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Projet_Fin_D'etude

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Yahya BENABDALLAH

on 16 November 2012

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Transcript of Projet_Fin_D'etude

I.1. Présentation: I.2. Brochage De NE555 : Introduction Générale : Dans le cadre de nôtre formation du semestre 6, nous allons réaliser un projet de fin d'études et réalisations en électronique. Le but de ce projet est de mettre en œuvre nos compétences sur la conception et la réalisation d'un système électronique, ainsi que sur la rédaction de son rapport. Nous avons choisi d’étudier le circuit intégré NE555. I. Présentation: Broche 1 (Ground) : est la Masse , relié au potentiel
négatif de l'alimentation . Broche 2 (Trigger): la Gâchette ou déclenchement . Broche 3 (Output) : la Sortie (environ 2/3 de la tension
d'alimentation). Broche 4 (Reset) : Remise à zéro , en mode mono
stable sert à forcer le signal au
niveau bas . Broche 5 (Control voltage) : Contrôle du voltage du pont diviseur
interne ou modulation. Broche 6 (Threshold) : Le seuil de déclenchement ou
comparateur , en mode mono stable ont la
connecte avec la décharge . Broche 7 (Discharge) : La décharge sert à court circuiter le
condensateur externe de la minuterie . Broche 8 (Vcc) : Alimentation + du circuit de 4,5 V à 16 V. I.1.4. Bascule SET-RESET : Une bascule ou un verrou est un circuit logique doté d'une ou deux sorties et d'une ou plusieurs entrées. La sortie peut être au niveau logique 0 ou 1. Les changements d'état de la sortie sont déterminés par les signaux appliqués aux entrées et le type d'opérateur. La bascule est l'élément de base de la logique séquentielle. En effet, en assemblant des bascules, on peut réaliser des compteurs, des registres, des registre a décalage, des mémoire. Symbole du verrou RS Mise à 1 de S (Set) : la sortie Q passe à 1.
Mise à 1 de R (Reset) : la sortie Q passe à 0.
R = S = 0 : maintien de l'état précédent des
sorties.
q est l'état avant le basculement
Q est la sortie. RS avec porte OU-NON RS avec porte ET-NON Table de vérité : II. Principe de fonctionnement : Pour comprendre son fonctionnement, on peut dire que L'opération du 555 suit la logique de fonctionnement et peut prendre 4 états différents : Le signal RESET est à un niveau bas : Le signal TRIG est inférieur à 1/3 de VCC : Le signal THRES est supérieur à 2/3 de VCC : Les signaux THRES et TRIG sont respectivement inférieurs à 2/3 de VCC et supérieurs à 1/3 de VCC : La bascule est remise à zéro et le transistor de décharge s'active et la sortie reste impérativement à un niveau bas. Aucune autre opération n'est possible. la bascule est activée (SET) et la sortie est à un niveau haut, le transistor de décharge est désactivé. la bascule est remise à zéro (RESET) et la sortie est à un niveau bas, le transistor de décharge s'active. la bascule conserve son état précédent de même que pour la sortie et le transistor de décharge. Le résumé dans le tableau suivant : III. Mode de fonctionnement : III.1 Fonctionnement en astable : III.1.1 Schéma du montage : Le condensateur C se charge, via RA et RB. Lorsque la tension aux bornes de C atteint une valeur égale aux deux tiers de Vcc, la sortie du premier comparateur passe à 1 et commande la bascule (flip flop) sur "set". La sortie de cette bascule qui, à l'origine, était à 0, passe à 1. La base du transistor NPN est alimentée, ce qui le rend passant. Ce transistor court-circuite alors le condensateur C en dérivant vers la masse son courant de charge. Le condensateur se décharge via la broche 7 et RB: la tension à ses bornes diminue. Lorsque celle-ci aura atteint une valeur égale au tiers de Vcc, la sortie du second comparateur passera à 1, ce qui actionnera la bascule ("reset"), dont la sortie passera aussitôt de 1 à 0. Conséquence : la base du transistor n'est plus alimentée, donc celui-ci n'est plus passant et ne s'oppose plus à la charge du condensateur. Le condensateur recommence de se charger et nous nous retrouvons dans la situation initiale. III.1.2 Fonctionnement du montage: III.1.3 Étude des signal : Le 555 peut tout aussi bien fonctionner en mode monostable (one shot, en anglais : littéralement: un seul coup), c'est-à-dire comme un temporisateur.


Une brève impulsion négative sur son entrée 2 (trigger) va déclencher, en sortie (output), un état haut dont la durée dépend des deux composants R et C, selon la formule donnée . En d'autres termes, la broche 2 doit être mise à la masse, par l'intermédiaire d'un bouton-poussoir ou d'un signal externe adéquat, pour déclencher la temporisation. La tension de sortie vaudra environ les deux tiers de Vcc. III.1.1 Schéma du montage : III.1.3 Étude des signal : III.1.2 Fonctionnement du montage: III.1 Fonctionnement en monostable : III.2.4. Évolution de R et C en fonction de la durée
de la temporisation : IV. Application : IV.1 Application en Monostable : IV.2 Application en clignotant : * L’impulsion sur la RAZ permet décharge de la capacité, le monostable se bloque dans sa position d’équilibre , en attente d’une impulsion sur l’Entrer TRIG.

