TP 2 - MESURE DE LA VITESSE DE ROTATION D`UN MOTEUR

IUT BELFORT MONTBELIARD
Dpt MESURES PHYSIQUES
TP EEA 2ème ANNEE
TP 2 - MESURE DE LA VITESSE DE ROTATION D’UN MOTEUR
LES ETUDIANTS N’AYANT PAS REALISE LA PREPARATION NE SERONT PAS ADMIS EN TP
I – LE MOTEUR
Le moteur est alimenté par une tension continue réglable entre 0 et 10 V.
Le moteur est muni d’un réducteur de vitesse (engrenage).
L’axe de rotation après réduction de vitesse est muni d’une roue dentée comportant k = 12
secteurs transparents.
1°/ Préparation :
La vitesse de rotation du moteur est notée Ω en rad/s, et N en tours/s.
Quelle est la relation entre N et Ω ?
2°/ Manipulation :
Alimenter le moteur et vérifier que la vitesse de rotation varie en fonction de la
tension d’alimentation.
Justifier physiquement ce phénomène.
Noter la tension Ud pour laquelle le moteur démarre.
II – OPTOCOUPLEUR
+5V
Un optocoupleur à
fourche est placé sur
le passage de la roue
dentée.
+5V
v(t)
1°/ Préparation
Secteur opaque entre led et phototransistor :
Quel est l’état du phototransistor ?
Quelle est la tension v ?
Secteur transparent entre led et phototransistor :
Quel est l’état du phototransistor ?
Quelle est la tension v ?
2°/ Manipulation
a) Amener manuellement un secteur opaque entre la led et le phototransistor.
Vérifier l’état du phototransistor en visualisant v à l’oscilloscope et en mesurant v au
voltmètre.
b) Amener manuellement un secteur transparent entre la led et le phototransistor.
Vérifier l’état du phototransistor en visualisant v à l’oscilloscope et en mesurant v au
voltmètre.
c) Alimenter le moteur à l’aide d’une tension de commande u = 5 V .
Relever le chronogramme de v(t), mesurer sa période T et en déduire sa fréquence
f. Donner la relation entre la fréquence mesurée et la vitesse de rotation N en
tours/s ?
d) Mesurer Tmax et Tmin observables en fonction de la tension d’alimentation du
moteur et noter la tension d’alimentation du moteur correspondante.
III – CONVERSION FREQUENCE-TENSION
1°/ Monostable
a) Définition :
Un monostable est un circuit qui déclenche une impulsion de durée tw fixe prédéfinie
sur le front montant (ou descendant) du signal d’entrée.
e
Monostable
s
tw
b) Circuit utilisé
Le monostable est réalisé à partir d’un circuit intégré timer NE555
(voir annexe ou voir www.farnell.com et télécharger la fiche technique pdf du
NE555)
c) Manipulation
On choisit de réaliser une impulsion de durée tw = 0,9 Tmin.
Justifier ce choix.
Déterminer les composants qui conviennent.
Câbler le montage et vérifier son bon fonctionnement, mesurer tw.
GBF – Rect –
0-5V
T = Tmin
Résistance de
quelques
Ohms pour
s(t)
tw
Remplacer le GBF par le signal v(t) provenant de l’optocoupleur.
Relever les chronogrammes de v(t), s(t) en concordance de temps pour une tension
d’alimentation du moteur de U = Ud, U = 5V et U = 10 V. Mesurer dans chacun des
cas la valeur moyenne Smoy de s(t) (voltmètre à aiguille en DC).
2°/ Moyenneur
a) Dessiner l’allure du spectre de s(t) pour U = 5 V.
b) Quel circuit permet de conserver seulement la raie à la fréquence nulle dans ce
spectre ?
c) Câbler ce circuit et vérifier son bon fonctionnement. (remarquer le compromis à
réaliser entre temps de réponse de la chaîne de mesure et efficacité du
moyenneur).
Remarque : l’ensemble monostable + moyenneur constitue un convertisseur
fréquence-tension.
IV – CARACTERISTIQUES DE LA CHAINE DE MESURE
1°/ Tracer la caractéristique Smoy(f) du convertisseur fréquence tension.
2°/ Tracer la caractéristique N(Smoy) de la chaîne de mesure. (Cf II 2°/ c) pour
l’étalonnage).
3°/ Tracer la caractéristique N(U) du moteur.
