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Mesure différentielle de lumière Groupes Scientifiques d'Arras Lemaire p octobre 2002.

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1 Mesure différentielle de lumière Groupes Scientifiques d'Arras Lemaire p octobre 2002

2 Introduction n Pour acquérir la rotation axiale d une (mini)fusée expérimentale lors de la phase ascendante, il y a plusieurs moyens n Le moyen optique consiste à deux (ou trois) capteurs de lumière répartis sur les 360° de la circonférence & la lumière du jour non diffuse (couchant ou levant de préférence) n Ici les deux montages présentés utilisent deux capteurs et donnent en sortie une tension qui est fonction de langle

3 Sommaire n Rappels n Photo résistance n Pont diviseur n Montage no 1 n Inconvénient n Transistor n Amplificateur n Montage no 2 n Pratique n Conclusions

4 tension n Une Force Electro Motrice (ou Tension) crée un courant dans un circuit

5 résistance n La résistance est la propriété de sopposer au passage du courant n Loi d Ohm n Intensité (ou courant) = Tension / Résistance n Tension en Volt (V), Intensité en Ampères (A), Résistance en Ohm

6 parallèle n Le branchement de deux résistances en // donne : n i1=u/R1 i2=u/R2 n i = i1+i2 i=u/R n 1/R = 1/R1 + 1/R2 n R = R1//R2 = R1 R2 / (R1+R2)

7 série n Le branchement de deux résistances en série donne : n u1=R1 i u2=R2 i n u=u1+u2 u=R i n u=(R1+R2) i n R=R1+R2 n u2/u = R2 / (R1+R2) = 1 / (1 + (R1/R2))

8 Photo résistance n ou L D R (Light Decrease Résistor) n Composant muni dune fenêtre n dont la résistance diminue avec lintensité lumineuse captée n l intensité du courant augmente donc

9 Valeur n mesurée avec un multimètre en mode ohmètre n Face au soleil de 50 à 100 ohms n Opposé au soleil de 200 à 300 ohms n A l intérieur de quelques kiloohms n Recouverte de quelques centaines de kiloohms OHMETRE

10 Pont diviseur n Construit avec deux résistances n La tension de sortie augmente avec la résistance du bas qui augmente n La tension de sortie diminue avec la résistance du haut qui augmente

11 Montage de mesure n Construit avec deux photorésistances n Cela donne un montage de mesure de la différence de lumière reçue par les deux éléments

12 Cas différentiel 1 n La lumière reçue augmente sur la photorésistance du haut n La tension de sortie augmente n La constatation est la même pour la lumière qui diminue sur celle du bas

13 Cas différentiel 2 n La lumière reçue augmente sur la photorésistance du bas n La tension de sortie diminue n La constatation est la même pour la lumière qui diminue sur celle du haut

14 Consommation n En plein jour l intensité traversant les deux éléments peut atteindre quelques dizaines de mA n C est l inconvénient de ce montage très simple

15 Transistor n Composant actif à trois pattes (ici version NPN) n Les noms sont Collecteur, Base, Emetteur (C, B, E) n L intensité de C à E vaut Gain fois l intensité de B à E n Ce composant a la particularité d amplifier le courant n Cette particularité fait que ce composant est utilisé dans tout circuit d amplification ou de commande B E C

16 Collecteur commun n Ce montage reporte (à Vbe près) sur la sortie, la tension d entrée n Avec un courant d entrée plus faible

17 Collecteur chargé n Ce montage reporte (au rapport A près) sur la sortie, la tension d entrée n A vaut - résistance Collecteur / résistance Emetteur

18 Montage amplificateur n L intensité du pont diviseur doit être au moins 10 fois plus grand que l intensité de Base

19 Montage de mesure n Avec deux photo résistances remplaçant deux résistances

20 Cas différentiel 1 n La lumière reçue augmente sur la photorésistance de Base n La tension de sortie augmente

21 Cas différentiel 2 n La lumière reçue augmente sur la photorésistance d Emetteur n La tension de sortie diminue

22 Pratique n Le transistor NPN est du type 2N2222 n Les résistances, chacune de 470 ohms n Le montage est alimenté sous 4 à 12v

23 schéma final

24 exemple n Alimentation de 5v n LDR 100 ohms en plein soleil n LDR 200 ohms à l opposé n Gain en courant B du transistor = 100

25 équations n Tension Base = Alim / (1 + (470 / LDR1//(B*LDR2) ) ) n Tension Emetteur = Tension Base v n Courant Emetteur = Tension Emetteur / LDR2 n Courant Collecteur = Courant Emetteur*B / (B+1) n Tension Collecteur = Alim - (470*Courant Collecteur)

26 cas différentiel 1 n LDR1 en plein soleil n Tension Base = 5 / (1 + (470 / 100//(100*200) ) ) = 0.87v n Tension Emetteur = 0.22v n Courant Emetteur = A n Courant Collecteur = A n Tension Collecteur = 4.49v

27 cas différentiel 2 n LDR2 en plein soleil n Tension Base = 5 / (1 + (470 / 200//(100*100) ) ) = 1.47v n Tension Emetteur = 0.82v n Courant Emetteur = A n Courant Collecteur = A n Tension Collecteur = 1.2v

28 références n Radiospares 2002 Beauvais (60) n 470 ohms 1/4w p n 470 ohms 1/3w p n 470 ohms 2/3w p n 2N2222a p n BC p n LDR phi p n LDR phi p n LDR phi p n LDR phi p

29 Conclusions n La simplicité fait le dernier schéma n Un amplificateur opérationnel peut également être utilisé n Ou aussi relier chaque pont 470ohms--LDR à une entrée analogique dun microcontrôleur (PIC par exemple)


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