ii - le pont diviseur de tension a vide en regime continu

Etude du pont diviseur de tension
Objectifs : étudier le diviseur de tension, connaître son rôle et la relation qui existe entre la tension d’entrée et de sortie
I - PRESENTATION
Un quadripôle est un circuit (ensemble de composants) a 4 pôles comportant deux bornes d’entrée et deux bornes de sortie.
Bornes ue
d'entrée
us Bornes
de sortie
QUADRIPOLE
Une information est représentée par une tension d’entrée ............ . Cette information est traitée par le quadripôle. Le résultat de ce
traitement se présente sous la forme d’une tension de sortie .......... .
Le pont diviseur de tension est un quadripôle constitué seulement par des conducteurs ohmiques (résistors) c’est un
...................................................... . Ils ne nécessitent pas d’alimentation extérieure.
Schéma du pont diviseur de tension :
R1
ue
R1
us
R2
Ue
R2
Us
Q
Remarques :
* La caractéristique de transfert d'un quadripôle correspond à la courbe us = f(ue).
* La fonction f est appelée fonction de transfert.
II - LE PONT DIVISEUR DE TENSION A VIDE EN REGIME CONTINU
1. Présentation du montage
Quand aucun dipôle n’est branché entre les bornes S et M : le pont est dit
« à vide ». Il ne débite alors aucun courant Is = 0.
2. Etude du pont diviseur « à vide »
E
R1
Ue
Is S
Us
R2
Manipulation
Les tensions Ue et Us seront mesurées par 2 voltmètres, les valeurs des
tensions seront saisies dans le logiciel Regressi (fichier/nouveau/clavier).
M
M
Q
On prendra R1 = 10  et R2 = 47 .
La tension Ue sera délivrée par un générateur de tension continue
que l’on fera varier de 0 V à 10V.
Reproduire ci-contre le schéma du montage à réaliser en précisant
les branchements des voltmètres.
Faire l’acquisition d’une dizaine de points.
Tracer Us en fonction de Ue : Us en ordonnée , Ue en abscisse.
Enregistrer le fichier sous le nom pontdivvide.rw3 dans MPI \
mesures physiques\mesures .
Exploitation
* La caractéristique de transfert obtenue est une ..................................................................................
* Par modélisation, déterminer l’équation du modèle Us = f(Ue) qui peut être retenu pour le pont diviseur à vide :
………………………………………………..
En déduire, la pente ou coefficient directeur de la caractéristique :……………………………………………….
* Comparer à la valeur théorique du rapport k = R2/(R1+ R2) :
Conclusion
* Donner la relation entre Us , Ue , R1 et R2 :
1
III - LE PONT DIVISEUR DE TENSION A VIDE EN REGIME VARIABLE
1. Montage.
Le montage est identique au précédent mais on applique une tension
d'entrée Ue triangulaire, symétrique, sans offset, de fréquence
f = 200 Hz et d'amplitude ue = 3,0 V.
La tension ue sera délivrée par un générateur basse fréquence GBF.
Sur le schéma ci-contre, représenter le branchement du GBF (avec
sa référence) et de l'oscilloscope pour observer la tension d'entrée ue
sur la voie 1 et la tension de sortie us sur la voie 2.
R1
E
Ue
M
S
R2
Us
M
Q
2. Etude à l'oscilloscope.
Relever ci-dessous l'oscillogramme obtenu.
Déterminer Ue et Us (tensions maximales) à partir de
l’oscillogramme.
Y a t-il une modification de la tension à la sortie ?
A partir des valeurs maximales retrouver la valeur du
rapport k = Us / Ue :
Comparer à la valeur théorique k = R2/(R1+ R2)
Vitesse de balayage kb : ....................... /div
XY  (X = voie ..................)
DC 
AC 
Sensibilités kv1 : ............................... /div
(tension :
)
kv2 : .............................. /div
(tension :
)
mparer à la valeur théorique
Conclusion :
Déterminer, pour le circuit diviseur de tension ci dessous, la relation qui lie Us à Ue ; en déduire le rôle d’un diviseur de tension
(cette relation n’est valable qu’a vide c’est à dire si Is = 0):
R1
Is
Ue
R2
Us
Application :
Vous devez alimenter un circuit électrique avec une tension de 5 V. Vous disposez uniquement d’un générateur de 15V et de 2
résistances R1 et R2 avec R1 = 50 .
Proposer un montage électrique pour satisfaire aux conditions précitées.
En déduire la valeur de R2.
Réaliser un compte rendu de ce TP en faisant apparaître , l’objectif du TP, le montage (dans Crocodil Clip), le tableau des
valeurs, le graphe pour l’étude en continu, les réponses aux questions posées et sa conclusion.