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TP EEA 2ème ANNEE
Prendre connaissance du sujet avant la séance
HACHEUR SERIE - TP1
I – GENERATEUR D’IMPULSIONS
Réglage amplitude
Imp 0 – 2 V (bouton sorti)
Imp 2 – 5 V (bouton enfoncé)
Rap cycl 0 à 1 (bouton sorti)
Rap cycl 1 à 0 (bouton enfoncé)
Impulsion positive
LED
mauvais
réglage
Impulsion négative
Réglage
fréquence
Réglage durée
impulsion
Procédure de réglage de la fréquence et de la durée (largeur) de l’impulsion :
a) Mettre le bouton width (largeur) sur la position
(rap cycl 0,5)
b) Régler la fréquence (bouton fréquency) en mesurant la période à l’oscilloscope)
c) Tourner le bouton width sur la droite (gamme 0,2 µs) puis augmenter la durée pour
l’amener à la valeur voulue.
Attention :
Quand la led clignote, la durée de l’impulsion > période !! => mauvais réglage
Régler le générateur d’impulsion pour qu’il délivre le signal suivant :
-
Etat haut 5 V
Etat bas 0 V
Fréquence 2 kHz
Rapport cyclique α = 1/3
Définition :
Rapport Cyclique = durée état haut / période
(Sans dimension)
II – RAPPEL : TRANSISTOR EN COMMUTATION
Vcc = 5 V
Transistor : BUZ71A
MOSFET Canal n
Fréq 2 kHz
Rapport
cyclique 1/3
u
V
Ampoule 6 V, 3W ou 6W
alimentée en 5 V
D
Générateur
d’impulsions
Rg
G
S
Résistance Rg = 330 Ω
vDS
Voltmètre en DC
e
1°/ Chronogrammes
Pour un rapport cyclique α = 1/3, relever les chronogrammes de e(t), vDS(t) en
concordance de temps sur papier mm.
Relever également u(t) : Pour cela il faut isoler la masse de l’oscilloscope de la terre
et observer – vDS et –u.
2°/ Influence du rapport cyclique
DC.
Mesurer la valeur moyenne de u(t) à l’oscilloscope ou en utilisant un voltmètre en
Tracer la courbe Umoy en fonction de α.
II – MODULATION DE LARGEUR D’IMPULSION
GBF triangle
0-10V
2 kHz
r(t)
E = 3,33 V
s(t)
1°/ Chronogrammes
Relever les chronogrammes de r(t) et E sur un même graphique et s(t) en
concordance de temps.
Observer l’influence de E sur le rapport cyclique α de s(t).
Quelle est la relation entre α et E.
2°/ Hacheur
L’ensemble MLI + transistor en commutation constitue un hacheur série.
Relier les deux montages précédemment réalisés et observer l’influence de E sur la
tension aux bornes de l’ampoule.
III – HACHEUR SUR CHARGE INDUCTIVE
Vcc = 12 V
Ri
u
uL
GBF triangle
0-10V
2 kHz
Rg
r(t)
E = 3,33 V
D
vDS
S
e(t)
L’ampoule est remplacée par une résistance R en série avec une bobine L.
Le rapport cyclique est réglé par l’intermédiaire de E à une valeur de 1/3.
Relever les chronogrammes de e, Ri, uL , u et vDS en concordance de temps.
Expliquer l’apparition de pics sur uL et vDS .
IV – HACHEUR SERIE SUR CHARGE R, L, E
Réglage de vitesse d’un moteur à courant continu
Vcc = 12 V
Petite résistance R permettant de
visualiser une tension Ri ayant
même forme d’onde que i.
Attention à la masse de
l’oscilloscope
Ri
M
GBF triangle
0-10V
2 kHz
Rg
r(t)
E = 3,33 V
e(t)
u
D
S
vDS
La charge R, L est remplacée par un moteur à courant continu 12 V.
Le rapport cyclique est réglé par l’intermédiaire de E à une valeur de 1/3.
Relever les chronogrammes de e, u, vDS et Ri en concordance de temps.
En faisant varier E, faire varier le rapport cyclique et tracer la courbe Umoy(α) et
Umoy(E).
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Prendre connaissance du sujet avant la séance
TP 4 - SUIVI DE PISTE
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Prendre connaissance du sujet avant la séance
TP 3 - Première partie : SUIVI DE PISTE
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TP EEA 2ème ANNEE
TP 5 – PRINCIPE D’UN CAN
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