TP8 I - ENT Moodle du Lycée du Hainaut

TP8
Etude d'une photorésistance
Réalisation d'un montage détecteur d'éclairement
Objectifs :
Matériel :
numérique, mesurer un courant par mesure directe à l'ampèremètre numérique.
ˆ Mettre en oeuvre une fonction de base de l'électronique réalisée par un bloc dont
la structure ne fait pas l'objet d'une étude spécique.
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ˆ Etudier la caractéristique d'un dipôle quelconque.
ˆ Mettre en oeuvre un capteur dans un dispositif expérimental.
ˆ Mesures et savoir-faire : mesurer une tension par mesure directe au voltmètre
alimentation continue stabilisée,
photorésistance
LED rouge
divers résistances
Amplicateur Opérationnel TL081
Voltmètre et ampèremètre numériques
Les capteurs de lumières (ou photocapteurs) sont des composants électroniques qui convertissent un signal lumineux en signal électrique.
Les trois principaux capteurs de lumière sont :
ˆ La photorésistance
ˆ La photodiode
ˆ Le phototransistor
Les photocapteurs ont des applications très diverses : télécommande de téléviseur, capteurs CCD dans les caméscopes et appareils photos
numériques, détecteurs de lumières...
Pour utiliser un photocapteur, il est nécessaire de connaître la variation d'une grandeur physique, caractéristique du photocapteur, en fonction
de l'éclairement.
I-
Caractéristiques d'une photorésistance en fonction de l'éclairement
Ci-dessous est représenté une photorésistance ainsi que son symbole électrique :
On souhaite déterminer les caractéristiques (U=f(I)) de la photorésistance à la lumière de la pièce puis lorsque la pièce est éteinte.
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Réaliser le schéma du montage et le réaliser (sur la plus petite plaquette de la boite) (N'oubliez pas d'ajouter le voltmètre et l'ampèremètre
pour les mesures !).
Réaliser les caractéristiques (sur excel) et analyser les courbes obtenues.
Imprimer les caractéristiques et l'ajustement réalisé.
Quelle grandeur électrique caractéristique de la photorésistance varie en fonction de l'éclairement ?
Comment varie cette grandeur lorsque l'éclairement augmente ?
Dénir une photorésistance.
II-
Réalisation du capteur d'éclairement
Ce montage est constitué de deux parties que l'on réalise séparément : un diviseur de tension et un comparateur.
II.1
Le diviseur de tension
Placez la photorésistance entre les points A et D de la plaquette et une résistance R = 1 kΩ entre les points H et M.
Reliez le point B à l'entrée +15 V de l'alimentation ± 15 V fournie.
Reliez la masse M de la plaquette à la masse de l'alimentation ± 15 V .
Faire le schéma de cette partie de montage en indiquant sur le schéma la tension U aux bornes de R, la tension U = 15 V entre la masse
et le point B.
Mesurez la tension U lorsque la pièce est allumée puis lorsque la pièce est éteinte.
On montre que le montage réalisé est un diviseur de tension. On a alors :
R
R
UR =
R
U
R + Rphotores
Vériez que vous retrouvez par le calcul les tensions déterminées expérimentalement.
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II.2
Le montage comparateur
Le montage comparateur utilise un Amplicateur Opérationnel. C'est le composant placé au centre de la plaquette. Ce composant doit être
alimenté en ±15 V
Alimentez le composant via la plaquette (en haut à droite) à l'aide des 3 ls colorés fournis et de la petite alimentation ± 15 V . Allumez
l'alimentation.
Réalisez le montage suivant avec U = 3 V :
2
Mesurez la tension en sortie pour U > U puis pour U < U .
Précisez comment ce montage permet de comparer les deux tensions.
Remplacez le voltmètre en sortie par la diode rouge en série avec une résistance de protection R = 680 Ω et observez l'allumage de la diode
1
2
1
2
pour U1 > U2 puis pour U1 < U2 . Notez vos observations.
II.3
Montage complet du détecteur d'éclairement
Placez un potentiomètre entre les points I, M et E de la plaquette.
Reliez le point G à la sortie +15 V de la petite alimentation.
Observez la tension E au voltmètre.
+
+
A quelle valeur faut-il régler E + (à l'aide du potentiomètre) pour que la diode s'allume lorsque l'on éteint la lumière de la pièce.
Réglez E à la tension souhaitée à l'aide du potentiomètre.
Vériez que votre montage fonctionne.
+
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Quelles pourraient-être les applications de ce montage ?
Pour info, voici le schéma du montage complet :
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