TP 2BTS CIM - Christian Ekstein
(5.2 - 5.3) TP 6 : Montage avec hacheur sur charge inductive ... (5.3) TP 7 :
Onduleur et hacheur 4 quadrants .... (6.1) TP/TD 10 : Système linéaire du 2nd
ordre.
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e de temps.
EMBED MSDraw \* MERGEFORMAT R = 4,7 kSYMBOL 87 \f "Symbol" ; C = 0,1 µF
b) Rappeler la relation entre i(t), uc(t) et C
c) Ecrire la loi des mailles dans le circuit
d) En déduire l'équation différentielle liant uc(t) à ue(t)
e) Déterminer l'équation de uc(t) pour chaque demi période. On admettra que uc est de la forme : EMBED Equation
avec SYMBOL 116 \f "Symbol" constante de temps du circuit RC
Ui : valeur initiale de uc
Uf : valeur finale que cherche à atteindre uc (valeur asymptotique)
3. Montage astable: le montage est autonome, sans signal dentrée extérieur et entre spontanément en oscillation dès la mise sous tension
Expérimentation : réaliser le montage suivant et relever us et uc.
EMBED MSDraw \* MERGEFORMAT
Un oscilloscope permet de visualiser la tension uc aux bornes du condensateur et la tension de sortie du montage us
Vérifier que la période du signal obtenu vérifie la relation EMBED Equation.3
(4.3.) TP 2 : Fonction conversion numérique-analogique (CNA à résistances pondérées)
On branche une alimentation continue 12 volts
Appui sur RAZ après tout changement de réglage. (cf. descriptif carte autonome CAN CNA Electrome)
a) Tracé de la caractéristique de transfert us = f(N) en fonctionnement 4 bits
Entrée : (N)2 = a3 a2 a1 a0 avec le commutateur de mode sur « BP » (boutons poussoirs)
(N)10 = (23a3 + 22a2 + 21a1 + 20a0)
Sortie analogique : us mesuré au voltmètre
0123456789101112131415(N)16(N)2vs (V)
Remarque : seul le quartet de poids fort est utilisé, le quartet de poids faible étant à 0000
b) En déduire les grandeurs caractéristiques du CNA : quantum , valeur pleine échelle, le nombre de combinaisons possibles, la résolution numérique.
c) En fonctionnement 8 bits, déterminer quantum , valeur pleine échelle, le nombre de combinaisons possibles, la résolution numérique.
d) Visualisation de la caractéristique us = f(N) à laide dun signal en dents de scie de 16 créneaux.
Le commutateur de mode est réglé sur « / » (rampe) et le commutateur dhorloge sur « Per. » (permanent)
Comparer la courbe de sortie visualisée à loscilloscope à celle tracée à la question 1)
e) Visualisation de la caractéristique us = f(N) à laide dun signal en dents de scie de 256 créneaux
A quel cas cela correspond-il ? La conversion est-elle meilleure que précédemment ? Pourquoi ?
4.4. TP3 Fonction conversion analogique-numérique (CAN simple rampe)
Schéma fonctionnel (n = 4 bits)
a0
ve a1 N
a2
a3
a) Tracé de la caractéristique de transfert N = f(ve) en fonctionnement 4 bits
Entrée analogique : ve continue mesurée au voltmètre, obtenue avec le GBF
(amplitude nulle, réglage par loffset)
Sortie : (N)2 = a3 a2 a1 a0
(N)10 = (23a3 + 22a2 + 21a1 + 20a0)
Voir le schéma de branchement au verso ; le commutateur de mode sur « / » (rampe) et le commutateur dhorloge sur « 1 conv » (conversion unique)
La conversion démarre après appui sur la touche « départ »
On relèvera les valeurs de ve à partir desquelles la sortie est incrémentée de 1
0123456789101112131415ve (V) minimum(N)2
quartet de poids fort
En déduire, pour le CAN, la résolution et la valeur pleine échelle.
b) Visualisation de lentrée du comparateur (simple rampe) en fonctionnement 4 et 8 bits pour une tension dentrée analogique issue du GBF continue (offset 3 V ; valeur crête à crête 0 V) ou sinusoïdale (offset 3 V ; valeur crête à crête 2 V)
(5.2.) TP 4 : Moteur à courant continu
Rappeler la relation qui lie la tension U aux bornes du moteur à lintensité I du courant qui le traverse et à la fém E.
