Description détaillé des fonctions

Dans cette SAÉ (Situation d'Apprentissage et d'Évalutation) nous avons réalisé un régulateur de température. Nous avons fait cette SAÉ sur 10 jours et divisée en 8 fonctions.

_{Fonction 1 et 2 : Alimenter et capter la température}

Cette première carte permet au système d’être alimenté par une tension continue de 12V, en résulte deux tensions utilisables pour l’ensemble du régulateur. Une de 5V et une de 12V, cette dernière est utilisée uniquement pour la fonction chauffer. La led verte informe de la présence du 12V tandis que la rouge celle du 5V. Une tension Um sera également issue de cette fonction, elle dépend de la température. Une diode est placé en amont du montage pour protéger contre l’inversion de polaritée.

Composants :

2 douilles pour le branchement du 12V et 0V
Un support pour la CTN
Un régulateur de tension composé de deux condensateurs ( de 0,33 microF et 0,1 microF ) et d’un composant L78
Trois diodes ( dont deux LED, une verte et une rouge )
Un potentiomètre
Trois résistances ( de 2400, 1800 et 1000 ohm )

Procédure de test et réglages :

Le branchement de la plaque au banc de test ( donc au 12V et 0V sur les douilles ) a permis de valider le bon fonctionnement des leds et donc de l’alimentation, led verte pour le 12V et led rouge pour le 5V.

Réglage du potentiomètre pour correspondre à la résistance idéale.

Comparaisons :

En théorie notre potentiomètre devait être réglé à 359,064387 ohm, en pratique nous l’avons réglé à 359 ohm, en étant associée à la résistance R1 de la série E12 ( à 1,8K ohm ) cela nous a permis d’obtenir notre résistance R1 idéale.

La résistance R1 idéale correspond à une valeur de résistance fixe ( RT à Tconsigne, ici 64°C ), sa valeur théorique est de 2159,064387 ohm alors qu’en réalité elle est de 2159 ohm.

_{Fonction 3 : Amplifier}

La tension en entrée Um est associée à une résistance RT et une tension Ut qui est en sortie de cette deuxième plaque, lorsque la température augmente Ut augmente également.

A 60°C Ut = 2V, à 64°C Ut = 2,Fonction 3 : Amplifier 5V et à 68°C Ut = 3V.

Composants :

Un AOP type TL081
4 résistances ( trois de 27K ohm et une de 12K ohm )
Un potentiomètre de 10K ohm
Un support d’AOP

Procédure de test et réglages :

Branchement de la carte sur le banc de test et réglage du potentiomètre à 7080 ohm pour atteindre avec la résistance R4E12 de 27K ohm la résistance R4 idéale ( 34 080 ohm ). Validation de l’amplification en comparant les valeurs théoriques et pratiques aux températures de seuil.

Comparaisons :

En théorie à 60°C, Ut = 2V et Um = 2,68V

à 64°C, Ut = 2,5V et Um = 2,5V

et à 68°C, Ut = 3V et Um = 2,32V

En pratique à 60°C, Ut = 2V et Um = 2,67V

à 64°C, Ut = 2,46V et Um = 2,5V

et à 68°C, Ut = 3V et Um = 2,32V

_{Fonction 4 : Comparer}

Le but de cette fonction est de comparer la tension Ut avec deux seuils de tension, Ureflow à 2V et Urefhigh à 3V, nous retrouvons ici les tensions correspondants à 60 et 68°C. En sortie il y aura donc 3 tensions, Ut, Uthigh étant la tension résultant de la comparaison entre Ut et Urefhigh, la troisième est Utlow, elle est issue de la comparaison entre Ut et Ureflow.

Utlow et Uthigh ne peuvent prendre que les valeurs OV ou 5V.

Composants :

4 résistances de 1K ohm
Un AOP type LMC662
Un support afin de brancher / débrancher l’AOP

Procédure de test et réglages :

Branchement sur le banc de test de la carte, modification de la tension d’entrée Ut afin de valider le bon affichage des tensions de sortie Utlow et Uthigh ( deux états possibles, OV et 5V )

Comparaisons :

En théorie nous utilisons trois résistances pour les ponts diviseurs, deux de 1k ohm et une de 500 ohm, mais en pratique il n’existe pas de résistance de 500 ohm dans la série E12, donc pour remédier à ce problème il suffit d’en prendre quatre de 1K ohm et d’en mettre deux en parallèle.

