31 ci-dessous, câblez l’entrée VP au +5V. Ensuite câblez l'entrée VP au +5V sur la maquette. NE55 2 gâchett 5 e seuil 6 contro 5 l Reset 4 VU VP 3 sortie C6 7 déch. 10nF R1 6 3,9K R1 6,8K 7 VC C7 +5 V 0,1µF b) Visualisez le signal VU sur la voie A de l’oscilloscope et le signal VC ( signal aux bornes du condensateur C7 ) sur la voie B. Représentez les 2 signaux en concordance de temps sur le graphique DR1. Vous y indiquerez les mesures des amplitudes et les mesures des temps demandés à la question suivante 8). RODRIGUES Victor 48 DOCUMENTS PROFESSEUR DR1 VU ( Volts ) 5 4,4 4 tH tL 3 2 1 0 T t VC ( Volts ) 5 4 3,4 3 2 1,65 1 0 t RODRIGUES Victor 49 DOCUMENTS PROFESSEUR 8) Mesurez les amplitudes des signaux VU et VC Signal VU : Valeur maximale : 4,4 V Valeur minimale : 0V Signal VC : Valeur maximale : 3,4 V Valeur minimale : 1,65V Représentez les valeurs mesurées sur le document DR1. 9) Mesurez le temps à l’état haut tH et le temps à l’état bas tL. Mesure de tH : 4 0,2 ms = 800 µs Mesure de tL : 1,4 0,2 ms = 280 µs Représentez les temps tH et tL sur le document DR1. 10) Période et fréquence. a) Donnez l’expression de la période T en fonction de tH et tL et donnez sa valeur : T = tH + tL = 800µs + 280µs = 1,08 ms Représentez la période T sur la document DR1. b) Donnez l’expression de la fréquence et donnez sa valeur : f = 1 1 = = 926 Hz T 1,08 10 - 3 11) Rapport cyclique . Le rapport cyclique est donné par la relation qui existe entre le rapport du temps à l’état haut tH et la période T. = Calculez le rapport cyclique : RODRIGUES Victor = tH T tH 800 10 -6 = = 0,74 T 1,08 10 - 3 50 DOCUMENTS PROFESSEUR 12) Le signal VU est à l’entrée de la porte logique ET (U8C), VINI a comme valeur 5V ( Etat logique « 1 » ).Visualisez le signal VU sur la voie A de l’oscilloscope et relevez sur la voie B de l’oscilloscope les signaux suivants : VW, VB ( tension de base de Q2 ) et VW1 ( tension de collecteur de Q2 ). Vous indiquerez l’amplitude des différents signaux sur les chronogrammes. DR2 VU 5 4 3 2 1 0 t VW 5 4 3 2 1 0 VB 0,7 ( Tension de base du transistor Q2 ) 5 4 3 2 1 0 VW1 3,5 t t ( Tension de collecteur du transistor Q2 ) 5 4 3 2 1 0 Indiquez l’état de la LED P B : LED passante : LED bloquée t LED1 LED1 LED1 LED1 LED1 LED1 P …..… B ………… P …..… B ………… P …..… ………… B Connaissant la période et la fréquence du signal VU, déterminez la fréquence de clignotement de la LED : RODRIGUES Victor 51 DOCUMENTS PROFESSEUR D'après les chronogrammes ci-dessus, la période du signal VW1 est la même que celle du signal VU. Donc les fréquences sont identiques. Cela signifie que la fréquence de clignotement de la LED est de 926 Hz. Lorsqu'on regarde la LED on a l'impression qu'elle est toujours allumée. DANS LA STRUCTURE FS31 : Remplacement des résistances R16 et R17 par leur valeur d'origine. Détermination de la fréquence réelle du montage astable 13) Remplacez les résistances R16 et R17 par leur valeur d’origine (R16 = 1M et R17 = 2,2 M) En utilisant les formules données par la documentation technique du NE555 ( fonctionnement en mode astable ), calculez : Le temps à l’état haut tH : Le temps à l’état bas tL : tH = 0,693 (RA + RB ) C = 0,693 (R17 + R16 ) C7 tH = 0,693 (2,2.106 + 106) 0,1.10-6 = 222ms tL = 0,693 ( RB ) C = 0,693 ( R16 ) C7 tL = 0,693 ( 106 ) 0,1.10-6 = 69,3ms La période T : T = tH + tL = 0,693 (RA + 2 RB ) C = 0,693 (R17 + 2 R16 ) C7 T = 0,693 (2,2.106 + 2.106) 0,1.10-6 = 291ms La fréquence f : f = 1 1 = = 3,43 Hz T 291 10 3 14) Comparez la fréquence calculée ci-dessus avec la fréquence mesurée à la question 10) b). A la question 10) b) nous avions mesuré f = 926 Hz et après avoir remplacé R16 et R17 par leur valeur d'origine, nous trouvons par les calculs une fréquence de 3,43Hz. Cette fréquence est beaucoup plus faible que la précédente. 15) Avec les valeurs réelles des résistances, le clignotement de la LED est-il plus rapide ou plus lent? Avec les résistances d'origine ( R16 est passée de 3,9 k à 1 M et R17est passée de 6,8 k à 2,2 M ) le clignotement de la LED est plus lent. Cette fois le clignotement de la LED est perceptible à l'œil. 16) Quelle est la fréquence de clignotement de la LED ? Nous avons démontré à la question 12) que la fréquence de commutation de la LED est la même que la fréquence du signal VU . Avec les valeurs réelles des résistances, la fréquence du signal VU étant de 3,43Hz, cela signifie que la fréquence de clignotement de la LED est également de 3,43Hz. RODRIGUES Victor 52
