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FONCTIONS ETUDIEES:
EMETTEUR
FP5 : Diminution du rapport cyclique ; FP6 : Conversion tension –IR
Objet technique : casque infrarouge
Type de l’activité : TD-TP
Temps alloué : 1 séance
A/ OBJECTIFS
- Identifier les différentes fonctions du système technique,
- Caractériser les signaux de commande nécessaires à l’émission Infra Rouge par
calcul et par simulation ,
- Valider le choix des diodes émettrices qui sont utilisées dans notre application ,
B/ PREREQUIS
- Transistors bipolaires,
- Logique combinatoire et séquentielle,
- Maîtrise du logiciel CAO Orcad,
C/ MATERIELS
APPAREILLAGE :
- Logiciel de CAO Orcad,
Composants
- Se reporter aux schémas,
D/ RESSOURCES
- Fiches ressources données en annexe,
- Documents constructeurs,
- Livre : les capteurs en instrumentation industrielle de G. ASCH,
- Cours sur les transistors bipolaires,

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E/ TRAVAIL DEMANDE
FONCTION FP4 EN EMISSION: La fonction FP4 sera étudiée ultérieurement. On peut
dire déjà que Fp4 réalise une modulation de fréquence. Dans ce procédé l’amplitude et la
largeur de l’impulsion du signal de sortie Vcout (U1 :4046) sont constantes et sa fréquence
varie au rythme du signal d’entrée VCOin (U1:4046).
Le signal de sortie Vcout est un signal rectangulaire d’une fréquence centrale de 500
KHz et de rapport cyclique 50%. Cette fréquence peut faire une excursion de plus ou moins
15Khz suivant l’amplitude du signal d’entrée VCOin.
I- Questions préliminaires
Q1- A partir du travail effectué dans les séances précédentes ou des renseignements donnés,
récapituler dans le tableau page 5, les caractéristiques et le rôle des fonctions FP1, FP2 et FP3,
FP4.
En vous aidant du document constructeur de la diode émettrice LD274 (SIEMENS) :
Q2- Quelle est la longueur d’onde  des rayons infrarouges pour la diode LD274 ? Donner le
nom anglais correspondant à la longueur d’onde.
Q3- Donner la relation entre la longueur d’onde , la célérité de la lumière c et la fréquence
f.
Q4- Donner la valeur du courant IF (direct) permanent (correspondant au courant moyen
maximal) que l’on peut faire passer dans les diodes IR (Valeur maximale).
Q5- La distance d’émission est directement proportionnelle au courant dans les diodes IR
émettrices. Ainsi pour augmenter la portée, le principe est d’augmenter la valeur du courant
en transmettant par impulsion. En vous aidant du graphique page 4 (doc. SIEMENS de la
LD274) « Permissible pulse handling capability », indiquer la valeur du courant max que l’on
peut atteindre si le rapport cyclique est de 1/5, avec T=10µS.
Q6- En s’aidant du graphique « Radiation caracteristics appelé diagramme de rayonnement» ,
expliquer ce qu’est un diagramme de rayonnement d’une photodiode, et l’intérêt dans le cas
du casque IR.
II- Etude de la fonction FP5 : diminution du rapport cyclique
Q1- Calculer le temps t0 nécessaire, à partir de la mise sous tension du système, pour
considérer que l’entrée 1 (V 1(t)) du circuit U3A (4011) est à l’état Haut ? Quel est le rôle de
ce circuit ? Représenter le chronogramme de V 1(t) sur la page 5.
Q2- Rechercher et étudier la documentation constructeur du circuit 4017 (Recherche sur poste
Computeur/Doc Pdf ou en utilisant le moteur de recherche de chez FARNELL, puis par
internet avec le moteur de recherche GOOGLE).
Q3- Etablir les chronogrammes des signaux Vcout (broche 4 de U1=4046), Reset (broche 15
de U2= 4017), VQ1 (broche 2 de U2) et VQ5 (broche 1 de U2) (Sur le document réponse page
5).

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Q4- Calculer le rapport cyclique du signal VQ5, donner la raison de cette diminution.
Q5- Calculer la fréquence maximale et minimale de VQ5 (Se reporter au NOTA en début du
TP).
III- Etude de la fonction FP6 : conversion tension-Infrarouge
A partir de l’article « ensemble de transmission IR large bande « et des documents joints :
Q1- Enumérer en les commentant les différents procédés de modulation. Justifier le choix
retenu pour notre réalisation.
Q2- Etablir le lien en le justifiant entre le courant instantané traversant une diode, la puissance
émise, la portée maximale de la liaison et le rapport cyclique.
Q3- On suppose que la structure composée des deux transistors Q1 et Q2 est passante (V5 à
l’état haut), la tension Vd des diodes D4 et D5 sera supposée égale à 0,6V, et le VBE de
conduction des transistors à 0,7V. En déduire la loi de la maille passant par D4, D5, VBE de
Q1, R32. On supposera négligeable les courant Ib devant Ic. Calculer alors le courant passant
dans les diodes IR LD274. Vérifier la compatibilité de se courant avec les caractéristiques
vues au chapitre I « Questions préliminaires ».
Q4- A l’aide du logiciel de simulation vérifier le fonctionnement de la fonction FP6. On
placera un signal carré compatible avec les indications données (fréquence et rapport
cyclique). On ne se préoccupera pas de la modulation de fréquence.
Rem : On remplacera les diodes D1 à D3 par une résistance de 5 Ohms.
Faire une analyse paramétrique pour 3 valeurs de C30 (0,1pF 10pF 33pF et 100pF). En
déduire le rôle de C30.
Faire une analyse AC toujours en paramétrique avec les 3 valeurs de C30, et montrez l’intérêt
de C30 sur le diagramme de gain (BODE). Prendre de 1kHZ à 200MHz.
Modifier éventuellement certains composants pour respecter les caractéristiques vues au
chapitre I « Questions préliminaires ».

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Vb
+12V
R2
1
V2
12Vdc
Q1
Q2N2222
0
0
D2
D1N4148
D1
D1N4148
PARAMETERS:
x = 33pF
R3
5
Ve
+12V
C1
{x}
V1
TD =
TF =
PW =
PER =
V1 =
TR =
V2 =
AC =
Conversion U IR
R1
33k
Q2
Q2N2222
0
Vs
0
VR2

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DOCUMENT REPONSE NOM :
Réponse Q1
Fonction
(Nom,
structures
utilisées, type,
ordre)
FP1
FP2
FP3
FP4
Bande
passante pour
les filtres ou
fréquences de
coupure ou
de fonction-
nement
rôle
Vc out(t)
4046
5V
t
2 us
Vreset
( 4017)
t
2
VQ1(t)
4017
2
VQ5 (t)
4017
5V
t
2
V1(t)
4011
5V
t
400ms