les composants electroniques
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LES COMPOSANTS ELECTRONIQUES. Sommaire. Le condensateur La diode Le transistor Bipolaire MosFet Le thyristor le triac Le régulateur de tension Le relais L’optoélectronique Les circuits de logique Les accumulateurs et piles. Les condensateurs. Symbole : - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
LES LES COMPOSANTS COMPOSANTS
ELECTRONIQUESELECTRONIQUES
SommaireSommaire• Le condensateurLe condensateur• La diodeLa diode• Le transistorLe transistor
BipolaireBipolaireMosFetMosFet
• Le thyristor le triacLe thyristor le triac• Le régulateur de Le régulateur de tensiontension• Le relaisLe relais• L’optoélectroniqueL’optoélectronique• Les circuits de logiqueLes circuits de logique•Les accumulateurs et Les accumulateurs et pilespiles
Les condensateursLes condensateursUn condensateur est un composant électronique Un condensateur est un composant électronique
ou électrique dont l'intérêt de base est de ou électrique dont l'intérêt de base est de pouvoir recevoir et rendre une charge électrique pouvoir recevoir et rendre une charge électrique
en peu de temps.en peu de temps.
Condensateur au papier métallise Condensateur a film plastique
Symbole :
Condensateur ( symbole général) Condensateur polarisé +
--
Charge d’un condensateur a travers une Charge d’un condensateur a travers une résistance.résistance.
K R I
C Uc E
Courbe de charge:
Uc E 2/3 E t t1
· E est constant. A l'instant t = 0 le condensateur est déchargé Uc = 0A la fermeture de K , la tension de charge du condensateur est définie par :
·On appelle "constante de temps"
·t1 = pour 2/3 de E Quand le condensateur est chargé Uc = E
t = RCAvec t en s, R en W et C en F
Uc(t) = E ( 1- e-t/RC )
Décharge d’un condensateur a travers Décharge d’un condensateur a travers une résistance.une résistance.
Uc E E/3 t t1
· Quand le condensateur est déchargé Uc = 0
K R I
C Uc
E est constant.· A l'instant t = 0 le condensateur est chargé : Uc = EA la fermeture de K , la décharge du condensateur est défini par :
Uc(t) = E e -t/RC
t1 = pour 1/3 de E
FormulesFormules
Q, la quantité d'électricité "emmagasinée" par le condensateur est définie par:
mais aussi par :
I Intensité absorbée en A
t temps pendant lequel le Q = I.t condensateur emmagasine de
l'électricité en s
t peut être exprimé en heure si Q est en Ah
Q en Coulomb
Q = C.U U en volt
C en Farad
Associations de condensateurs.Associations de condensateurs.
•En série
•
•La règle est inverse de celle des associations de résistances.
•1/Ceq = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ...
En parallèle
•Ceq = C1 + C2 + C3 + ...
DIODEDIODE
La diode sert La diode sert principalement au bon principalement au bon fonctionnement d’un fonctionnement d’un circuit en empêchant la circuit en empêchant la circulation du courant circulation du courant dans le mauvais sens.dans le mauvais sens.
Symbole général : Identification du composant :
Applications
La diode, à la manière d'un clapet,elle ne permet le passage du courant que dans un sens.
Le clapet est fermé, le courant est bloquée.
Le clapet est ouvert, le courant
passe.
SchémasSchémas
Schémas et formulesSchémas et formules
Les caractéristiques idéale de la diode à jonction.
La tension de seuil de la diode Vf0 = 0,7V
SchémasSchémas
La formule :
Vg = Vd + Vr
Les différentes diodesLes différentes diodes
•Diode idéale : Elle est parfaitement conductrice, sa résistance directe est nulle, la chute de tension qu’elle produit est nulle aussi.
•Diode réelle : C’est une diode presque idéale.
•Diode de stabilisation de tension : Elle est comme son nom l’indique.
•Diode Zéner : La tension inverse aux bornes de la diode reste constante à condition de maintenir son intensité inverse.
•Diodes électroluminescentes : Voir Clément Lejeune.
Le Transistor bipolaireLe Transistor bipolaireDéfinitiDéfinitiononUn transistor bipolaire permet
d’assurer le rôle d’amplificateur de courant, d’adaptateur de tension.
Il existe différent boîtier de transistor : le X37, TO72, TO5, TO16, X10, TO220, TO3
DésignationIl existe deux types de représentation suivant le sens du
courant :
RelationsRelations
Relation principale :
IE = IB + IC
IC = ß x IB
Avec ß un nombre entre 50 et 500 indiqué sur le transistor.Transistor saturé :
IB = IB sat
Transistor sursaturé :
IB = K x IB sat
Avec K = 2 ou 3
ß sursaturé
Transistor bloqué :
IB = 0
Plus simplement un transistor bipolaire a deux positions :
-Le transistor est bloqué.
-Le transistor est en sursaturation.
ApplicationsApplications
La base du transistor est relié à une résistance qui réduit le courant de base. L’émetteur est directement relié à la masse.
