alim13
Bac STI2D

Alimentation stabilisée

Noms :  
Centre d'intérêt : CI 2 Instrumentation / Acquisition et restitution de grandeurs physiques
Classe : Term Sti2d Sin
Id programme : sin15, sin31  
Conditions : Par 2 , durée  3 heures.
Matériel : - un ordinateur;

Logiciel : - le logiciel Proteus;
- Utiliser le navigateur chrome;
Document :  

I. Objectifs

  • Observation expérimentale du redressement non commandé et des améliorations qu'on peut apporter pour obtenir une tension continue ou un courant continu à partir du secteur 50Hz.
  • Etudier le code Ascii;
  • Etude d’un Régulateur Intégré de Tension (RIT)..

II. Présentation

Représentation de la chaîne d'énergie et d'information

Les alimentations fournissent à un objet technique l’énergie électrique nécessaire à son fonctionnement.
Dans la plupart des cas, la fonction alimentation transforme les caractéristiques de l'énergie livrée par le réseau EDF
pour les adapter aux conditions d'alimentation de l'objet technique.
La tension du réseau EDF est alternative, de valeur efficace 240 V.
Le fonctionnement des circuits électronique d'un objet technique électronique nécessite en général une alimentation sous Très
Basse Tension, en courant continu, pour le raspberry pi, c’est 5V.


Rechercher sur Internet :
La définition de la valeur efficace d’une tension
.
La valeur efficace de la tension EDF.

La période et la fréquence de la tension EDF.

Tension maximum de la tension EDF

Dessiner ou trouver un chronogramme de la tension EDF:

 

III. La fonction adaptation

Un transformateur est un quadripôle muni de :
 deux bornes d'entrée E et E.' reliées à un enroulement appelé primaire,
 deux bornes de sortie S et S.' reliées à en enroulement appelé secondaire.
Les enroulements primaire et secondaire sont électriquement indépendants et placés sur un circuit magnétique unique

L’enroulement primaire est alimenté par une source de tension alternative sinusoïdale u1, la plupart du temps le réseau E.D.F.
Une tension sinusoïdale u2 est disponible aux bornes du secondaire.

Dans un transformateur, en fonctionnement à vide, le rapport des valeurs efficaces des tensions d’entrée et de sortie est fonction du nombre de spires des enroulements primaires et secondaires.


Un transformateur est caractérisé par la puissance qu’il est capable de transmettre, en fonctionnement, à une charge.
Cette puissance, appelée puissance apparente S, est la valeur du produit U*I. Elle s’exprime en voltampères (VA).

Pour un transformateur parfait, sans pertes :
1/ Rechercher sur le Bloc alimentation du raspberry pi la tension primaire, la tension secondaire, la puissance,
ainsi que le courant au secondaire du transformateur du raspberry.
2/ Calculer le rapport de transformation du transformateur du r la WII
3/ Sachant que le nombre de spires au secondaire et de 100, calculer le nombre de spires au primaire.

 

 

II. Obtention d’une tension alternative à redresser

 

L'alimentation sinusoïdale est constituée d'un transformateur dont le schéma est donné ci-contre.

Le transformateur va isoler le montage étudié du secteur. On peut faire, sans danger, des relevés à l'oscilloscope au secondaire du transformateur.
Les montages se feront à partir de AB.
L'oscilloscope étant le seul appareil ayant sa masse reliée à la terre, cette masse pourra être placée n'importe où en fonction des relevés.
Calculer le rapport de transformation . En déduire si le transformateur est élévateur, abaisseur de tension ou transformateur d’isolement.


IV. Fonction redressement
4.1. Utilisation d’un composant : la diode

Donner la caractéristique et le modèle équivalent d’une diode idéale.

4.2. Redressement monoalternance

D : diode 1N4007
RC=100

 

Visualiser et relever u, uD et uC . Préciser les valeurs numériques des grandeurs caractéristiques pour uC :valeur crête et période.
Mesurer la valeur moyenne de uC.