Mesurer par la méthode voltampèremétrique la résistance R de linduit du moteur et la résistance R de la génératrice (moteur arrêté, U de lordre de 3 V ; vérifier avec plusieurs mesures)
Remplir le tableau ci-après pour différentes valeurs de U
U (V)3691215I (mA)N (tr.min-1)Wð (rad.s-1)E
Tracer les courbes représentatives des fonctions U = f(N): et E = f(N). En déduire la valeur de la tension de décollage, ainsi que la constante de vitesse K (avec son unité). Comparer cette valeur de K avec celle trouvée dans la documentation constructeur.
(5.2.) TP 5 : Rendement dun moteur à courant continu
Réversibilité : fonctionnement en génératrice
Mesurer par la méthode voltampèremétrique la résistance R de linduit du moteur et la résistance R de la génératrice (moteur arrêté, U ou U de lordre de 3 V ; vérifier avec plusieurs mesures)
Réaliser le montage suivant, et brancher 4 multimètres destinés à mesurer U, I, U, I.
I I
Wð
U M G U R0 (boite à décades)
Pour un moteur à courant continu, on a (convention récepteur) : U = E + R.I
Chaîne des pertes :
Pa = UI induit puissance électro-
magnétique Pu = WðTu
Pem = EI = WðT
pm pf
pJ = RI² (pertes Joule)
pertes « collectives » pc
Pour une génératrice (même modèle, mais en convention générateur) : U = E - R .I
Chaîne des pertes :
Pu = U I induit puissance électro-
magnétique Pa = WðTm
Pem = E I = WðT
pm pf
pJ = RI ²
pertes « collectives »
Les pertes collectives étant supposées identiques pour le moteur et pour la génératrice (même constitution et même vitesse de rotation), on a : Pemgen = Pagen pc et Pemmot = Pumot + pc
la valeur de Pumot = Pagen est peu différente de la moyenne arithmétique entre les puissances électromagnétiques Pemmot = E.I et Pemgen = E.I
Remplir les tableaux ci-après pour différentes valeurs de U et de R0
R0 infini (b à d non branchée)U (V)I N (tr.min-1)UI EE E.IE.IPumotWð (rad.s-1)Tumothð
R0 = 100 Wð ð ð(ð1ð0ð ðx ð1ð0ð)ðU (V)I N (tr.min-1)U I EE E.IE .I PumotWð (rad.s-1)Tumothð
R0 = 50 WðU (V)I N (tr.min-1)U I EE E.IE .I PumotWð (rad.s-1)Tumothð
Tracer les courbes représentatives des fonctions Tu = f(N) à U constant, puis Tu = f(I). Vérifier que cette dernière courbe est indépendante de U. En déduire la constante de couple.
(5.2 - 5.3) TP 6 : Montage avec hacheur sur charge inductive
Il s'agit d'observer et d'étudier une charge inductive alimentée par une tension rectangulaire 0/10V de rapport cyclique variable EMBED Equation.3 avec t1 : durée du niveau haut et T : période
Observer les variations de la fréquence et du rapport cyclique de u (voie 1 de l'oscilloscope)
Relever puis tracer la courbe des valeurs de en fonction du rapport cyclique að.
Observer la forme du courant i quand la fréquence ou að ou L varient
Relever sur la grille ci-dessous u et Ri lorsque f = 400 Hz et að = 0,2
Observer les variation, quand að ðvarie, de la vitesse de rotation d'un moteur à courant continu en série à la place de la résistance dans la charge.
(5.3) TP 7 : Onduleur et hacheur 4 quadrants
On simulera sous Proteus (ISIS) le schéma ci-dessous :
Onduleur à commande symétrique
Les 4 sources de commande (signaux carrés 0/5V à 50 Hz) sont, dans un premier temps, synchronisées 2 par 2, T2 et T4 ayant un retard dune demi-période par rapport à T1 et T3.
