Soutenance mémoire
Les circuits non linéaires
Constitution et fonctionnement :
On schématise un triac par un thyristor classique dans lequel seraient diffusées deux zones de type N, l’une dans la couche d’anode, l’autre dans la couche de commande. Deux électrodes métalliques placées sur les zones (P1 -N 4) est (P2 -N2) portant le nom d’anodes, la troisième placée sur la zone (P 2 -N 3) est appelée gâchette. L’ensemble serait alors assimilé à deux thyristors montés en parallèle inverse. Ces deux thyristors sont (P1 N1 P2 N2) et (P2 N1 P1 N4) Cette analogie ne peut être prolongée car si la gâchette du premier est bien connectée à la couche de commande, il n’en est pas de même pour le second. Une fois enclenché par une impulsion sur la gâchette, le triac laisse passer le courant tant que celui-ci est supérieur à un seuil appelé courant de maintien. Notons alors que de par sa structure, le triac s’utilise pour le contrôle du passage des deux alternances d’un courant alternatif contrairement au thyristor qui ne conduit que pendant une seule alternance [5] Quand la tension sur les anodes A1A2 est positive (polarisation directe), le thyristor Th1 est en direct, une impulsion sur la gâchette permet son amorçage (thyristor classique), et quand VA2A1 négative (polarisation inverse), le thyristor Th2 est en direct, la jonction N1 P1 jouant le rôle de jonction de commande (elle seule est polarisée en inverse). Une impulsion négative sur la gâchette permet une injection d’électrons dans la région P2, ces électrons deviennent alors minoritaires et sont accélérés par le champ interne dans la région N1. Le dopage de la région N1 est augmenté et la tenue en inverse de la jonction N1 P1 diminuée.
On aboutit alors à un claquage. I.3.3. Déclenchement d’un triac Le déclenchement du triac s’effectue via la connexion de commande appelée Gâchette (G). Il y a quatre quadrants où modes dans lesquels le triac peut être utilisé et qui correspondent aux différentes polarités des courants et tensions auxquels peut être soumis le triac au travers de ses trois électrodes de commande. Le triac s’amorce quand la tension entre les anodes A1 et A2 dépasse une certaine valeur appelée tension d’amorçage. Cette tension est fortement réduite quand une tension est appliquée sur la gâchette, et cela quel que soit la polarité de la tension appliquée entre A1 et A2, et quel que soit la polarité de la tension appliquée sur la gâchette. C’est précisément grâce à cette caractéristique que le triac peut être utilisé en alternatif. L’état passant du triac persiste tant que le courant circulant entre les anodes A1 et A2 ne descend pas en dessous d’une certaine limite appelée courant de maintien ou courant hypostatique.[5] Notons que dès que le triac s’amorce, le courant qui le traverse ne dépend plus du signal appliqué sur la gâchette. Notons que La sensibilité du triac dépend parfois du quadrant dans lequel on le fait fonctionner.
Le fonctionnement de 4011 Le fonctionnement du CD 4011est très simple car il est basé sur le fonctionnement des portes NAND à comprendre si nous comprenons les opérations des portes NAND. Les portes NAND N1 … .N4 du CD 4011 sont câblées indépendamment. Nous présentons dans ce qui suit le CD4011 utilisé dans un montage électronique. Considérez ces deux portes comme portes dans le CD 4011 IC et nous n’utilisons que deux portes NAND. Ce circuit a été câblé comme un indicateur de porte ouverte qui indique l’ouverture de la porte en utilisant l’ampoule qui a été connecté aux broches de sortie des portes. Ici, dans ce circuit, les broches d’entrée sont connectées directement à la tension d’alimentation comme indiqué sur le diagramme. Lorsque la porte est fermée, l’interrupteur à bouton-poussoir applique la logique 1 à l’entrée de la porte logique. La sortie obtenue est donc à un état bas. Si la porte était ouverte, un 0 logique est appliquée à l’entrée de la porte la sortie passe à un état haut. L’ampoule s’allume pour indiquer que la porte n’est pas correctement fermée.
