TIPE Montre à Quartz

[invite5c8f9a6c]

Bonjour,
Pour mon TIPE, j'ai l'intention d'utiliser un quartz pour fabriquer ma propre montre.
J'ai pour l'instant plusieurs problèmes :
J'ai trouvé sur le net des montages oscillants tel l'oscillateur de Pierce.
Cependant, je ne comprend pas comment l'utiliser, en effet, le circuit ne comporte pas de source de tension.
(Peut être que c'est idiot mais bon, je comprend pas ^^)
Pourriez vous m'aider à trouver un montage oscillant simple à monter et à étudier ?

De plus, si vous avez des idées sur les expériences et la direction à faire prendre à mon projet, je suis preneur !

Merci !
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[f6bes]

Bjr à toi et bienvenue sur FUTURA,
Hum ça serait fort étonnanr !!
Y a FORCEMENT une source de tension !!
Un lien de ton schéma...trouvé sur le net ?
Hum tu comptes REPRODUIRE une montre sous quel..."encombrement" !
Ca risque d'etre une pendule de gare !!

A+

[invite5c8f9a6c]

Ben par exemple, le lien de wiki : ICI

Tout les circuits que j'ai trouvé sont bizarres.
==> Je compte reproduire la montre avec l'oscillateur, le montage diviseur de fréqence et un compteur à affichage numérique ou un moteur pas à pas

[Antoane]

Bonjour,
et U1, c'est quoi ?
c'est une porte inverseuse, ici utilisée en mode linéaire, c'est donc un amplificateur de tension. Elle a besoin d'être alimentée. Comme c'est supposé évident, on ne représente pas cette alimentation, pour ne pas surcharger le schéma.
Un 4060 (http://focus.ti.com/lit/ds/symlink/cd4060b.pdf) contient tout ce qu'il faut pour sortir un signal de 2Hz à partir d'un quartz de 32768Hz.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite5c8f9a6c]

Merci, je pensait que c'était une diode ! ^^ (Je m'y connais pas tellement en circuits logique)

Merci pour l'idée du CD4060, mais le problème c'est que je rique de l'utiliser sans comprendre comment il fonctionne
Je ne pourrais pas faire un montage oscillateur simple sans logique ?

[Antoane]

Monter l'oscillateur sans circuit intégré est possible (voir par exemple un oscillateur Colpitts), mais pour la division de fréquence jusqu'à 1Hz... Même si c'est faisable avec AOP ou transistor, c'est pas simple, lourd et probablement moins fiable.

[invite5c8f9a6c]

C'est donc mieux de travailler sur le 4060 ?
J'ai essayé de me documenter, mais je ne vois vraiment pas comment étudier le composant dans le TIPE.
Il ne me servira qu'a avoir le signal de 1 Hz sans vraiment comprendre le mécanisme.

[f6bes]

Merci, je pensait que c'était une diode ! ^^ (Je m'y connais pas tellement en circuits logique)

Merci pour l'idée du CD4060, mais le problème c'est que je rique de l'utiliser sans comprendre comment il fonctionne
Je ne pourrais pas faire un montage oscillateur simple sans logique ?

Bjr à toi,
Il n'est pas nécessiare de connaitre le fonctionnement interne d'un circuit intégré (c'est fort complexe). Par contre SAVOIR quelles sont les fonctions, c'est suffisant.
Donc ton 4060 à une partie oscillateur pour générer les oscillations.Et d'autre part il a plusieurs diviseurs de fréquence .
Suffit donc d'appliquer le signal oscillateur sur le (les) étages diviseurs pour obtenir la fréquence voulue Si nécessaire (manque d'étage diviseur) un deuxiéme 4060 permettra d'utiliser les étages diviseurs de celui çi.
Suffit de savoir cela, pas comment la "tambouille" se fait à ...l'intérieur des petites bétes.

