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Photodetecteur



  1. #1
    Road Ster

    Photodetecteur


    ------

    Bonjour à tous,

    J'ai un schéma dont je ne comprend pas le fonctionnement. (pièce jointe)
    Je sais qu'il y a un photo-émetteur (DEL) et un phototransistor, entre les 2 "tourne" (sous l'action du vent sur un moulinet) un disque fendu de seize encoches (pièce jointe), qui laisse ou non passer la lumière de l'émetteur.

    Pouvez-vous m'expliquer comment le cicuit fonctionne svp?

    Merci d'avance à vous.

    A bientôt.
    Road Ster

    -----
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    "Les morts ne sont vraiment morts que lorsque les vivants les ont oubliés."

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  3. #2
    Jack
    Modérateur

    Re : Photodetecteur

    La led émet de la lumière. Si celle-ci atteint le photo transistor, celui-ci se met à conduire et il y a de la tension sur R2.

    Si la lumière ne passe pas, pas de courant et pas de tension dans R2.

    A+

  4. #3
    Road Ster

    Re : Photodetecteur

    Bonjour Jack,

    Merci de votre réponse rapide.

    Je posterais a la suite pour les questions que je n'arrive pas a répondre.

    Je vous remercie pour votre aide.

    A bientôt.

    Road Ster.
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  5. #4
    Road Ster

    Re : Photodetecteur

    Voilà, une question me bloque déjà.

    Question:
    En utilisant la caractéristique électrique de la diode émettrice, déterminer R1 pour obtenir IF= 10 mA, on prendra Vcc=5 V.
    Réponse:
    D'après la caractéristique de la diode, on a pour IF=10 mA:
    VF= 1.22 V.
    Soit:
    Vcc+Vce+S=VF+R1*IF
    Or, lorsque le photodétecteur est occulté, Vce=S=0
    D'où:
    Vcc=VF+R1*IF
    R1=(Vcc-VF)/IF
    R1=(5-1.22)/0.01
    R1=318 ohm

    Mais celà me paraît bizarre comme résultat.

    Pourriez-vous me dire si j'ai fait une erreur ou pas s'il vous plaît?

    Merci d'avance.
    Road Ster
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  8. #5
    Jack
    Modérateur

    Re : Photodetecteur

    Vcc+Vce+S=VF+R1*IF
    Non, Vcc = Vce+S=VF+R1*IF

    Or, lorsque le photodétecteur est occulté, Vce=S=0
    Non plus, reprends ta maille avec Vcc, Vce et S.

    Je te laisse recalculer.

  9. #6
    Road Ster

    Re : Photodetecteur

    Citation Envoyé par Jack Voir le message
    Non, Vcc = Vce+S=VF+R1*IF
    Je vois pour la relation Vcc=Vce+S, mais pour Vcc= VF+R1*IF je ne comprends pas. Pourriez-vous m'expliquer comment vous avez trouvé cette relation svp?
    En fait je ne vois pas le sens de Vcc.

    Non plus, reprends ta maille avec Vcc, Vce et S.
    D'après la relation Vcc=Vce+S, lorsque le photodétecteur est occulté, S=0 et Vce=Vcc.

    Merci d'avance.
    Road Ster.
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  11. #7
    lemano

    Re : Photodetecteur

    Salut

    En fait je ne vois pas le sens de Vcc.
    C'est le + de ton alimentation. Le + de ta pile par exemple

    Le moins étant connecté sur la ligne du bas, ou il y a le symbole de la masse

    Que le transistor conduise ou pas, la tension Vcc et la masse ne varient jamais (dans ton exercice)

  12. #8
    Road Ster

    Re : Photodetecteur

    Ah ok merci.

    Si je comprends bien c'est comme ci mon schéma était un morceau d'un circuit dont le + est Vcc et le - la terre.
    On a donc bien:
    Vcc=VF+R1*IF
    R1=(Vcc-VF)/IF
    R1=(5-1.22)/0.01
    R1=318 ohm

    J'ai un autre soucis je ne sais pas ce qu'est le point de fonctionnement (Ic, Vce) du transistor.

    Si vous pourriez m'éclairer s'il vous plaît.
    Merci d'avance.