On retourne la diode. Faire les mêmes relevés.

Conclure.

 


4.3. Redressement double alternance en pont de Graëtz

5.1. Montage

 

R=100

 

 

 

Par quel moyen peut-on visualiser i et iC sur l’écran de l’oscilloscope ?

Pourquoi ne peut-on pas visualiser simultanément à l’oscilloscope u et uC ? Donner une solution.

5.2. Mesures

Relever u, uD1, uC, i et iC.

En déduire quelles sont les diodes passantes pendant chaque alternance.

Déterminer la période et la fréquence de uC. Cette tension est-elle toujours sinusoïdale ? Est-elle continue ?
Le courant d’intensité iC est-il continu?

Mesurer la valeur efficace de u et uC et la comparer à leur valeur théorique.

Mesurer la valeur moyenne de uC et la comparer à sa valeur théorique .

VI. Fonction filtrage

6.1. Filtrage par condensateur

On branche en parallèle à la résistance R un condensateur C de 47F ou de 1000F.
Dessiner et réaliser le schéma de montage.
Visualiser et relever en concordance de temps u, i , ic et uC pour chaque valeur de C.
Effectuer les mesures et compléter le tableau ci-dessous.

 

 

Mesures

C1=47F

R.C1=

C2=1000F

R.C2=

Valeur maximale de uC : uCMAX

 

 

Valeur minimale de uC : uCMIN

 

 

Ondulation : uCMAX-uCMIN

 

 

Valeur moyenne de uC

 

 

 

 

 

Visualiser et relever iC et uC en concordance de temps sans utiliser la sonde différentielle.

Conclure.

6.2. Lissage par bobine

On débranche le condensateur C et on branche en série avec la résistance R une bobine de 1H.

Donner le schéma de montage pour visualiser à l’oscilloscope uC et iC sans utiliser la sonde différentielle.

Relever uC et iC à l’oscilloscope.

Mesurer la valeur moyenne de iC.
Faire varier la valeur de l’inductance de la bobine. Est-ce que la valeur moyenne de iC varie et l’allure de uC change ?

Conclure.

VIII. Fonction régulation

Montage

 

 

 


Rh=rhéostat de 100
RIT: L7805

Pourquoi met-on une résistance de 10 en série avec le rhéostat ?
On veut mesurer IS, et on a qu’un voltmètre sous la main, comment peut-on faire ?
Réaliser le montage.

III. Stabilisation amont

a) Régler l’alimentation E=10V, régler ensuite Rh pour avoir IS=0,1A.
Garder pour la suite Rh fixe.
b) Rappeler la relation donnant la puissance absorbée Pa par le régulateur et Pu la puissance fournie à la charge Rc (Rh+10).
c) Faire varier E de 2 à 20 V par pas de 2V, relever et reporter dans un tableau  Excel : Ue, Us, Ie et Is pour chaque valeur de E.
- Calculer pour chaque valeur de E : Pa, Pu et .
- Tracer la caractéristique de transfert Us=f(Ue)
En déduire le domaine de fonctionnement nominal.
- Tracer la caractéristique du rendement =f(Ue).
En déduire la valeur de Ue pour laquelle le rendement est maximum.
d) Conclure

IV. Stabilisation aval

E est fixé à 10V.
a) - Agir sur le rhéostat Rh pour faire varier le courant Is de 50mA à 400mA (par pas de 50mA)
- Pour chaque valeur de Is relever puis reporter dans un tableau Excel : Ue, Us et Ie et en déduire Pa, Pu et .
b) - Tracer la caractéristique du rendement =f(Is).
c) - Tracer la caractéristique de sortie Us=f(Is).

IV. Conclure sur le rôle du R.I.T.

 

VIII. La fonction alimentation

 

 

 


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J'enseigne au
Lycée Paul SERUSIER
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Tél : 02 98 99 29 29
Site : www.lycee-serusier.fr

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Richard GAUTHIER
Professeur de Physique Appliquée
Certification ISN
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