* Le monostable se déclanche quand V(TRIG)Passe en dessous de 1/3 VCC :

* Vdecl = 9v*1/3=3V

* La durée de l’impulsion de sortie et bien de 11.3s ,Cette durée et obtenue par la charge de condensateur a travers la résistance externe jusqu’à un seuil de :
2/3 Vcc = 2/3 * 9V = 6 V . * Le temps pour que le condensateur se charge et de :
T charge = 0,69 *(Ra+Rb)*C
= 0.48 s

* Une fois la tension 2/3 Vcc atteinte, la sortie passe à 0, le condensateur se décharge via Rb et la broche 7.

* Le temps pour que le condensateur se décharge et donner par la formule :
T décharge =0,69 * Rb *C
=0.46 s IV.3 Régulateur du tension: IV.3 Régulateur du tension: Fonction technique * Régulation de température, d’un milieu, qui varie
entre 25 °C et 100 °C. Montage synoptique Schema CTP : Schema CTN : Schema de l'application monostable : Signal : Schema de l'application : Signal: Le NE555 délivre une tension carre entre 0v et Vcc, le calcul moyenne de la tension nous permet d’alimenter un ventilateur qui fonctionne en Vmoy dont la variation agit
sur la vitesse selon la formule : Vitesse =Cte * Vmoy

Calcul de Vmoy  :
Vmoy = 1/T∫[Vcc dt+ 0 dt]
= 1/T[Vcct1]
= Vcc*[t1/T]
= α Vcc
α : Rapport cyclique
On a :
t1 = ln2 R1C
et : t0 = ln2 R2C
T = t1+t2
α = t1/T
= R1/[R1+R2]
d’où :
Vmoy = VccR1/[R1+R2]
= Vcc/[1+[R2/R1]] Choix de Vmin et VmaxD’après les caractéristiques du ventilateur on choisit :

* Vmin = 5v
* Vmax = 10v

Calcul de R2 On a :

==> t0 = ln2R2 et: Tmax = 1/f ==>Tmax= 1/50 = 20ms

On fixe t0 :
==> t0 = 5ms
et on a :
T= t0 + t1
Donc :
t1max = Tmax - t0 = 20-5 = 15ms On choisit 
C = 4.7 µF
==> R2 = 0.005/(0.0000047*0.693)
= 1.5kΩ Calcul de R1min et R1max:

* Vmoy = Vcc/[1+[R2/R1]]
* R1 = R2/[[Vcc/Vmoy]-1]On a :
* R2 = 1.5kΩ,
*Vmoy max = 10v
*Vmoy min=5v
R1max = 1500/[(12/10)-1) = 7500 Ω
R1min = 1500/[(12/5)-1) = 1071 Ω
Choix des résistances normalisées :
R2 = 1500 Ω,
R1max = 7500Ω
R1min = 1071Ω

Recalcule de Vmoy min et Vmoy max :

Vmoy min = Vcc/[1+[R1/R2min]]
= 12/[1+[1500/1000] = 4.85v
Vmoy max = 12/[1+[1500/7500] = 10v * Dans notre exemple, le bouton-poussoir est actionné au bout de 5 ms : l'entrée TRIGGER (trace verte) est alors brièvement portée à la masse, ce qui provoque un niveau haut en sortie du 555 (trace rouge). La durée de ce niveau est un peu supérieur au produit de R1 par C. Au terme de la temporisation, la sortie du 555 redevient basse. * Voyons maintenant comment l'entrée RESET (remise à zéro, patte 4)permet de stopper la temporisation, si elle est reliée à la masse par l'intermédiaire d'un deuxième poussoir, ou d'un signal externe adéquat , l'entrée RESET (trace verte) est portée à la masse, ce qui provoque l'arrêt immédiat de la temporisation: la sortie du 555 (trace bleue) retombe à 0 : 1.1.3.Comparateur : • Si la tension à la borne + est inférieure à la tension de référence (entrée -), la tension de sortie sera "infiniment négative" (en pratique Vss).

• Si la tension à la borne + est supérieure à la tension de référence (entrée -), la tension de sortie sera "infiniment positive" (en pratique VCC) . * C’est un operateur qui permet de comparer un signal à un signal de référence. Nous tiendront à exprimer tout d'abord nos remerciments aux membres du jury , qui ont accepté d'évaluer notre travail .

