Chapitre B.3.4.Introduction à la transmission de signaux non galvaniques : émetteurs, supports de transmission, récepteurs optoélectroniques I°) Signal non galvanique 1.1) Définition C’est un signal dont le support n’est pas électrique. Une transmission de signaux non galvaniques est assurée par la propagation d’une onde, émise par un émetteur, captée par un récepteur, avec un support de transmission. La plupart du temps, c’est une onde r r électromagnétique, formée d’un champ magnétique B et d’un champ électrique E perpendiculaire entre eux et à la direction de propagation. Une onde se caractérise par une longueur d’onde λ : λ = c . T m m.s-1 s c : célérité des ondes électromagnétiques : 300 000 km/s Ondes électromagnétiques: λ (m) 1.2) Intérêt Dans le cas général, ces transmissions permettent de relier deux dispositifs dont les potentiels continus sont très différents, et elles sont insensibles aux parasites. Dans le cas de l’optoélectronique, les signaux ne sont pas perturbés par: les lignes voisines, l’humidité, les champs électriques ou magnétiques parasites, ils sont moins atténués lors de leur transmission, et ces transmissions permettent de véhiculer un flot d’information plus important. II°) Composants de l’optoélectronique Photorésistance, photodiode, phototransistor, diode électroluminescente, ont leurs caractéristiques liées à certaines ondes électromagnétiques (U.V, lumière visible, I.R). 2.1) Etude d’un photocoupleur (optocoupleur) C’est un circuit intégré constitué par l’association dans un même boîtier d’une source lumineuse (diode électroluminescente) et d’un composant photosensible (phototransistor) isolés galvaniquement (électriquement). La del joue le rôle de l’émetteur, le phototransistor de récepteur. On étudiera le TIL 111 dont voici le brochage: Bernaud J. 1/3 Chapitre B.3.4.Introduction à la transmission de signaux non galvaniques : émetteurs, supports de transmission, récepteurs optoélectroniques 2.1.1) Caractéristique de l’émetteur Faire le montage suivant: voie 2 iF 1 kΩ vF ve 1Ω Visualiser à l’oscilloscope la courbe iF = f ( vF ), pour ce faire, il faudra s’affranchir de la mise à la terre du Générateur de Basses Fréquences et régler le signal vE à la fréquence de 1 kHz afin d’avoir ceci: ve (V) voie 1 10 . 1 t (ms) Dessiner cette caractéristique. Déterminer la tension de seuil et sa résistance dynamique. 2.1.2) Caractéristique du récepteur Faire le montage suivant: + A 5V iC voie 2 IF vCE vR 1 kΩ 1Ω voie 1 Visualiser à l’oscilloscope la courbe iC = f ( vCE ) pour IF = cste, pour cela, il faudra s’affranchir de la mise à la terre du G.B.F et régler le signal vR à la fréquence de 1 kHz afin d’avoir ceci: vR (V) 10 1 . t (ms) Dessiner cette caractéristique pour différentes valeurs de IF. Que pouvez-vous conclure? 2.1.3) Caractéristique de transfert IC = f ( IF ) pour VCE = cste Bernaud J. 2/3 Chapitre B.3.4.Introduction à la transmission de signaux non galvaniques : émetteurs, supports de transmission, récepteurs optoélectroniques Faire le montage suivant, relever point par point la caractéristique pour VCE = 5 et 10 V, en faisant varier VE de 0 à 5 V. + + A A IF VE VCE Déterminer le facteur de transfert k : k = IC / IF IC VR 1 kΩ 100 Ω 2.1.4) Droite de charge Pour le même montage avec le signal vE du 2.1.1) au lieu du générateur de tension continue réglable, tracer la droite de charge. Déterminer l’amplitude du signal d’entrée maximale à appliquer, pour ne pas saturer le signal de sortie (conditions de non saturation et zone de fonctionnement linéaire), déterminer alors les points de fonctionnement VFo, IFo, VCEo, ICEo. 2.2) Système de transmission par fibre optique Le principe de l’optocoupleur est ici étendu, la diode électroluminescente et le phototransistor ne sont plus dans un même boîtier, mais relier par une fibre optique qui guide la lumière. Effectuer le montage et tester la transmission d’un signal sinusoïdal en visualisant le signal aux bornes de la diode électroluminescente (émetteur) et du phototransistor (récepteur). 2.3) Emploi des composants optoélectroniques 2.3.1) Capteurs d’une information contenue dans un rayonnement - Dispositifs dans lesquels un éclairement supérieur ou inférieur à une limite déclenche un système à relais: - par coupure d’un faisceau lumineux (ouverture automatique de portes par ex.), - par la variation d’éclairement (détecteur de flamme ...). - Dispositifs transformant en permanence sous forme électrique l’information recueillie (lecteur de compact-disque). 2.3.2) Capteurs de l’énergie transportée par un rayonnement Photopile Bernaud J. 3/3