Analyse du circuit
Notre travail consiste donc à étudier et à réaliser pratiquement un montage à usage domestique et permettant d’enjoliver notre intérieur il s’agit en fait d’une enceinte d’ambiance qui n’est rien d’autre qu’un feu de cheminée électronique. En examinant notre schéma électrique on remarque à première vu que les circuits de puissance fonctionne à partir de 220 volts pour la partie relatif au pilotage nous avons besoin d’une basse tension. A la sortie de l’alimentation stabilisée on obtient une tension régulée et continue égale à 10 volts, le rôle du condensateur C1 de filtrage effectue aussi un premier lissage, et C2 effectue un filtrage complémentaire alors que C3 est une capacité de découplage. A la sortie du pont, on obtient un signal doublement redressé et donc des demi sinusoïde de fréquence égale à 100Hz ce qui était prévisible vu que la fréquence du secteur est de 50Hz après redressement double alternance celle-ci doublera et sera égale à 100Hz. Tant que la tension aux bornes de T1 est inférieure à 0.6Volts correspondant à environ 5% de la période de 10ms (T=1/f=1:100=0.01s=10ms), le transistor T1 (BC546) est bloqué et T2 (BC 546) est alors saturé. On peut donc constater à première vue qu’au voisinage de la valeur « 0 » de la tension sinusoïdal, la tension prélevé au collecteur de T2 est nul pendant une brève durée de l’ordre de 0.5ms. Le restant de la période ce même potentiel est de 10volts vu que T2 est bloqué et T1 est alors saturé.
Commande du Triac Examinons le potentiel « V » existant sur e- du comparateur IC2, sa sortie passera à l’état haut à chaque moment que la dent de scie atteint une valeur supérieure à » V ». Ainsi le front montant recueillie sur la sortie du trigger de schmitt de IC3 est dérivé par le dérivateur formé par C5, R10, ou à sa sortie apparait un bref état haut par l’intermédiaire des portes NAND I et II. Cette brève impulsion sera alors transmise à la base du transistor T4 qui se sature momentanément. Il en résulte alors un courant qui circule de la cathode vers la gâchette du triac qui s’amorce aussitôt et le filament de la lampe chauffe, son alimentation s’arrêtera lorsque le potentiel sinusoïdal passe par zéro. L’intensité lumineuse de l’ampoule dépend de la valeur de la tension appliquée sur e- de IC2. Considérons maintenant le compteur CD 4060. Ce dernier comporte en fait 14 étages binaires montés en cascade, il comporte aussi un oscillateur dont la période des signaux générés peut être déterminée par : 𝑇=2.2(𝑅5+𝐴1)𝐶6
Une Position intermédiaire du curseur nous permettrait d’avoir une période égale approximativement à 13ms que nous pouvons visualiser sur la sortie C du compteur. La période du créneau en amont de Q6notée Q5 est alors de 13×25 ~500ms et les sorties binaires Q6, Q7, Q8 et Q9 qui sont-elles placées en aval évoluent à ce rythme. Le potentiel au point X qui est au regroupement des résistances pour une position p qui varie de 0 à 15 se détermine par : 𝑈=𝑃15..10 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑠 (III.6) La tension U est alors appliquée à la base de T3 qui fonctionne en tant que collecteur commun. L’intensité de l’éclairage de l’ampoule vacillera d’une intensité maximale vers une intensité minimale et ceci périodiquement avec une période de 0.5X16=8secondes. Donc ce serait périodique. Afin d’éviter cette périodicité et obtenir une variation aléatoire de l’intensité de l’éclairage on inverse la règle du placement des résistances R/2R/4R/8R en raison direct des poids binaires de sortie Q6, à Q9 et la variation du potentiel U a l’air d’être une variation aléatoire. Après avoir détaillé l’analyse de notre circuit, nous présentons dans ce qui suit les différents résultats de mesure et de simulation que nous avons obtenu soit directement sur plaque ou avec le logiciel ISIS.
