Découvrons le montage comparateur !

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Prérequis

Acquérir une tension avec ELWIN (TP)
Utiliser des fonctions plus complexes de QuickBasic (activités)

Introduction

L'objectif annoncé de l'activité précédente était de progresser dans la compréhension de la communication entre l'ordinateur et ses différents périphériques, parmi lesquels des capteurs utilisés en physique.

Nous allons ici commencer à expliquer le fonctionnement du Module R-2R de la mallette ELIN. Nous commençons donc par le comparateur...

Plan

1 - AO ?
2 - La mesure, n'est-ce pas une comparaison avec quelque chose de connu ?
3 - Devinez la tension inconnue d'une pile bien usagée !
4 - Quand l'ordinateur contrôle la tension variable...

Auteur : CG +  NT

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1 - AO ?

Le principal composant du montage comparateur est un amplificateur opérationnel (noté souvent en abrégé AO) qui, comme son nom l'indique , peut servir à autre chose qu'à amplifier... c'est-à-dire à réaliser des opérations mathématiques.

  A titre d'exemples voici quelques simulations : montage suiveur, montage soustracteur, montage additionneur, montage amplificateur...

L'amplificateur opérationnel doit toujours être alimenté : le générateur +15V/-15V doit être le premier allumé et le dernier éteint.

NB : En général, les bornes d'alimentation ne sont pas représentées sur les schémas.

  Identifie l'AO sur le Module R-2R : Quelles les trois bornes importantes dans un schéma électrique ?

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2 - La mesure, n'est-ce pas une comparaison
 avec quelque chose de connu ?

  Nous allons étudié indépendamment le montage comparateur présent sur le Module R-2R.
 Néanmoins on laissera accroché le Module DEL pour bénéficier de l'alimentation -15 V / + 15 V.

Réalise le montage suivant pour lequel :

- l'alimentation continue variable de 0 à 30 V reste branchée à l'entrée E+
- une alimentation de 6V continu remplace la tension venant du réseau R-2R au niveau de l'entrée E-
- un voltmètre est intéressant en sortie pour lire la valeur de U_S

Attention : le générateur +15 V / -15 V n'apparaît pas sur le schéma mais il est indispensable !

Fais varier la tension U_E et mesure la tension de sortie U_S avec un voltmètre. Rassemble tes résultats dans un tableau de ce genre :

U (V)	6
Uvar (V)	0	1	2	3	...	12
US (V)

Quelles sont les valeurs possibles pour U_S ?

Pour quelle valeur de U_var la bascule se produit-elle ?

Précise quel est le principe d'un tel montage. Aide-toi en regardant le titre du paragraphe...

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3 - Devinez la tension inconnue d'une pile bien usagée !

Remplace :

• le voltmètre par deux  DEL tête-bêche (l'une verte, l'autre rouge par exemple)
  
• le générateur de 6 V par une pile (ou un autre générateur) de tension inconnue
  

Propose une méthode d'utilisation de ton montage pour déterminer la tension aux bornes de la pile.

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4 - Et si l'ordinateur contrôlait la tension variable ...

Problématique

Comment peut-on disposer d'une tension variable contrôlée par l'ordinateur ? Pour le savoir, il faut tout d'abord se rappeler comment l'ordinateur commande la tension entre les différentes broches DATA du port parallèle...

Entre la masse et les broches DATA du port parallèle, soit la tension est nulle, soit elle est voisine de 3 V : Cela dépend de la valeur de l'octet envoyé par l'ordinateur par l'intermédiaire de ces broches.

Il y a 8 broches DATA , ce qui permet 2⁸ combinaisons différentes !

L'idée serait donc d'utiliser l'ordinateur pour faire varier automatiquement (et non manuellement) la tension à l'entrée inverseuse du montage comparateur.

Mais alors, comment " transformer"  la valeur de l'octet envoyé par l'ordinateur (donc la tension aux bornes des chacune des broches) en une seule tension qui devra varier pour être comparer à la tension inconnue ?

Mesure d'une tension

Branche un voltmètre directement à la sortie analogique du montage R-2R de la plaquette.

A l'aide d'Elwin, fais varier la valeur de l'octet à la sortie du port parallèle et note l'évolution de la tension à la sortie du montage R-2R.

NB : Tu peux faire de même avec le QuickBasic : Utiliser la commande OUT &h378,n où n désigne la valeur en décimal de l'octet que l'on souhaite envoyer.

  Explique sommairement comment on peut remplacer le réglage manuel d'une alimentation variable par un réglage logiciel au niveau de l'ordinateur.

Explique en quoi ce montage est équivalent à un CNA (Convertisseur Numérique Analogique).

Application possible : Comment mesurer une tension avec un comparateur, un générateur et des résistances ?