Initiation électronique 06
Utilisations des condensateurs
La charge est la décharge d' un condensateur permet à un circuit NE555 de faire un signal carré .
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| Si l' on change le condensateur le signal change . | |||
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Dans les deux cas le signal est carré , en forme de créneaux avec un niveau haut 9V et un niveau bas 0V .
Un signal se caractérise par sa Période et sa Fréquence .
La période T représente le cycle du signal T1 ( niveau haut ) +
T2 ( niveau bas ) ,la période se répète .
Le rapport cyclique = T1/T2 ( duty cycle ).T1 est nommé
impulsion ou Pulse , sa largueur ou sa longueur ( pulse width )
est en Seconde
La fréquence ( fréquency ) est l' inverse de la période , elle s' exprime en Hertz .
F = 1 / T
Il est aussi possible d' avoir un signal carré avec un CD4011 ( porte logique NAND ), exemple un oscillateur à 25 kHZ
Pour ce type de montage la formule est :
R2 = 2 R1 et T = 2,2 x R1 x C1
T = 2,2 x 8 200 x 0,000 000 002 2 = 0,000 039 688 secondes
T = 40 µs
F = 1/T = 1/ 40 * 10-6 = 1 / 0,000 04 = 25 000 = 25 k HZ
Pour d' autres circuits , à la mise sous tension il faut créer un pic pour faire un reset .Donc ont utilise un réseau RC (résistance et condensateur ) pour créer cette impulsion .
L' exemple type de l' utilisation des condensateurs :
Nous allons prendre 4 points de mesures ( A,B,C,D ) et voir l' évolution de la tension .
Tout d' abord revenons sur les différences entre une tension continue et une tension alternative , une pile ou une batterie donne une tension continue comme va le faire notre alimentation en 5 Volts continue en D , c' est une tension stable et linéaire .
Au contraire le 220 V~ du secteur est une tension alternative comme le montre la figure ci dessous , la tension monte et descend en passant par 0 avec des extrêmes + 220 et - 220 V .Les alternances positives et négatives forment un signal sinusoïdale qui se répéter , les valeurs maximums ou tensions de crêtes ( +-220 ) sont symétrique par rapport au 0, la valeur moyenne est égale à zéro .Le 220 V~ est donc une tension symétrique alternative sinusoïdale .
Le transformateur va diminuer la tension alternative 220V ~ en 9V ~ , le signal ainsi obtenu est alternatif 9V avec une certaine tolérance suivant la qualité et la précision du transformateur .De plus la tension à vide est beaucoup plus grande que la tension indiqué dessus , il faut une charge pour contrôler sa tension réel , la charge maximum est indiqué an Ampère ou le plus souvent en VA ( Volt X Ampère ) .
Notre tension alternative va passer dans le pont de diode composé de 4 diodes de redressement , cela va avoir comme conséquence de redresser la tension et de ne plus avoir en sortie qu' un tension positive .La tension obtenue sans condensateur serait celle sur la figure suivante :
Mais avec un condensateur de 220 µF cela donne ceci :
Les crêtes sont de plus en plus lissées si le condensateur est suffisamment important ( 220 µF ) .Par contre si le condensateur n' était que 10 µF , voici la tension que l' 'on aurai , elle n' est pas très continu .
ensuite notre tension de 20 V - passe dans un régulateur 5V ( 7805 ) qui abaisse la tension continu .Il élimine en chauffant le surplus de tension , donc si la tension d' entrée est trop importante il risque de ne pas fonctionner longtemps .En plus il faut tenir compte de l' intensité qu 'il va fournir , pour ce type de régulateur le maximum est de 1Ampère .
Donc en conclusion pour l' alimentation les condensateurs électrolytiques polarisés C1 et C4 servent à lisser la tension , C2 et C3 non polarisé servent de filtre pour les parasites .
Page spécial serge C
Comment interpréter les graphiques ?