    Road Ster.
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  13. #9
    Jack
    Modérateur

    Re : Photodetecteur

    Le point de fonctionnement, c'est la valeur de Vce et de Ic dans ton transistor

  14. #10
    lemano

    Re : Photodetecteur

    Salut

    Si je comprends bien c'est comme ci mon schéma était un morceau d'un circuit dont le + est Vcc et le - la terre.
    Vouaip

    R1=(5-1.22)/0.01
    R1=318 ohm
    Tu est sur de la valeur que tu trouves ?
    5-1.22 = 3.78
    3.78 / 0.01 = 378...

  15. #11
    Road Ster

    Re : Photodetecteur

    Bonjour,

    Tu est sur de la valeur que tu trouves ?
    ah oui, merci désolé erreur de recopiage.^^

    Le point de fonctionnement, c'est la valeur de Vce et de Ic dans ton transistor
    Je n'arrive pas à trouver Ic et Vce, comment puis-je faire svp?
    On me donne IF=10 mA et R2= 1.2kohm.
    J'ai 2 courbes (caractéristique de la diode émettrice et du photodetecteur) mais je ne peux pas les mettre en pièce jointe dsl ( pas de scanner).

    Pour faire plus simple, voilà ma question:
    4.Lorsque le flux infrarouge n'est pas interrompu, déterminer le point de fonctionnement (Ic, Vce) du transistor. On prendra IF=10 mA et R2= 1.2kohm.

    Merci d'avance pour votre aide.
    A bientôt.
    Road Ster.
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  16. #12
    Road Ster

    Re : Photodetecteur

    Voilà après quelques recherches et réflexion :

    Je trace la droite sur mon graphe, qui a pour expression :
    Ic =(Vcc-Vce)/R2 (Est-ce juste?)
    Ic =(5-Vce)/1200

    L'intersection de cette droite avec la courbe IF=10 mA me donne :
    Vce = 0.81 V
    Ic = 3.5 mA

    Si ce n'est pas celà pouvez vous m'expliquer comment faire svp?

    Question curiosité : le transistor de mon schéma est-il un phototransistor NPN ou ces appelations n'existent pas pour les phototransistors?

    Merci encore à vous.
    A bientôt.

    Road Ster
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  18. #13
    lemano

    Re : Photodetecteur

    Salut

    Je trace la droite sur mon graphe, qui a pour expression :
    Ic =(Vcc-Vce)/R2 (Est-ce juste?)
    oui c'est juste
    Ic =(5-Vce)/1200
    oui c'est juste

    L'intersection de cette droite avec la courbe IF=10 mA me donne :
    Vce = 0.81 V
    Ic = 3.5 mA

    Sans voir la courbe (elle définit quoi, tu as quoi sur l'axe vertical et horizontal), impossible de te dire si c'est juste ou faut.
    Tout ce que on peut dire c'est que ta réponse est cohérente:
    Si Ic = 3,5 mA, au bornes de R2 (la tension Vs est égal à ), tu as .0035 * 1200 = 4,2 Volts

    Vs + Vce = 5,01 volts égal (plus ou moin) aux 5 volts de Vcc (tu es dans l'imprécision des courbes)

  19. #14
    Jack
    Modérateur

    Re : Photodetecteur

    L'intersection de cette droite avec la courbe IF=10 mA me donne :
    La coube IF=10mA???? IF en fonction de quoi?

    IF est le courant dans la diode, pas dans le transistor. Il faudrait connaitre la reltion entre IF et Ic, ce qu'on appelle le CTR (Current Transfert Ratio). Tu pourras alors calculer Vce = Vcc - R2.Ic.

    A+

  20. #15
    Road Ster

    Re : Photodetecteur

    Tout d'abord merci à vous deux pour votre aide.

    J'ai pris le temps de faire le graphe sur paint, je l'ai ajouté en pièce jointe.
    Mon tracé est-il juste svp?