Merci à M. EL Hitmy , Professeur de l'Université Med I d'Oujda , d'avoir accepter de présider le jury de ce projet , Et a M. Chadli , Sans oublier M. Ben Ali d'avoir accepté d'étre les rapporteurs de ce manuscrit , Leur remarque et suggestions lors de la lecture de notre rapport nous a permis d'apporter des ameliorations a la qualité de ce dernier . Circuit Rc : Puisque la charge du condensateur commence à t=0, il suffit de résoudre l'équation précédente pour t : Vc = Vcc (1 - exp (-t/RC)) t = -RC ln( 1-Vc) Puisque la durée du niveau haut tH est la période ou le condensateur se charge de 1/3 de Vcc jusqu'à 2/3 de Vcc nous avons : tH=-(Ra + Rb)Cn( 1-2/3) + (Ra + Rb)Cn( 1-1/3) En regroupant : tH = - ( Ra + Rb)C ln (1/2) =0.693 ( Ra + Rb ) C Puisque la décharge ne se fai que par
la resistance Rb l'équation pour tL est : tL = 0.693 ( Rb) C La periode totale de l'astable est T= tH +tL : T=0.69 (Ra + 2 Rb )C la formule développée dans la section précédente : t = - RC ln ( 1 - Vc) La durée de l'impulsion est égale au temps nécessaire pour que le condensateur atteigne le 2/3 de la valeur de Vcc donc : t = -RC ln ( 1 -2/3) Ce qui se simplifie à : t = 1.1 RC Questions Simulation . * Le NE555 (plus couramment nommé 555) est un circuit intégré utilisé pour la temporisation ou en mode multivibrateur. Le NE555 a été créé en 1970 par Hans R. Camenzind et commercialisé en 1971 par Signetics. Ce composant est toujours utilisé de nos jours en raison de sa facilité d'utilisation, son faible coût et sa stabilité. Un milliard d'unités sont fabriquées par an. Le NE555 contient 23 Transistors, 2 Diodes et
16 Résistances qui forment 4 éléments :

- Deux Amplificateur Opérationnel de type comparateur ;
- un Amplificateur Opérationnel de type inverseur ;
- une Bascule SET-RESET.
- Le NE555 peut fonctionner selon trois modes :

Monostable,
Astable ,
Bistable. REGULATION Á BASE D´UNE
CTP : REGULATION Á BASE D´UNE
CTN : Vmoy = VccR1/[R1+R2]
= Vcc/[1+[R2/R1]]
On fixe R1 et on fait varier R2(CTN):
On choisit :
t1=5ms
Calcul de R1:
t1=C*ln2*R1
R1= t1/C*ln2
Choix de C:
On fixe C= 1 µ F: R1 =0,005/0.693*0,001
R1=7,2 kΩ
Choix de R1 normalisée

On choisit R1=6,8 kΩ
Avec cette valeur normalisée : t1=4,7 ms CALCUL DES ELEMNETS DU MONTAGE D´après les caractéristiques du ventilateur on choisit
son alimentation entre 5V et 10V.Donc :
5V<Vmoy<10V
-5V correspond á 250C
-10v correspond á 800C

On a: Vmoy =Vcc/[1+[R2/R1]]
R2=R1*((Vcc/vmoy)-1)
R2min=R1*((Vcc/Vmoy max)-1)
=6800*((12/10)-1)
R2min=1,36 kΩ
R2max=R1*((Vcc/Vmoy min)-1)
=7000*((12/5)-1)
R2max=9,52 kΩ Calcul de R2min et R2max D´après l´abaque présentée ci-dessous une
CTN TDC310-5 montée en position de R2 nous
permet d´avoir des valeurs très proches de celles
de R2 calculées :
-T=25 0C une résistance de 10 kΩ.
-T=80 0C une résistance de1,4 kΩ.

Recalcul des extrêmes de Vmoy :

Vmoy =Vcc/[1+[R2/R1]]
12/[1+[10/6,8]] < Vmoy < 12/[1+[1,4/6,8]]
4,85V < Vmoy < 9,95V Choix de la CTN : Graphe : L´étude de la variation de la vitesse de sortie en fonction de la tension d´excitation est gérée par la relation :
V=K*&*N
Avec :
-V : Tension en (v).
-N : Vitesse angulaire (tour/min).
-ф& : Flux magnétique(H) :
-K : Constante qui définit les caractéristiques de conception du moteur (nombre de spires, nombre de paires de pole, surface de la spire…).

Détermination de β=ф K

On a :
V=K*&ф*N
N=V/K*ф&
N=Beta β*V

On varie V (tension) et on mesure N la vitesse de rotation du ventilateur. Etude de la vitesse de rotation en fonction de la tension : Détermination de β Beta :

On a : N= Beta *V
et N =P*V
avec
P = (6498-1060)/(12,9-4,88)
= 349,8(tr/min.v)
β = 500(tr/v.mn)
CONCLUSION:

Avec la variation de la température entre 250C et 800C notre montage génère une tension moyenne entre 5V et 10V grâce au NE555 monté en astable par variation de t0 (obtenue par variation de la CTN) ce qui permet de balayer la vitesse du ventilateur entre 1500 trs/mn et 6000trs/mn On obtient ainsi une régulation de la température.
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