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Exercice : Retrouver, avec la loi d’ohm et la loi des mailles, la relation du diviseur de tension ; on introduira le courant I qui traverse
R1 et R2 ainsi que la tension UR1 aux bornes de R1.
IV- ETUDE DU PONT DIVISEUR AVEC UNE INTERFACE D’ACQUISITION (PREMIERE UTILISATION):
1- Montage
Réaliser le même montage que précédemment .
On va utiliser une interface d’acquisition à la place des voltmètres pour transférer automatiquement les mesures de Ue et Us dans un
tableur sur l’ordinateur.
Rque : Une interface d’acquisition est un « boitier voltmètre » à 2 entrées, elle permet d’effectuer des mesures de tensions sur un
montage et de récupérer les valeurs directement à l’ordinateur. Elle convertit les grandeurs mesurées sur le circuit, ici des tensions
(ces grandeurs qui varient de façon continue au cours du temps sont appelées grandeurs analogiques), en grandeurs numériques
directement assimilables par l’ordinateur, elle contient donc un CAN (Convertisseur Analogique Numérique que nous étudierons en
fin d’année).
Brancher l’interface sur le secteur et sur le port USB en façade.
Le branchement de l’interface sur le circuit est identique au branchement d’un voltmètre ou d’un oscilloscope
borne V du voltmètre = Voie 1ou voie2 de l’oscilloscope = Borne EA0 ou EA1 de l’interface.
borne COM du voltmètre = masse de l’oscilloscope = masse de l’interface
EA0 mesurera Ue
EA1 mesurera Us
EA0
G
EA1
R1
E
Ue
S
R2
Us
M
M
Q
2-Mesures
Ouvrir le logiciel « LatisPro » dans « applications locales/physique/ » du bureau.
Paramétrer l’acquisition comme suit:
1- Cliquer sur
acquisition
2- Sélectionner les
2 entrées EA0 et
EA1
3- Sélectionner le
mode d’acquisition
XY pour acquérir
une tension en
fonction de l’autre.
4- Choisir EA0
comme abscisse
5- Choisir comme
référence EAO avec
une variation de
0,5 V
3
Changer les paramètres des courbes
1- Cliquer sur courbe
2- Cliquer sur EA1
3- Changer le nom EA1 en Us
4- Cliquer sur ce symbole pour
modifier l’affichage à l’écran
Et Choisir la représentation en
CROIX
Lancer l’acquisition en cliquant sur
, dans la barre des menus.
Faire varier Ue (tension aux bornes du générateur) de 0 à 10V.
La courbe se trace automatiquement.
Arrêter l’acquisition en faisant « Echap » au clavier.
Cliquer sur modélisation
, dans la barre des menus.
Faites glisser Us dans la zone
« courbe à modéliser »
Choisir le modèle : droite
linéaire
Cliquer sur « calculer le
modèle »
Développer le résultat en
cliquant sur le symbole >>
3-Exploitation identique au II :
Noter la valeur du coefficient directeur de la droite,
Comparer à la valeur théorique : R2/(R1+R2)
Conclure en donnant une relation entre Us et Ue. Quel est le rôle d’un diviseur de tension (cf III)
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*Enregistrer les données en cliquant sur Fichier/exporter
avoir donné un nom au fichier. Rque : il portera l’extension (*.csv).
; sauvegarder le fichier dans P:\travail\MPI …apres
*Ouvrir Regressi, (dans applications locales/physique/regressi) cliquer sur fichier /ouvrir
Aller à l’emplacement où vous avez sauvegardé le fichier P:\travail\MPI …
sélectionner le type de fichier « tableur (*.csv) ».
puis sélectionner votre fichier.
Maintenant vous avez récupéré vos mesures dans Regressi.
Dans Regressi, cliquer sur
pour mettre en abscisse Ue et en ordonnée Us (supprimer les autres courbes).
Ensuite l’exploitation est identique au II.
* La caractéristique de transfert obtenue est une ..................................................................................
* Par modélisation, déterminer l’équation du modèle U s = f(Ue) qui peut être retenu pour le pont diviseur à vide :
………………………………………………..
En déduire, la pente ou coefficient directeur de la caractéristique :……………………………………………….
* Comparer à la valeur théorique du rapport k = R2/(R1+ R2) :
Conclusion
 Donner la relation entre Us , Ue , R1 et R2 :
V- Rôle et application d’un pont diviseur.
Obtenir une tension plus petite a la sortie, cad diminuer la tension simplement en agissant sur les résistances.
Obtenir une tension variable à partir d’une tension fixée, en utilisant des résistances variables (variation de 0 à 1)
Facteur R2/R1+R2 on diminue R1 on augmente R2
Cas particulier R1 =R2
Dans tous les cas on obtient une tension plus petite à la sortie qu’a l’entrée d’ou le nom de diviseur de tension.
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