    En reprenant on a:
    D'après le graphe :
    Le point de fonctionnement Ic = 3.5 10-3 A
    De plus :
    Vce = Vcc-R2Ic
    Donc :
    Vce = 5 - 1200*3.5 10-3
    Vce = 0.8 V

    Si Ic = 3,5 mA, au bornes de R2 (la tension Vs est égal à ), tu as .0035 * 1200 = 4,2 Volts
    Ce résultat concorde avec la courbe de la question suivante qui décrit v en fonction du temps, je la ferais et posterais ultérieurement.

    Merci encore.
    A bientôt.

    Road Ster
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  21. #16
    Jack
    Modérateur

    Re : Photodetecteur

    Mon tracé est-il juste svp?
    oui.

    C'est sur que c'est beaucoup plus clair avec un dessin. Je n'avais pas compris que tu avais la courbe Ic = f(Vce) paramétrée par IF.

    A+

  22. #17
    Road Ster

    Re : Photodetecteur

    Bonjour tout le monde,

    C'est sur que c'est beaucoup plus clair avec un dessin.
    Désolé c'est pas facile sans scanner, mais je l'ai fait .

    Pour la suite de mon exercice je suis pas sur de moi du tout, donc je m'adresse à nouveau à vous et votre savoir pour m'aider svp.

    Question 5:
    Justifier la forme et les valeurs des niveaux haut et bas de ce signal.

    Réponse:
    La forme est du au fait que le photodétecteur soit occulté ou non.
    Au niveau bas le photodétecteur est occulté, donc le courant ne passe pas pas R2 et s=0 V.
    Au niveau haut le photodétecteur n'est pas occulté, donc le courant est à sont maximum et passe par R2, ainsi : s= Ic*R2 = 3,5.10-3*1200 = 4.2 V.

    Question 6:
    Montrer que la fréquence f du signal s(t) est lièe à la vitesse v du vent par la relation : f=av. On donnera la valeur numérique de a avec ses unités.
    Lors de l'essai précédent, quelle était la vitesse du vent?

    Réponse:
    -Ici je bloque sur le fait de montrer f=av, comment puis-je faire svp.
    -Pour les unité:
    f en Hz
    v en m.s-1
    donc on obtient :
    a en Hz.s.m-1
    -Pour la vitesse du vent de l'essai:
    graphiquement on a T=7 ms
    donc: f= 1/T = 1/7.10-3
    d'où : v= f/a = (1/7.10-3)/a

    Je vous remercie d'avance pour l'aide que vous m'apportez.

    A bientôt.
    Road Ster
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  23. #18
    lemano

    Re : Photodetecteur

    Salut

    la question 5, tu peux peut être "broder" mais c'est juste à mon avis.


    La question 6...
    Ici je bloque sur le fait de montrer f=av, comment puis-je faire svp.
    tu aurais pas caché encore une courbe... ?

    La fréquence de sortie f de ton signal dépend de la vitesse de rotation du disque (c'est les réponses aux questions précédentes, étudiant le circuit electronique, qui le montrent... ). Si le disque, monté sur le moulinet, tourne à une vitesse proportionelle au vent, alors le signal de sortie f est proportionelle à la vitesse du vent... mais est ce le cas ?
    Et là tu dois avoir la courbe, genre nombre de tours en fonction de la vitesse du vent et qui resemble à une droite....


    On donnera la valeur numérique de a avec ses unités
    (les unités...le genre de question que je detestais...alors je te garantis rien)

    -Pour les unités:
    f en Hz
    v en m.s-1
    donc on obtient :
    a en Hz.s.m-1
    oui mais...
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Hertz
    et....
    Hz= s-1... Cela doit permettre de simplifier ton resultat...

    Pour la vitesse du vent de l'essai:
    graphiquement on a...
    bhen vu que tu gardes la courbe secret...impossible a savoir

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  25. #19
    Road Ster

    Re : Photodetecteur

    Merci pour ton aide lemano,

    tu aurais pas caché encore une courbe... ?
    Moi ? non ...
    Juste un petit tableau

    oui mais...
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Hertz
    et....
    Hz= s-1... Cela doit permettre de simplifier ton resultat.
    Ah oui il est vrai que f=1/T donc f est en s-1, on a donc :
    a en m-1

    bhen vu que tu gardes la courbe secret...impossible a savoir
    Pour le calcule de v il faut la fréquence de l'essai, soit d'après le graphe (pas caché , c'est celui joint à mon poste précédent), f=1/T=1/7.10-3


    Mise à part ça je ne vois pas comment calculer a?
    Une petite aide svp.