Théoriquement lorsque Uref > Ut alors Vs = 0V et lorsque Ut > Uref alors Vs = 5V

Ce qui est confirmé par les mesures pratiques car pour :

Ut = 1V ⇒ Utlow = 0V Uthigh = 0V

Ut = 2,5V ⇒ Utlow = 5V Uthigh = 0V

UT = 4V ⇒ Utlow = 5V Uthigh = 5V

Les seuils de commutation mesurés sont bien :

Ut = 2V pour Utlow et Ut = 3V pour Uthigh

_{Fonction 5 : Afficher}

Trois leds permettent de connaître la position de la température en fonction de la plage donnée, en dessous de 60°C la led bleue s’allume, au dessus de 68°C la led rouge s’allume et si la température est dans l’intervalle alors la led verte s’allume.

Les tensions Utlow et Uthigh sont en entrées de cette fonction.

Composants :

Un quadruple porte Nand à deux entrées 74HC00
Un support pour brancher / débrancher le 74HC00
Trois résistances ( une de 390 ohm pour la rouge et deux de 220 ohm pour la bleue et la verte )
Trois LED ( rouge, bleue, verte )

Procédure de test et réglages :

Avant de passer au banc de test, il faut effectuer des tests de continuité entre les différentes entrées et sorties à l’aide d’un multimètre en mode ohmmètre.

Une fois ces tests finis nous testons la carte sur le banc cité précédemment ainsi qu’à l’aide du programme led présent. En réalité suite à un problème pour la vérification de la led bleue nous avons en compagnie d’un enseignant validé son fonctionnement à l’aide du programme comparer.

_{Fonction 6 : Commander la chauffe}

Cette fonction permet l’actionnement ou non de la chauffe, si la température est en dessous de 60°C le système mettra en marche la chauffe, si elle est au dessus de 68°C il la coupera, mais si elle se situe entre les deux alors le système continuera l’action effectuée ( coupe ou actionnement de la chauffe ).

La tension Ut ainsi qu’une tension fixe à 2,5V permet de connaître la position de la température au sein de ces intervalles et de mettre en application ou non la chauffe.

En sortie, il y a une tension Uchauffe.

Composants :

Quatre résistances ( deux de 1K ohm, une de 12K ohm et une dernière de 47K ohm )
Un AOP type MC33201
Un support afin de brancher / débrancher l’AOP

Procédure de test et réglages :

Branchement au banc de test, utilisation du programme comparer pour faire varier la tension d’entrée Ut et observer la variation de Uchauffe. Le but est la validation du fonctionnement de l’hystérésis

Comparaisons :

Pour valider le fonctionnement nous avons fait varier Ut à des valeurs clefs

( 1,95V / 2V / 2,05V / 2,95V / 3V / 3,05V ). Sur le banc de test Uchauffe prend la valeur 5V ou 0V pour informer de la chauffe ou non, lorsque Ut < 2V Uc = 5V, lorsque Ut > 3V Uc = 0V. Cela valide le bon fonctionnement de la commande de la chauffe.

_{Fonction 7 : Chauffer}

Le rôle de cette fonction est de chauffer le bloc d’aluminium relié, pour produire la chaleur il faut que de la puissance soit dissipée dans une résistance.

Les tensions d’entrées de cette carte sont la tension Uchauffe et celle de 12V.

Composants :

Deux goupilles
Une résistance ( de 1M ohm )
Un transistor NMOS

Procédure de test et réglages :

Pour ce test, nous avons branché cette carte sur l'oscilloscope et sur un GBF. Nous devions vérifier si le signal de sortie était bien 12V quand le signal d'entrée était de 0 et de 0 quand le signal d'entrée était de 5V.

Comparaisons :

Lorsque la tension aux bornes de la résistance de 5 ohm est de 5V, alors le système est en chauffe, et lorsque la tension aux bornes de la résistances est de 0V alors la chauffe est coupée et le bloc d’aluminium sera censé refroidir.

_{Fonction 8 : Clignoter}

Le rôle de cette fonction est de tenir informé lorsque le système chauffe, lorsque la led rouge clignote cela signifie qu’il y a actionnement de la fonction chauffer.

Composants :

Trois résistances ( une de 330 ohm, une de 6,8K ohm et une dernière de 12K ohm )
Deux condensateurs ( de 47 microF et 10 nanoF )
Un composant NE555
Un support pour NE555
Une led rouge

Procédure de test et réglages :

Branchement sur le banc de test pour vérifier la fréquence de clignotement et le rapport cyclique de ce clignotement.

Comparaisons :

De par notre cahier des charges, la fréquence de clignotement est de 1 Hz et le rapport cyclique de 0,4.

Une relation entre ces deux valeurs nous a permis de calculer celles de deux résistances présentes sur le schéma du composant NE555 en fonctionnement astable.

Notre led est censée être allumée 60% du temps sur 1 seconde, ce qui a bien été validé par la suite en effectuant nos essais sur le banc de test.

SAÉ (Situation d'Apprentissage et d'Évaluation) 1ère année

SAÉ (Situation d'Apprentissage et d'Évaluation) 1ère année

SAE 2 Électronique janvier 2022

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