Par contre ton 4060 est déjà aussi gros qu'une...........montre et à lui seul cela n'en fait pas...une montre !
Mais si tu "vises" cela , ça rentreras largement à...l'intérieur:
http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:A...VOscHap_MOmGMc

A+

[Antoane]

Tout à fait d'accord avec F6BES : tu n'es pas sensé être un spécialiste des circuits intégrés. Après, si on te pose la question, savoir dire qu'il y a plein de transistor qui forment des bascules sera à mon avis bien suffisant.

Le problème est davantage de voir vers où tu vas : Un tipe est sensé répondre à une problématique. "Comment faire un montre ?" ne me parait pas très pertinent. Il est toujours possible de commencer le tipe et de voir après vers où il te mène, mais c'est pas forcément rassurant, surtout si tu es en spé.
Quelle filière ?

[invite5c8f9a6c]

Je suis en filière PC.
==> En fait au départ j'était parti sur les montres à quartz avec une problématique du genre "comment fonctionne une montre à quartz" (je sais, c'est un peu simpliste comme problématique ^^)
J'ai donc récupéré le quartz d'une montre pour étudier sa résonnance au départ.
Puis je me suis dit que reconstruire toute la montre pouvais être une bonne idée pour bien comprendre le fonctionnement.
J'avais dans l'idée d'utiliser mon quartz, mais à ce que j'ai compris, le 4060 contient déja tout pour osciller, est ce que je me trompe ?
(En fait, au risque de paraitre débile, j'ai pas trop compris ce que c'était exactement que le 4060 ^^)
Dans la suite du TIPE, je comptais utiliser mon signal de 1 Hz pour faire fonctionner une sorte de compteur digital.
Est ce une bonne idée selon vous ? (pas trop compliqué ?)

[Antoane]

Comme t'as pu le voir si wiki, la seule chose qu'il faut pour faire osciller un quartz, c'est un amplificateur, deux condensateurs (et une résistance). Le 4060 contient cet amplificateur ainsi que toute une flopée de compteurs, c'est à dire de diviseurs de fréquence.
Tu peux effectivement câbler la sortie de ton horloge 1Hz sur un compteur par 60, qui attaque un autre compteur par 60, qui attaque un compteur par 12. Reste à y ajouter le décodage binaire->afficheur 7segments et c'est tout.
Au final, rien de bien compliqué, tu auras vite fais le tour, et tu auras réalisé quelque chose de non viable commercialement car aujourd'hui, ce genre de truc se fait avec un micro-contrôleur (voir un ASIC).

Si l'idée de la montre te plait tu peut peut-être partir sur l'oscillateur : pourquoi un quartz, pour un Pierce... divers essais de stabilité et précision de possible, un peu de théorie est possible...

[invite5c8f9a6c]

D'accord, merci beaucoup !
Finalement je ne sais pas si je vais monter toute la montre du coup !
(Je ne vois pas à quoi ça servira pour le TIPE)
Mais je ne vois pas du tout vers quoi orienter le sujet.
Les Oscillateurs, ça me branche pas trop finalement. (surtout que je ne vois pas trop ou est la théorie ^^)

[invite5c8f9a6c]

Une autre petite question :

Est ce que la porte inverseuse de l'oscillateur de Pierce est bien un amplificateur opérationnel monté en amplificateur de tension inverseur, ou est ce que je me trompe completement ?
Si c'est bien le cas, j'ai une chance de comprendre le montage et de le réaliser en vrai ^^

[Antoane]

Un AOP seul est un amplificateur de différence : il amplifie la tension située entre ses entrées par un gain, quasi-infini (~120dB). On peut considérer une porte logique inverseuse comme un AOP dont l'entrée + serait reliée à la moitié de la tension d'alimentation (regarde la fonction de transfert).

En général, on câble ce genre d'oscillateur avec une porte destinée à de la logique, néanmoins, ce serait aussi (probablement) possible avec un AOP, à condition qu'il dispose d'une bande passante suffisante. Il me semble qu'il existe aussi des oscillateur à quartz prévus pour AOP, mais le montage est différent.

Tu pourrais demander à voir ta question déplacée en électronique.

