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Niveau maths spé
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montage ali

Posté par
zebrico
22-10-16 à 18:08

Bonjour à toutes et à tous.

Voici le montage considéré en pièce jointe.  Une étude préliminaire me donne que pour l'étage 1 on a :

\frac{dUe}{dt}+\frac{Ue}{R1*C}=-2\frac{dUs}{dt}   (1)

passons à l'étage 2 (montage en hystérésis dont la caractéristique est en pièce jointe)

j'obtiens que \epsilon= \frac{2Us+Ue}{3}

la tension de basculement basse Vbb
Vbb=-\frac{Vsat}{2}

la tension de basculement haute
Vbh=\frac{Vsat}{2}

Puisque Ue n'est, dans chaque cas, qu'une constante, l'équation différentielle  (1) devient

\frac{Ue}{R1*C}=-2\frac{dUs}{dt}

d'où :

Us(t)=Us(t=0)-\frac{Ue}{R1*C}*t

et c'est là que j'ai un soucis :
Il faut que je détermine Us(t=0)
l'énoncé me dis que :

Citation :
on suppose que, à t=0, l'étage 2 va basculer en saturation basse


ie Ue(t=0^{+})=+Vsat

Spontanément ce que j'ai envie de dire, c'est qu'aux bornes d'un condo, la tension se conserve et que Us(t=0^{-})=Us(t=0^{+})=-Vsat

or il se trouve qu'à la question suivante qui est :
Citation :
déterminer la date t1 à laquelle l'étage 2 va basculer en saturation basse


je dois chercher t1 tel que Us(t1)=Vbb et cela me donne un t1 négatif, donc sauf erreur de calcul de ma part, cela ne convient absolument pas. J'ai donc cherché la valeur minimale de Us(t=0) pour que t1 soit strictement positif, cela m'a donné (toujours sous réserve de fautes de calculs) :Us(t=0)>-\frac{Vsat}{2}

en repassant du coup à la définition de la tension comme une différence de potentiels, j'obtiens, puisque quand Ue>0 la diode 1 est passante étal diode 2 bloquée, que :

Us(t=0^{+})=Vsat-R1*i(t=0^{+})

et là pour la valeur de i(t=0^{+}), je n'en ai aucune idée...

Donc voilà, de l'aide serai la bienvenue ^_^ Je ne garantie pas l'exactitude de mes résultats sur les valeurs de seuils bas et haut, de l'équation différentielle 1 etc, mais normalement ça devrait aller...

j'en profite un peu, on demande au début de d'expliquer pourquoi on peut étudier les 2 étages de manière séparée... je ne sais vraiment pas quoi dire...

Un grand merci d'avance à tou(te)s!

P.S. Si certains veulent  voir le sujet en entier, voici le lien



montage ali

montage ali

Posté par
zebrico
re : montage ali 22-10-16 à 18:15

J'ai oublié une petite chose, pour la valeur de

i(t=0^{+})\leq \frac{3Vsat}{2R1}

j'ai ça (clairement j'ai l'impression d'être parti dans un délire en repassant par la définition de la tension mais bon). Si i doit bien vérifier cette relation, il vérifie aussi forcément la stricte positivité, puisqu'il y a forcément du courant qui circule dans le circuit.... (à mon humble avis... )

Posté par
vanoise
re : montage ali 22-10-16 à 22:00

Bonsoir
Je crois que tu as mal recopié l'énoncé sur les basculements en niveau haut et bas du comparateur à hystérésis. Je lis en Q11 : "à t=0 l'étage 2 bascule en saturation haute". L'étude préalable du comparateur montre que ce basculement se produit lorsque Us atteint la valeur Vsat/2  par valeurs croissantes. Le condensateur impose la continuité de cette tension en t = 0 : Us(0^{-})=Us(O^{+})=\frac{V_{sat}}{2}
L'étage 2 va basculer en saturation basse lorsque Us va atteindre la valeur -Vsat/2 par valeurs décroissantes. Là encore, le condensateur assure la continuité de Us lors du basculement.
Pour t'aider un peu : voici le résultat d'une simulation montrant l'évolution de Ue (courbe rouge) et de Us (courbe verte) en fonction du temps. J'ai choisi comme dans l'énoncé R4=2R3 mais j'ai choisi pour les autres composants des valeurs quelconques, histoire de t'aider un peu mais pas trop... Bien sûr la date t = 0 diffère aussi...
Remarque peut-être hors programme : avec un ALI réel, il convient de brancher en parallèle avec C une résistance très grande devant R1 et R2, sinon l'étage intégrateur ne fonctionne pas correctement...


montage ali

Posté par
J-P
re : montage ali 23-10-16 à 09:52

Citation :
Remarque peut-être hors programme : avec un ALI réel, il convient de brancher en parallèle avec C une résistance très grande devant R1 et R2, sinon l'étage intégrateur ne fonctionne pas correctement...