Charge
Formules et schémas Formules et schémas explicatifsexplicatifs
En pratique, on cherche tout d’abord à calculer IC pour pouvoir ensuite calculer IB et enfin RB donc :•IC = Vcc / RC
•IB = IC / B
•IB = K x IB
•RB = VRB / IB avec VRB = Vcmde - VBE
Les transistors MOSFETLes transistors MOSFET
Les transistors MOSFET sont des transistors à effet de champ à grille Les transistors MOSFET sont des transistors à effet de champ à grille isolée, commandés par une tension appliquée sur sa grille. On en isolée, commandés par une tension appliquée sur sa grille. On en
distingue deux types: canal distingue deux types: canal PP et canal et canal NN..
ApplicationsApplications
On intègre dans les circuits logiques ces transistors qui permettent la On intègre dans les circuits logiques ces transistors qui permettent la réalisation d’interrupteurs et d’inverseurs en commandant deux réalisation d’interrupteurs et d’inverseurs en commandant deux
transistors montés en « push pull » (transistors montés en « push pull » (tirer et pousser)tirer et pousser)
Schémas explicatifsSchémas explicatifs
Canal N
drain
Source
grille
Canal P
Source
drain
grille
Lorsque la tension grille-source est inférieure à la tension de seuil, le transistor ne conduit pas, on dit qu’il est bloqué. Dans le cas contraire il conduit le courant entre le drain et la source, on dit qu’il est passant.
Mise en oeuvre
Ve
R
Vcc
Ve
R
entrée
Canal N
Canal P
sortie
1
P
N
V +
Entrée = V+
•Vgs N = V+ canal N est passant
•Vgs P = 0V canal P est bloqué
Vs = 0V
Entrée = 0V
• Vgs N = 0V canal N est bloqué
• Vgs P = -V+ canal P est passant
Vs = V+
Exemple d’application
Le thyristor.Le thyristor.
Le thyristor est un interrupteur électronique unidirectionnel, Le thyristor est un interrupteur électronique unidirectionnel, il devient conducteur suite à une impulsion électrique sur sa il devient conducteur suite à une impulsion électrique sur sa « gâchette » si le courant va de l’anode vers la cathode.« gâchette » si le courant va de l’anode vers la cathode.
Application.Application.
Déclenchement de la gâchette : Lorsque l’impulsion de Déclenchement de la gâchette : Lorsque l’impulsion de la gâchette est suffisante en intensité et en durée la la gâchette est suffisante en intensité et en durée la mise en conduction est rapide.mise en conduction est rapide.
Pour amorcer le thyristor : UAK > 0Pour amorcer le thyristor : UAK > 0 Reste conducteur si : UAK < 0 et IAK < 0Reste conducteur si : UAK < 0 et IAK < 0
Caractéristique électriqueI f(U)
Schéma Schéma électriqueélectrique
Charge<
Ich
A
Th
CCircuit de déclenchement
de la gâchette
G
E ~t
t
t
E
Déclenche.
Ich
Le triac.Le triac.
Une fois enclenché par une impulsion sur la gâchette, le triac Une fois enclenché par une impulsion sur la gâchette, le triac laisse passer le courant. Il permet de simplifier le montage : il laisse passer le courant. Il permet de simplifier le montage : il est en quelque sorte constitué par 2thyristors montés en tête-est en quelque sorte constitué par 2thyristors montés en tête-bêche dans le même boîtier.bêche dans le même boîtier.
Application.Application.
Le triac peut être comparé à 2 thyristors, la conduction Le triac peut être comparé à 2 thyristors, la conduction peut se faire dans les deux sens du courant. Avec une peut se faire dans les deux sens du courant. Avec une impulsion sur la gâchette on rend le triac conducteur.impulsion sur la gâchette on rend le triac conducteur.
Le triac supporte des tensions pouvant atteindre Le triac supporte des tensions pouvant atteindre 800V. Il est commandé par un courant de gâchette IGT 800V. Il est commandé par un courant de gâchette IGT allant de 5 à 50 mA.allant de 5 à 50 mA.
Caractéristique Caractéristique électriqueélectrique
Schéma Schéma électriqueélectrique
LesLes relaisrelaisUn relais est un appareil Un relais est un appareil composé d’une bobine composé d’une bobine (électroaimant) qui lorsqu’elle (électroaimant) qui lorsqu’elle est parcourue par un courant est parcourue par un courant électrique agit sur un ou électrique agit sur un ou
plusieurs contact:plusieurs contact:
Types de contacts Abréviations
-contact à fermeture-contact à ouverture-contact unipolaire inverseur -contact bipolaire inverseur
( NO )( NF )( 1R/T ) ( 2R/T )
ConstitutionConstitution
Un relais " standard " est constitué d’une bobine ou Un relais " standard " est constitué d’une bobine ou solénoïde qui lorsqu’elle est sous tension attire par un solénoïde qui lorsqu’elle est sous tension attire par un phénomène électromagnétique une armature phénomène électromagnétique une armature ferromagnétique qui déplace des contacts, voir figure et ferromagnétique qui déplace des contacts, voir figure et photo ci-dessous.photo ci-dessous.