[invite5c8f9a6c]

Bon alors, j'ai un peu réfléchi ^^

Je me suis demandé ce que je pouvais faire pour faire du projet un vrai TIPE (c'est à dire avec des expériences et des initiatives)
Je pense que je vais abandonner la partie 4060 parce que je vois pas trop quoi en faire dans le TIPE.
Du coup j'ai pensé à ça :
Je garde la partie quartz, (j'ai prévu de tracer le diagramme de bode du quartz pour vérifier sa fréquence de résonnance et son facteur de qualité)
Je garde aussi la partie oscillateur (bien que je sais pas trop quoi en faire à part faire le montage et voir que sa oscille (des idées ? ^^))

Ensuite, j'abandonne la partie diviseur de fréquence et je crée un nouveau signal de 1 Hz grace à un montage oscillateur avec des Aop (plus facile à mon avis) ==> Un montage multivibrateur astable.
Et j'utilise ce signal pour commander un compteur.

Vous pensez que c'est bien comme démarche de TIPE ?
Avez vous des idées d'expériences, comment utiliser ce que je vais faire pour en tirer des choses à mettre dans le TIPE ?

Enfin bref, vous en pensez quoi ?

Merci d'avance !

[f6bes]

Bjr à toi,
Pour traçer un diagramme de ton quartz faut qu'il soit monté en filtre.
Donc te faut un générateur calé sur la fréquence du quartz.
D'autre part faudra que ton quartz soit "chargé" correctement sinon, ton relevé ne voudra pas dire grand chose.
A+

[invite5c8f9a6c]

Ca à l'air bien compliqué,
moi je voyais un truc simple :
un quartz monté en série avec une résistance (et un générateur)
On mesure la tension aux bornes du quartz et aux bornes de la résistance et on peut tracer le diagramme, en faisant varier la fréquence (on mesure le déphasage entre les deux tensions et le gain en tension)
Non ?

[Antoane]

Un diagramme de bode intéressant à tracer car pas facile : la résonance est très marquée et le Q est très grand. il faudra un GBF avec une bonne stabilité et attendre suffisamment entre 2 mesures pour être sûr d'avoir atteint le régime permanent.

Monter un astable à AOP peut être intéressant aussi, mais à quoi serviront les compteurs ?
Je pense plutôt que tu devrais partir sur une comparaison Quartz/oscillateur RC (à AOP).

[invite5c8f9a6c]

Ben les compteurs font le lien avec le sujet de départ ( les montres ^^)

Du coup j'aurais toute la montre mais en sautant la partie diviseur de fréquence.
Comparer l'oscillateur RC et l'oscillateur à quartz est une bonne idée, mais je vois pas vraiment quoi en tirer par rapport aux montres.

[Antoane]

Précision initiale d'une résistance : généralement entre 1% et 5%. Disons 0,1% si tu as une bonne bourse, voir encore moins si des vraiment bonnes poches.
Précision initiale d'un condensateur : 5%, 1% voir 0,5% si tu as de bonnes bourses...
"Précision initiale" d'un quartz : <50ppm, souvent plutôt 20ppm

déviation en température d'une résistance : 200ppm/K pour une classique
déviation en température d'un quartz : de l'ordre du ppm/K

Déviation dans le temps d'une résistance : je sais pas
Déviation dans le temps d'un condensateur : je sais pas, mais peut être importante selon température et tension de fonctionnement
Déviation dans le temps d'un quartz : par exemple 3ppm/an.

Bref, combien de retard ou avance acceptes-tu que ta montre prenne chaque jour ?

Si t'es axé méca, tu peux aussi tenter la montre à ressort

[invite5c8f9a6c]

Ah ouais d'accord ^^
J'avais pas vu ça comme ça.
Mais comment revérifier ces chiffres par expérience ?

[Antoane]

Pour la précision initiale : facile, tu câbles l'oscillateur avec des composants que tu as sous la mais et tu vois à quelle fréquence ça oscille. Mieux : tu achètes des composants de manière à monter deux oscillateur du même prix et tu vois lequel est le meilleurs.

Pour la dérive en température : tu attend que Madame fasse un gateau et tu met le circuit dans le four. De même au congélateur.