Les 2 sondes (V : tension aux bornes de la charge ; I : courant dans la charge) permettent de visualiser deux graphiques :
analyse analogique : V (échelle à gauche) et I (échelle à droite) en concordance de temps
analyse de Fourier (spectre) de I en fonction de la fréquence f.
Onduleur à commande décalée de 60°
Même travail mais avec les sources au départ décalé : T1 (début à 0), T3 (début à 3.3ms), T4 (début à 10 ms), T2 (début à 13.3 ms). Comparer les résultats des deux commandes.
Hacheur 4 quadrants
Les sources de commande sont synchronisées 2 par 2, T2 et T4 ayant un retard qð ðpar rapport à T1 et T3.
Mais ce retard est ajustable de manière à obtenir un rapport cyclique différent de 50 % (sinon la valeur moyenne de I est nulle).
Régler les sources de manière à obtenir les 2 cas où qð = 14 ms et qð = 4 ms. Que vaut að ?
A partir des courbes de I(t) en déduire les valeurs moyennes de I dans les 2 cas.
(5.2) TP 8 : Moteur pas à pas et sa commande
Ouvrir sous Proteus (ISIS) le fichier : « pas à pas »
Le moteur pas à pas (bipolaire 4 fils) est relié aux 4 sorties du circuit de puissance L298, commandé par le contrôleur L297.
Régler lhorloge à f = 1 Hz et observer en animation la rotation du moteur puis déterminer le nombre de pas par tour, suivant létat de la commande HALF/FULL , ainsi que le sens de rotation suivant létat de la commande CW/CCW
Quel est leffet de la commande RESET ?
Quelles sont les bornes de chacune des 2 bobines ?
Quelle est la tension dalimentation des bobines ?
Lorsque HALF/FULL = 1, tracer les chronogrammes (digital analysis) de lhorloge et des 4 sorties du L298
En déduire le tableau permettant de relier chaque position angulaire du moteur à létat logique des 4 sorties OUT1 à OUT4
Angle (°)0OUT1OUT2OUT3OUT4
Par quel courant les résistances R1 et R2 sont-elles parcourues (RSA et RSB sur le schéma interne ci-dessus) ?
Pour une simulation correcte vis à vis des courants, il convient de brancher 8 diodes (rapides : BYT30) de roue libre aux bornes collecteur-émetteur de chaque transistor. Compléter le tableau suivant (régler lhorloge à f = 1,5 Hz pour lanimation) :
Angle (°)0IOUT1 (mA)IOUT3 (mA)Comparer IR1 et IOUT1
Plus la fréquence de lhorloge augmente, plus la vitesse de rotation augmente. Le moteur est donné pour une vitesse maximale de « 360 RPM ».Quelle est la fréquence dhorloge maximale ?
(5.3) TP 9 : Redressement commandé
alimentation continue
K1
+15V
G1
sync K2
G2
0
KT1 KT2 i
GT1 GT2
Th1 Th2 L
AT1=KD1
Réseau 50 Hz v u
AT2=KD2
D1 D2 R uR = Ri
AD1 AD2
Charge inductive et résistive : R = 100 Wð ;ð 0,15 H ( L ( 1,4 H
indiquer sur le schéma le branchement de l oscilloscope pour visualiser u (voie 1) et uR (voie 2)
câbler le montage et le mettre sous tension (après vérification)
relever les oscillogrammes, en concordance de temps, de u (t) et uR (t) dans les 3 cas suivants :
(0 = pð/4 et L = 1,4H
(0 = pð/4 et L = 0,8H
(0 = pð/2 et L = 0,8H
En fonction de (0 et de la constante de temps tð = L/R du circuit R-L, relever :
la valeur moyenne de u dans les 3 cas (expliquer la méthode utilisée)
la valeur moyenne de i dans les 3 cas, ainsi que sa valeur crête à crête ICàC
Observer que, si tð est trop petite (L