    Merci d'avance.

    A bientôt.
    Road Ster.

    ps: désolé de pas avoir mis tout l'énnoncé il est long
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  26. #20
    lemano

    Re : Photodetecteur

    Salut
    Mise à part ça je ne vois pas comment calculer a?
    Regardes ton disque... tu as sur un tour 16 encoches, par exemple en plastique et 16 encoches "vident", ou il y a pas de matière
    Imaginons que ton disque fasse un tour par seconde... Combien de fois la lumière de ton opto coupleur aura été coupée en une seconde. Tu vas avoir quoi en sortie de ton montage electronique: un signal "carré" d'une fréquence de ....? (vais pas tout te dire quand même... )

    Après, regardes ton tableau...
    Au desous de 0.2 m/s de vent, ton disque tourne pas. Tu peux immaginer que le vent n'a pas asser de force pour contrer les frottements mechaniques de ton moulinet. Par contree, a partir de 1m/s de vent, ces frottements deviennent négligeables et tu vois que la vitesse de rotation de ton disque est directement proportionelle à la vitesse du vent, donc avec le tableau que tu donnnes, tu peux dire que la valeur de a sera identique entre 1m/s et 10 m/s.

    Prend le cas du vent à 1 m/s... Ton disque fait un tour par seconde

    Dans la formule f=av,
    - f, tu connais: un signal "carrée" d'une fréquence de ....?
    - tu connais v... c'est le point que tu as choisi: 1m/s
    Je te laisse calculer a...

    -Pour la vitesse du vent de l'essai:
    graphiquement on a T=7 ms
    donc: f= 1/T = 1/7.10-3
    d'où : v= f/a = (1/7.10-3)/a
    Si la vitesse du vent que tu obtinent est bien entre 1m/s et 10 m/s en utilisant le a que tu viens de calculer, ton moulinet tourne bien à une vitesse proportionelle à la vitesse du vent donc...a est valable et tu auras répondu à la question

  27. #21
    Road Ster

    Re : Photodetecteur

    Bonjour lemano,

    merci de t'occuper de moi

    Si je comprend bien, mon disque de 32 encoches (16 pleines, 16 vides), fait un tour en 1 seconde, donc la période étant une encoche pleine + une vide, on a une fréquence de 16.

    Soit avec cette fréquence:
    f=16 Hz ; v= 1 m.s-1

    a = 16/1 =16 m-1

    D'après l'essai précédent on obtient:
    v = (1/7.10-3)/16 =8,93 m.s-1


    Est-ce juste ou me suis-je trompé sur la fréquence?

    Merci encore.
    A bientôt.

    Road Ster
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  28. #22
    lemano

    Re : Photodetecteur

    Salut



    je crois que tu as tout compris

  29. #23
    Road Ster

    Re : Photodetecteur

    Re, merci lemano.

    J'ai continué mon exercice et je suis tombé sur un autre problème
    (peut-être que c'est moi le poblème )

    On compare s1 à une tension de référence U0=1,6 V grâce au dispositif suivant: (voir fichier joint).

    On me demande de tracer la caractéristique de s2(s1).
    s1 d'amplitude U=0.1v (v = vitesse du vent).

    Je n'ai jamais fais celà comment tracer cette caractéristique svp?

    Merci encore.
    A Bientôt.

    Road Ster.
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  30. #24
    lemano

    Re : Photodetecteur

    Salut

    Le composant entre s1 et s2, c'est un amplificateur operationel ideal (gain infini) monté en comparateur de tension. Tu as pas étudié cela ?

    si je dis que la tension de sortie d'un ampli opérationel est egal à (la tesion sur l'entrée + moins la tension sur l'entrée -) * le gain de l'ampli.... cela te dis quelque chose ou pas ?
    Dernière modification par lemano ; 08/12/2007 à 22h11.

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  32. #25
    Road Ster

    Re : Photodetecteur

    Bonjour lemano,

    Désolé de ne pas avoir répondu plutôt.