Les graphiques
Voici pour exemple un graphique :
en bas du graphique sont indiqués la référence ( ground ) le - , x = time ( secondes ) , y = voltage ( volts ) ; le signal est coloré en vert pour le différencié du tableau du graphique en gris .C' est un signal continue ( une droite ) .
La ligne horizontal x d' un graphique s' appelle l' abscisse , pour notre exemple cela représente le temps en secondes ; les valeurs 333µ indique 333µs ( micro secondes ) .
La ligne verticale y s' appelle l' ordonnée , pour notre exemple elle représente la tension en volts ici 0V .
Les repères a, b, c, d, sont la pour calculer les distances , il est possible de les déplacer pour calculer , le temps entre a et b ou une tension entre c et d mais nous n' en tenons pas compte .
Un autre exemple :
le signal montré ici est dit alternatif sinusoïdal .L' axe des abscisses indique le temps en secondes , ici la première valeur 13.9 ms ( milli secondes ) . le signal est alternatif car ayant la même amplitude par rapport au zéro , de plus il a une forme caractéristique d' une sinusoïde .
Voici maintenant presque le même :
ce signal n' est pas alternatif mais périodique sinusoïdale .
La période T est la distance de répétition du signal :
f = 1/ T si l' ont prend une fréquence de 25 kHz ( 25 000 Hz ) alors T = 1/ f = 1/ 25 000 = 0.000 04 s = 40 µs
en rappel
1 s = 1 Hz
0,1 s
0,01 s
0,001 s = 1 ms = 1 kHz
0,000 1 s
0,000 01 s
0,000 001 s = 1 µs = 1 mHz
0,000 000 001 = 1 ns = 1gHz
l' axe des ordonnées indique la tension , le zéro est la référence .
Il est possible de trouver aussi des axes verticaux qui indique un ampérage ou la résistance voir le temps , il faut regarder les valeurs et les indications en bas des graphiques .
Utilisations des condensateurs suite
Les condensateurs permettent de transmettre les tensions alternatives :
Nous allons prendre ce montage comme exemple , nous ne rentrerons pas dans les calculs très complexes mais nous allons plutôt étudier le fonctionnement de façon simple avec des images du signal tout au long de son parcours .Sur la gauche du montage nous avons deux générateurs de signaux alternatifs sinusoïdaux V2 , V3 et deux interrupteurs S1, S2 pour les sélectionner.
Dans un premier temps S1 est fermé , la tension V2 est en fait du 220 V~ 50Hz comme celle du secteur EDF ,
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La période T = 1/ F = 1/ 50 = 0,02 s = 20 ms
Pour un signal alternatif la période T
correspond à l' |
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le signal V2
en A = 220 V~ , ensuite il traverse C1 ; en B il à presque disparu ,si l' on change d' échelle |
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échelle 25 V | |
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échelle 0,5 V on retrouve notre signal mais très diminué , tension moins de 2V~ |
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ensuite notre signal traverse C2 et le signal devient C: puis arrive sur la base du transistor en D: |
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Le signal à disparu et il ne reste qu' une tension de polarisation du transistor créer par R3 et R4 |
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En conclusion une basse fréquence 50Hz passant dans des filtres de condensateurs et résistances comme ci dessus fini par ne plus être transmise .
Maintenant fermons S2 , le générateur de tension alternatif délivre une tension de 15 V~ avec une fréquence de 25kHZ .
F = 1/T d 'ou T = 1/F = 1/ 25 000 = 0,000 04 secondes donc T = 40 µs
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Le signal traverse tout les filtres sans dommage et commande le transistor Q1 |
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En D: sur
le collecteur ,
notre signal E : se trouve
inversé ,en effet lorsque le |
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Jusqu' à présent nous avons travaillé avec des générateurs de fréquence virtuel , mais comment en fabriquer un en réalité ,il faut maintenant revenir en détail sur le fonctionnement des circuits Astables et voir ensuite les mono stables .
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