Ah bon ?
J'aimerais en connaître la raison.

Posté par
zebrico
re : montage ali 24-10-16 à 14:31

Bonjour, content de vous retrouver!
Bon avant de laisser les horreurs que j'ai mises au début (j'avais mal appliqué Millman!)Ue> 0 \rightarrow Us=-\frac{1}{R1*C}*\int Uedt
Ue< 0 \rightarrow Us=\frac{1}{R2*C}*\int Uedt

et du coup ça me change mes valeurs de ∆t,bas et ∆t,haut...

Ue=-Vsat\rightarrow dUs=\frac{Vsat}{R2*C}dt\leftrightarrow \int_{t1}^{t}{dUs}=\int_{t1}^{t}{\frac{Vsat}{R2*C}dt}


d'où

Ue=-Vsat\rightarrow Us(t)=\left(\frac{R1}{R2}-\frac{1}{2} \right)*Vsat-\frac{Vsat}{R2*C} \*t

car Us(t=t1)=-\frac{Vsat}{2}

finalement

t2=(R1-R2)*C

de même pour  

Ue=+Vsat\rightarrow \int_{0}^{t}{dUS}=-\frac{Vsat}{R1*C}\int_{0}^{t}{dt}=Us(t)-Us(t=0)=-\frac{Vsat}{R1*C}t

d'où

Ue=+Vsat\rightarrow Us(t)=\frac{Vsat}{2}-\frac{Vsat}{R1*C}t

et déjà là ça me gène car apparement ma tension ne peut que diminuer... c'est pour ça que j'ai détaillé mon calcul, car je ne vois pas l'erreur

si malgré tout je continue j'obtiens que t1=R1*C car Us(t1)=Vbb

et
∆tbas=t1
∆thaut=t2-t1<0!!!!!!!!!!

merci encore!

Posté par
zebrico
re : montage ali 24-10-16 à 14:41

J'ai oublié un petit truc, je me rend compte que l'erreur ne peut venir que  de la première ligne quand j'applique Millman

Ue>0, V^{-}=\frac{Us*jR1*C\omega+Ue }{1+jR1*C\omega}

pour celle là il n'y a pas de soucis
par contre pour la deuxième j'avais mis :

Ue<0, V^{-}=\frac{Us*jR2*C\omega-Ue }{1+jR2*C\omega}

avec un signe "moins" car pour moi le courant traverse la diode 2 de la droite vers la gauche, donc la question est : quand est ce que on doit prendre en compte le sens du courant quand on applique Millman?
Merci

Posté par
vanoise
re : montage ali 24-10-16 à 15:20

Bonjour
Puisque VE- =0 pour l' ALI de gauche, tu peux distinguer deux cas simples :
Ue>0 : D1 est passante et se comporte comme un interrupteur fermé, D2 est bloquée et se comporte comme un interrupteur ouvert : les lois s'appliquent comme si R2 était enlevée, D1 étant remplacée par un fil.
Ue<0 : D1 est loquée et se comporte en interrupteur ouvert, D2 est passante et se comporte en interrupteur fermé. Les loi de l'électrocinétique s'applique comme si R1 était absente, D2 étant remplacée par un fil.
Choisir R2 R1 permet d'avoir deux coefficients directeurs pour la courbe Us(t) de valeurs absolues différentes.
Le théorème de Millman s'applique en valeurs algébriques, il n'y a pas lieu de modifier les signes de l'expression algébrique selon les signes des tensions. Seulement, selon le signe de Ue, il faut faire intervenir R1 ou R2 dans l'expression algébrique comme expliqué...

Posté par
zebrico
re : montage ali 24-10-16 à 15:28

Oui j'avais bien compris qu'il fallait appliquer Millman comme si il n'y avait pas de résistance R1 dans un cas ou de résistance R2 dans l'autre

bon merci à vous

Posté par
zebrico
re : montage ali 24-10-16 à 15:37

J'ai quand même oublié, la première question était "pourquoi on peut étudier les deux étages séparément?",car je n'en ai aucune idée...

Posté par
vanoise
re : montage ali 24-10-16 à 18:28

Un ALI idéal se comporte en sortie comme un générateur de tension idéal : la tension de sortie est indépendante de l'intensité du courant de sortie : c'est d'ailleurs pour cette raison que les expressions des tensions de sortie des ALI ne font pas intervenir l'intensité du courant de sortie. Autrement dit : brancher à la sortie d'un ALI un dipôle ou l'entrée d'un quadripôle ne modifie pas le fonctionnement de l'ALI.
Remarque : tu as sans doute étudié en TP qu'avec les ALI réels, ce qui vient d'être dit est valide seulement si le courant de sortie de l'ALI est d'intensité  ne dépassant pas la vingtaine de milliampères (au moins pour les modèles les plus courants). C'est pour cette raison que les montages à ALI utilisent des résistances assez importantes : égales ou supérieures en général au kiloohms.



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