    Pour être franc les cours du CNED sont très court et peu de choses sont vues, de plus pas très bien expliqué, c'est pour celà que j'ai du mal en électronique.
    Ma seule solution est de demander de l'aide sur le forum, mais celà me met beaucoup en retard sur mon année (cf présentation).

    Le composant entre s1 et s2, c'est un amplificateur operationel ideal (gain infini) monté en comparateur de tension.
    Je n'ai pas vu celà, juste quelques Aop, mais comme je suis seul j'ai du mal à tout assimiler.

    le gain de l'ampli...
    Je ne vois pas ce que c'est.


    En tout cas merci pour l'aide, si j'arrive à comprendre c'est grâce à vous, bien que je pense ne pas réussir mon année et devoir recommencer ^^.
    Si vous n'étiez pas là je sais pas où j'en serais.

    Encore merci.

    A bientôt pour la suite.
    Road Ster.
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  33. #26
    Jack
    Modérateur

    Re : Photodetecteur

    Il existe de nombreux cours bien faits. Vas par exemple sur ce site, à la rubrique "composants électroniques", il y a plein de doc sur les amplis op:

    http://pagesperso-orange.fr/xcotton/...oursetdocs.htm

    A+

  34. #27
    Road Ster

    Re : Photodetecteur

    Salut Jack,

    Merci pour ce lien je viens de regarder et les cours ont l'air super bien fait.
    J'avais chercher des cours sur le net mais rien trouvé.

    Merci vraiment ça va beaucoup m'aider.

    A bientôt.
    Road Ster
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  35. #28
    lemano

    Re : Photodetecteur

    Salut

    En plus du lien donné par jack, pour ton composant à l'entrée de ton schema, tu peux regarder ici, il y a le meme composant que toi, regardes bien comment on le dessine en europe et au usa

    http://fr.wikipedia.org/wiki/Amplifi...C3%A9rationnel

    Et après tu peux regarder ici:

    http://www.elektronique.fr/cours/AOP...e.php#aop_2-01

    Regardes l'explication Comparateur de tensions, c'est ton montage.

    Et si tu comprends quelque chose, tu poses la question

  36. #29
    Road Ster

    Re : Photodetecteur

    Bonjour à vous,

    Merci pour les liens lemano.

    Voilà la caractéristique que j'ai donc tracée.
    je n'ai pas mis pour les valeurs négatives de s1 car je me suis dit que comme s1 est en fonction de la vitesse du vent (jamais négative) eh bien s1 ne pouvait pas l'être.
    J'ai peut-être tord ?

    Je continue il me reste 3 questions

    A bientôt.
    Road Ster.
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  37. #30
    lemano

    Re : Photodetecteur

    Salut

    Désolé mais je crois que ta courbe est pas juste parceque ton amplificateur opérationel est branché en comparateur
    (la bonne nouvelle c'est que si les prochaines questions concerne la suite du montage, cela devrait etre plus simple à répondre qu'avec ta courbe )

    Regardes l'image attachée pour voir le shema bloc de ton ampli opérationel idéal. Comme il est branché, tu as:

    S2 = (S1 - U0) * l'infini

    Tu as 3 cas possibles:

    S1 est plus grand que U0, S2 = + l'infini
    S1 est plus petit que U0, S2 = - l'infini
    S1 et U0 sont egaux, S2 = 0 x l'infini.... (dans la pratique cela arrive jamais... il y a aura toujours un chouya de tension d'un coté ou de l'autre et un chouya * l'infini cela fait toujours l'infini...

    La tension S2 en sortie peut bien sur pas valoir l'infini. Elle est limitée par la tension d'alimentation + et - de ton amplificateur opérationel. - l'infini c'est - Vsat et + l'infini c'est + Vsat (dans ton schema, cela doit etre la masse d'un coté et Vcc de l'autre)

    Dans ton cas tu

    U0 =1,6 V
    S1 = 0.1 * V

    Prend V petit... S1 sera petit et inférieur à U0 donc S2 vaudra ... - l'infini
    V augmente un peu mais S1 est toujours plus petit que U0.... S2 vaut toujours - l'infini
    V continue d'augmenter jusqu'a ce que.....
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