C O N C L U S I O N G E N E R A L E
Notre travail nous a permis d’étudier et de réaliser pratiquement une enceinte lumineuse qui est en fait un feu de cheminée virtuel. Nous avons alors pu présenter dans un premier temps les différents étages constituant ce feu virtuel permettant d’engendrer une atmosphère sereine Cette étude bien que simple et non exhaustive, nous a été extrêmement bénéfique. En effet, elle nous a permis de compléter notre formation. En effet au cours de ce mémoire, nous avons beaucoup appris, nous avons ainsi pu étudier différents montages numériques, et nous familiariser avec différents composants on citera entre autre, les portes logiques, astables, les compteurs, Trigger de schmitt, amplificateurs opérationnels, comparateurs, triacetc… Pour finir ce type de montage trouve son utilisation à l’intérieur des maisons, il permet ainsi de créer une ambiance chaleureuse procurée par les vacillations d’une flamme autour de quelques, permettant ainsi de se relaxer procurent une atmosphère sereine même en été…
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Table des matières
Introduction général
Chapitre I : le Fonctionnement en commutation Application aux transistors Bipolaires et aux comparateurs Aa base d’AOP
I.1. Les diodes
I.1.1. Définition
I.2.2. Diode idéale
I.2.3. Diode parfaite
I.1.4. Diode réelle
I.1.4.1. Sens passant et sens bloqué ou non passant
I.1.5. Caractéristique IDS-VDS de la diode
I.2. Les transistors
I.2.1. Définition
I.2.2. Schéma électrique
I .2.3. Régimes de fonctionnements
I.2.3.1.Régime de saturation ou de blocage (transistor en commutation)
I .2.3.2. Régime linéaire
I .2.3.3. Domaines d’utilisation du transistor
I.3.Le triac
I.3.1. Définition
I.3.2. Constitution et fonctionnement :
I.3.3. Déclenchement d’un triac
I.3.4. Domaine d’utilisation
I .3.5. Choix des triacs
Chapitre II : les circuits numériques
II.1.Les portes logiques
II .1.1. Inverseur
II .1.2. Porte AND
II.1.3. Porte NAND
II .1.4. Porte OR
II .1.5. Porte NOR :
II .1.6. Porte XOR:
II .1.7. Porte NXOR
II .2.Les bascules
II .2.1. Bascules R-S
II .2.1.1. Principe de fonctionnement
II .2.2. La bascule D
II .2.3. Bascule JK
II.3.Le compteur
II .3.1. Compteur asynchrone
II .3.2.Compteur synchrone
II.4. CD4060
II.4.1. Le fonctionnement du CD4060
II.5. CD4011 :
II.5.1. Le fonctionnement de 4011
II.6.Le comparateur
II .6.1. Définition
II .6.1.1. Les circuits linéaires
II .6.1.2. Les circuits non linéaires
II.6.2. Le fonctionnement en comparateur
II .6.3. Comparateur à amplificateur opérationnel
II.7. Trigger Schmitt
II.7.1. Définition
Conclusion :
Chapitre III : Analyse du circuit et résultats
III.1.Analyse du circuit
III.1.1. Dans un second temps nous allons expliquer comment nous avons pu générer des dents de scie
III.1.2. Comparateur de tension
III.1.3. Commande du Triac
III.2 .Résultats et interprétations
III.2.1. Redressement double alternance
III.2.2. Comparateur lm741
III.2.3. trigger de schmitt
III.2.4. le compteur CD4060
III.3. Nomenclature des composants
III.4. La réalisation pratique
C O N C L U S I O N G E N E R A L E
B I B L I O G R A P H I E
Annexe 1
Annexe 2
Annexe 3
Annexe 4
Annexe 5
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