Activité Lampe Rechargeable

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I. Présentation du Système
1. Fonctionnement
Cette Lampe Rechargeable est un système compact
permettant d’obtenir une source lumineuse à partir d’une
batterie. Sa particularité est que cette batterie peut
être rechargée grâce à une manivelle. Elle est donc
Totalement Autonome.
Son bouton unique permet 4 modes de fonctionnement :
• Mode Lumineux Faible (demi puissance)
• Mode Lumineux Fort (pleine puissance)
• Mode intermittent
• Mode Eteint.
2. Structure
Voici le Schéma de Base pour allumer une Lampe :
Une batterie fournie l’énergie
L’interrupteur permet d’allumer ou Éteindre la Diode.
Voici le Schéma avec un Circuit de Gestion d’Allumage :
L’interrupteur est commandé par un circuit Spécial :
Intermittent lent (clignotement)
Intermittent rapide (Tellement rapide que l’œil ne voit qu’une luminosité moyenne)
Totalement allumé
Ou éteint.
Ce circuit est lui-même alimenté par la batterie.
Puiss
ance de la Lampe (LED)
: 0,5 W
Portée Lumineuse : 30 m
Autonomie : 10 mn de Lumière pour
1 mn de recharge

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Voici le Schéma avec un Circuit de Gestion d’Allumage ET Système de Rechargement :
C’est le Schéma Complet de notre Lampe Rechargeable.
• On Tourne la Manivelle.
• Un Train d’Engrenages augmente la vitesse.
• L’Alternateur produit de l’Énergie Electrique à partir de l’Énergie Mécanique Fournie.
• L’Alternateur crée une tension alternative qu’il faut transformer en tension continue :
C’est le rôle du Redresseur.
II. Objectifs de l’Activité
Cette Lampe est un très bon exemple de Gestion d’énergie : L’énergie entre sous forme
Mécanique, se transforme en Électricité puis enfin en Lumière.
Tous les éléments seront très détaillés en 1
ère
et en terminale.
Nous n’allons pas étudier le Circuit de Gestion de l’Allumage de la lampe car il est inaccessible. Ce
n’est pas Grave. Si vous avez fait l’activité « Commande Moteur CC », vous devinez que ce circuit
commande la lampe en faisant varier la fréquence et le rapport cyclique d’un signal carré.
Nous allons donc étudier :
• L’intérêt de multiplier la vitesse (Engrenages) pour que l’Alternateur fonctionne.
• La forme de la tension électrique créée par l’Alternateur.
• L’intérêt du Redresseur (pont de diodes) pour charger la Batterie.

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III. Modifications du Système
Afin de vous aider à effectuer des mesures électriques, Vous disposez d’une lampe ouverte sur
laquelle sont soudés quelques fils.
Attention : Les soudures sont fragiles. Manipulez la lampe avec précaution.
Voici un schéma indiquant la position des fils :
• Les 3 Fils BLANCS ne DOIVENT PAS se toucher. C’est par ces 3 Fils que l’Énergie
Électrique sort de l’Alternateur.
• Les 2 Fils ROUGES peuvent être reliés. Cela connectera le + de la Batterie au circuit.
• Les 2 Fils BLEUS peuvent être reliés. Cela connectera le + de la Diode au circuit.
• Les 2 Fils MARRONS peuvent être reliés. Cela connectera le - de la Diode au circuit.
Remarquez que l’UN des Fils MARRONS est relié au – de la Batterie (celui qui ne va pas
vers la diode).

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IV. Etude du Train d’Engrenage
1. Comportement de l’Alternateur
Mesurer à l’oscilloscope la tension entre 2 fils blancs (sortie alternateur).
Tourner la manivelle tranquillement et augmenter progressivement votre vitesse.
Vous remarquez peut-être que la tension a une limite maximale : Il y a un composant caché qui
bloque la tension à 10 volts. Ne tournez donc pas trop vite.
Quelle est la forme de cette Tension fournie par
l’Alternateur (avant d’atteindre 10 volts) ?
LA TENSION :
LA FRÉQUENCE :
Cette Forme de Tension est typique pour un Alternateur.
On voit donc que la tension est Proportionnelle à la Vitesse. Donc :
On voit aussi que la Fréquence est Proportionnelle à la Vitesse. Donc :
On a U en Volt, N en tour/min et F en Hz.
Quelle est l’unité de K
T
?...................................
Quelle est l’unité de K
F
?...................................
Ces 2 coefficients K
T
et K
F
sont différents. Ils n’ont même pas la même unité. A l’aide d’un
tachymètre et d’un voltmètre, j’ai pu mesurer la tension U à une vitesse N donnée. J’ai donc
trouvé le Coefficient K
T
= 290 tr/min/V
Pour charger la batterie de 3,6 Volts, l’alternateur doit au
moins fournir 3,6 volts. Quelle doit être la vitesse minimale N
de l’alternateur pour développer ces 3,6 volts ?
□
Monte
□ Diminue
□ Reste constante
□ Monte
□ Diminue
□ Reste constante
N
=K
T
.U
N
=K
F
.F
□
Constante
□ Type Carré
□ Type Triangle
□ Type Sinusoïdal
N
mini
= …………………

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Seriez-vous capable avec vos petites mains de faire tourner un
objet à cette vitesse ?
Voilà pourquoi on place un Train d’Engrenage AVANT l’Alternateur.
2. Train d’engrenage
On appelle train d’engrenage, une cascade de roues dentées qui ont pour objectif de modifier la
vitesse de rotation.
Faites tourner la manivelle lentement.
Par rapport à la Manivelle, la Cloche tourne :
Donc Le train d’engrenage :
C’est pourquoi on l’appelle Multiplicateur. On les rencontre
quasiment toujours avant un alternateur. Par exemple sur
cette éolienne la boite de vitesse est un multiplicateur car
les pales ne tournent pas très vite par rapport au besoin de
l’alternateur.
A l’inverse, après un moteur électrique qui tourne vite
(généralement 1500, 3000 tr/min ou plus), on place un
Réducteur à engrenage.
Voici représenté notre train d’engrenage :
Ce Train se compose de 3 Engrenages.
Un Engrenage est un ensemble de 2 cylindres dentés qui
s’entraînent grâce aux dents en contact.
Pour un engrenage, j’appellerai « Un Pignon » le petit
cylindre et « Une Roue » le grand.
□
OUI
□ NON
□
Aussi Vite
□ Plus Vite
□ Moins Vite
□
Augmente la Vitesse
□ Diminue la Vitesse