1ère GEN 2007-2008

1ère GEN 2007-2008
TP16.
FLEURIAULT Page 1 sur 5 747104169 2007/2008
TP n°16 :fonction amplification :
a
am mp pl li if fi ic ca at te eu ur r o op pé ér ra at ti io on nn ne el l
e
en n r ré ég gi im me e s sa at tu ur ré é
.
Buts du TP : on étudie le montage comparateur avec deux systèmes : une photorésistance (montage
allumeur de réverbère) et un moteur à courant continu. Pour chaque système, on utilise un montage
comparateur avec une LED en sortie pour indiquer :
 si la luminosité est suffisante pour le montage avec une photorésistance.
 si la vitesse du moteur est comprise entre deux bornes pour le moteur à courant continu.
1°) - . préambule utile aux deux montages.
Rappeler le fonctionnement de l’amplificateur opérationnel en régime saturé.
Rappeler les deux conditions pour qu’un montage à ampli op fonctionne en régime saturé.
A la suite de l’AO en régime saturé, on placera une diode électroluminescente (LED) :
Pour les LED utilisées (rouge ou verte), la tension de seuil (tension lorsque la LED éclaire) vaut 1,8 V.
Calculer la résistance R sachant qu’on désire un courant de I = 80 mA lorsque la LED éclaire.
2°) - .étude du montage avec une photorésistance.
étude de la photorésistance : la photorésistance est un composant
passif dont la résistance varie avec la luminosité.
On veut mesurer la résistance de la photorésistance dans 3 cas :
 obscurité.
 lumière ambiante.
 éclairage par une autre source de lumière (ampoule).
+
_s
E+ Vd
E- Vs
+
_
s
E+
V
d
E-
V
s
VD
I
R
E
I
U

1ère GEN 2007-2008
TP16.
FLEURIAULT Page 2 sur 5 747104169 2007/2008
On a effectué le montage suivant pour les trois situations décrites ci-dessus et on a obtenu les trois
courbes ci-dessous :
U (V)
0
3
6
9
12
15
18
I (mA) Obscurité
0
0.48
0.97
1.46
1.95
2.43
2.93
I (mA) Ambiance
0
1.45
2.9
4.4
5.7
7.25
8.65
I(mA) Eclairage
0
4.6
9.3
14.2
19.2
24.6
31
Déterminer la résistance de la photorésistance dans les trois cas.
L'allumeur de réverbère
E = 5 V
R1 = 3,3 k
E' = 6 V
Préparation :
 Montrer que V+ = E = 5 V et exprimer V- en fonction de R1, R2 et +15 V.
 Rappeler la condition pour avoir VS = + Vsat .
 Calculer alors la valeur de R2 qui permet le basculement de la tension de sortie Vs, en fonction
de R1 et de E.
 Dans quel cas la LED est-elle allumée ?
+
-
S
E
R1
R2
E' = 6 V
R
Vs
15 V

1ère GEN 2007-2008
TP16.
FLEURIAULT Page 3 sur 5 747104169 2007/2008
Expérience
 Faire le montage. Placer l'ampoule près de la photorésistance. L'alimenter sous 6 V.
 Quel est l'état de la LED ? Est-ce logique d'après vos résultats précédents (travail préliminaire et
étude de la photorésistance) ?
 Diminuer ensuite E' jusqu'à obtenir le changement d'état de la DEL. Déconnecter alors la
résistance R1 et l’ampli op et, sans rien changer d'autre, mesurer la résistance R2 à l'ohmmètre.
Comparer avec la théorie. Conclure.
 Commenter l'utilité d'un tel montage.
3°) - étude du montage comparateur à AO pour visualiser la vitesse de rotation d’un
moteur à courant continu.
On utilise un moteur à courant continu tel que celui de la photo ci-dessous :
Avant quoi que ce soit, les bornes inducteur du moteur doivent être alimentées par un courant continu
Iex = 1 A (bornes inducteur) et ce courant doit rester présent tout au long de la manipulation. On
commencera donc par placer un courant de Iex = 1 A en utilisant la limitation de courant d’une
alimentation continue.
Ce moteur doit ensuite être alimenté par une tension continue U de 0 à 25 V (bornes induit) et la vitesse
du moteur est à peu près proportionnelle à U.
On mesure la vitesse du moteur à l’aide des bornes AT : on obtient sur ces bornes une tension sinusoïdale
dont la fréquence et l’amplitude varient linéairement avec la vitesse .
Câbler le moteur et visualiser la tension VAT sortant des bornes AT pour U = 8 V.
Relever l’amplitude et la fréquence de VAT pour les valeurs de U suivantes :
U
0 V
15 V
U1 = V
20 V
U2 = V
25 V
f de VAT en Hz
133
200
amplitude
En fait, la vitesse est définie par :  = f / 8 si on exprime  en tours / sec.
Donner la formule reliant  à f si on veut exprimer  en tours / min.
Que vaut la fréquence f si on veut  = 1 = 1000 tr/min et  = 2 = 1500 tr/min
Rappeler les 2 valeurs de U (notées U1 et U2) qui correspondent à 1 = 1000 et 2 = 1500 tr/min.

1ère GEN 2007-2008
TP16.
FLEURIAULT Page 4 sur 5 747104169 2007/2008
On veut récupérer une tension continue qui corresponde à l’amplitude de VAT. On propose le montage
suivant :
On obtient une tension de sortie uR(t)
D est une diode 1N4148 et les valeurs de R et C sont : R = 470 k et C = 1 F.
Effectuer le montage et visualiser les courbes VAT(t) et uR(t) pour une valeur de U de 20 V.
Montage avec des amplificateurs opérationnels en fonctionnement comparateur : on voudrait obtenir une
indication de la vitesse du moteur à l’aide de montages à AO et de diodes électroluminescentes.
On veut :
 que la diode verte soit allumée si la vitesse  du moteur
est inférieure à 1000 tr/min.
 qu’aucune diode ne soit allumée si la vitesse  du moteur
est entre 1000 tr/min et 1500 tr/min.
 que la diode rouge soit allumée si la vitesse  du moteur
est supérieure à 1500 tr/min.
On propose le montage de la page suivante :
On donne le brochage du TL082 qui comporte
deux ampli op :
R
uR
R1
rouge
R2 AO n°2
U2 R
R3
U1 uR verte
AO n°1
VAT
+
-
S
+
-
S
15V

1ère GEN 2007-2008
TP16.
FLEURIAULT Page 5 sur 5 747104169 2007/2008
uR est la tension de sortie du montage précédent et U1, U2 sont les deux tensions correspondant à des
vitesses du moteur 1 = 1000 tr/min et 2 = 1500 tr/min.
Montrer, à l’aide de la formule du diviseur de tension, que :
o U1 =
15
321
3
 RRR R
o U2 =
15
321
23  RRR RR
Sachant que R1 = 10 k, et connaissant les valeurs de U1 et U2, calculer les valeurs de R2 et de R3.
Montrer que les valeurs R3 = 820  et R2 = 470  répondent à peu près au problème.
Remplir le tableau théorique suivant :
valeur de 
valeur de U
sortie de
l’AO n°1
sortie de
l’AO n°2
état de la
diode verte
état de la
diode rouge
 < 1000 tr/min
U <
1000 <  < 1500
<U<
 > 1500 tr/min
U>
En déduire que ce montage répond bien au problème posé.
Effectuer ce montage en commençant par placer Iex = 1 A comme indiqué au début.
Augmenter progressivement U de 0 à 25 V pour que la vitesse augmente.
Observer l’état des diodes. Noter les valeurs des seuils de basculement des diodes. Comparer avec ce qui
est attendu