Pour la dérive dans le temps... c'est moins facile. Tu peux faire un essai en septembre et un en mai, mais se sera pas concluant. Dans ce cas, tester un "vieillissement anticipé" du circuit. Le net doit être assez bavard à ce sujet. Moi, j’essaierais déjà plusieurs cycles de monté/descente en température, par exemple en le laissant pendant 3mois dans le four, utilisé normalement. (Peut-être ajouter un peu d'humidité ?)

PS : attention quand même : certains composants et soudures contiennent encore du plomb, pas très bon pour la santé.

[invite5c8f9a6c]

En fait, je croyais savoir de quoi on parle, mais je n'en suis plus très sur xD
C'est quoi exactement l'oscillateur RC que tu me propose ?
(je crois que je confond ^^)
Sinon j'avais pensé que, je pourrais aussi tracer le diagramme de bode du RC pour montrer la différence avec celui du quartz.
c'est possible ? (je suis plus sur de rien maintenant )

[invite5c8f9a6c]

Ah oui, et aussi, j'ai oublié de vous demander,
Une idée pour racorder le TIPE au thème de l'année ? (Prévision)

[f6bes]

En fait, je croyais savoir de quoi on parle, mais je n'en suis plus très sur xD
C'est quoi exactement l'oscillateur RC que tu me propose ?
(je crois que je confond ^^)
Sinon j'avais pensé que, je pourrais aussi tracer le diagramme de bode du RC pour montrer la différence avec celui du quartz.
c'est possible ? (je suis plus sur de rien maintenant )

Bjr à toi,
Un oscillateur RC est un oscillateur qui fonctionne qu'avec des R et C pour la partie oscillation.
Pas de self L.
Tu peux faire aussi un oscillateur LC ( condo ET self ).
A+

[Antoane]

Tous les oscillateurs RC fonctionnent sur le même principe : on charge C au travers de R. Quand la tension Uc aux bornes de C dépasse un seuil, on décharge C dans R. Quand Uc descend sous un autre seuil, on recommence.
Il y a plusieurs moyens de le faire, que ce soit avec un comparateur à fenêtre (voir par exemple le NE555) ou avec un comparateur à hystérésis (AOP ou 4093 par exemple).
Tracer le diagramme de bode d'un RC est trivial (on le fait en TP, peut-être même en sup, non ?), et je ne vois pas ce que ça t'apporterais. L'intérêt du diagramme de gain d'un quartz, c'est que ça va te permettre de trouver la pulsation de résonance, et de montrer que le Q est très grand, d'où une fréquence d'oscillation stable.

Pour le thème prévision... Comment prévoir avec précision l'heure qu'il sera dans une heure ?

__________________
Le hasard n'est qu'un alibi à notre ignorance. Hubert Reeves

[invite5c8f9a6c]

Le montage du multivibrateur astable (comparateur à hystérésis en boucle avec un intégrateur) est donc un oscillateur RC ?

==> Je voulais justement tracer son diagramme de bode pour le comparer avec celui du quartz et montrer son manque de précision.

C'est peut être "trivial", mais pour l'oscillateur, je ne vois pas comment faire xD (par rapport au quartz, ce n'est plus un simple dipôle)

[Antoane]

Le montage du multivibrateur astable (comparateur à hystérésis en boucle avec un intégrateur) est donc un oscillateur RC ?

Oui, mais on n'utilise ce montage que quand on a besoin du triangle, sinon, des portions d'exponentielles suffisent : http://www.ac-creteil.fr/lycees/94/d...astableaop.gif

... et montrer son manque de précision.

Comment ?

[invite5c8f9a6c]

Euh, le montage que tu m'a mit, c'est le multivibrateur astable ?
==> J'ai pas compris ton commentaire, pourquoi ce n'est pas ce qu'on veut ?

==> Je comptais montrer son manque de précision par rapport au quartz en calculant son facteur de qualité.

[invite5c8f9a6c]

En fait, j'ai vraiment envie de faire le diagramme de bode du multivibrateur astable mais je sais pas comment faire !
==> J'ai pas compris pourquoi tu a parlé de "triangle" ^^