Figure explicative
Photo détaillée
FonctionnementFonctionnement
Lorsque la bobine du relais est alimentée, l’armature Lorsque la bobine du relais est alimentée, l’armature mobile du relais actionne les contacts qui changent mobile du relais actionne les contacts qui changent d’état.d’état.
L
KM1Lorsque l’on appuie sur le bouton poussoir, on alimente la bobine qui ferme le contact. La lampe s’allume.Lorsque l’on relâche le bouton poussoir la lampe s’éteint.
LE GULATEUR DE TENSIONLE GULATEUR DE TENSION
La fonction régulation de tension a pour but de maintenir une tension de sortie constante en agissant sur la tension d’entrée.
Les régulateurs de tension sont des composants qui assurent cette fonction.
SymboleSymbole
RR
(Sortie)
(Entrée)
(Référence)
OOn distingue deux typesdeux types de régulateurs à trois broches :
- les positifs, de type (qui sont les plus utilisés)
- et les négatifs, de type
Ex :Ex : si on souhaite obtenir une tension de +5 V, on utilisera un régulateur 780505 ou 78L0505.
78XX 79X
X
Les 3 broches des régulateurs de tension.
(1) Entrée
(2) Référence
(3) Sortie
(1)(2)
(3)
TENSION DE SORTIE FIXETENSION DE SORTIE FIXE
(exemple pour un régulateur 7805)(exemple pour un régulateur 7805)
7805EntréeEntrée SortieSortie
RéférencRéférencee
EntréeEntrée SortieSortie
+37 V
Ue
+5 V
Us
+7 V
Application : tension de sortie ajustableApplication : tension de sortie ajustable
LM 7805
R1
R2
I OC1
0,33 μF 0,01 μF
C2
1
2
3Entrée Sortie
2V/R1 > 3 I
I = 1,5 mA
O
O
Les diodes électroluminescentes Les diodes électroluminescentes et les afficheurs 7 segmentset les afficheurs 7 segments
I.Les diodes I.Les diodes électroluminescentesélectroluminescentes
Les LED ou DEL sont des composants Les LED ou DEL sont des composants électroniques qui sont capables électroniques qui sont capables d’émettre de la lumière quand un d’émettre de la lumière quand un courant électriques les traverses.courant électriques les traverses.
II.Les afficheurs 7 II.Les afficheurs 7 segmentssegments
Les afficheurs 7 segments sont des Les afficheurs 7 segments sont des afficheurs surtout numériques afficheurs surtout numériques utilisant des LED pour utilisant des LED pour fonctionner.Ils sont très présent fonctionner.Ils sont très présent dans les calculatrices et les dans les calculatrices et les montres.montres.
ApplicationsApplications
Le montage de base d’une LED conciste à relier un générateur avec une résistance et enfin la LED.
Un afficheur 7 segments est en fait un assemblage de LED et de résistance dirigé par un paqué de porte logique.
ExplicationsExplications Qu’elle soit seule ou dans un afficheur, une DEL ne Qu’elle soit seule ou dans un afficheur, une DEL ne
supporte pas:supporte pas:
_ Les tensions inverse trop élevées ( 3à 5V )_ Les tensions inverse trop élevées ( 3à 5V )
_ Les intensité trop grandes ( 20 à 50 mA maximum )_ Les intensité trop grandes ( 20 à 50 mA maximum )
_ Selon sa couleur une DEL supporte une certaine _ Selon sa couleur une DEL supporte une certaine tension seuil ( moins, elle ne fonctionne pas et plus, tension seuil ( moins, elle ne fonctionne pas et plus, elle expose ):elle expose ):
I: infrarouge
II: rouge
III: orange
IV: jaune
V: vert
VI: bleu
VII: blanc
CalculsCalculs
Comment calculer la valeur de la résistance?
En fait on utilise U=R*I mais on ajoute la tension de fonctionnement de la DEL.
Donc U=R*I+Ud ce qui donne: R= (U-Ud)/I
Exemple simple:
Pour R= 5V; I= 2mA; et une DEL jaune donc Ud= 2v on a besoin d’une résistance de R=1.5KOhm
Fonctionnement d’un afficheur 7 segmentsFonctionnement d’un afficheur 7 segments
Un afficheur 7 segments est en fait un microcontrôleur Un afficheur 7 segments est en fait un microcontrôleur relié à des DEL qui éclaire chacune un segmentrelié à des DEL qui éclaire chacune un segment
Selon les informations que l’on envoient aux différentes bornes, on allument différentes DEL ce qui permet de former différents chiffres
Bien que la technologie des afficheurs 7 segments soit un peu en voie de disparition (à cause de l’expansion des LCD), on en trouve toujours beaucoup de nos jours (compteurs numérique). Les DEL, elles, on un belle avenir devant elles. Grâce à leurs faible consommation, leurs bonne durée de vie et leur taille, on peut vraiment tout faire avec !
LES COMPOSANTS LES COMPOSANTS LOGIQUES CMOS TTLLOGIQUES CMOS TTL
TTL 7404
La famille TTL :
transistor transistor logique. Elle utilise Des transistors bipolaires.Temps de propagation faible mais puissance élevé. Alimentation de 5V.
Série des circuits intégré 7400
La famille CMOS :
complementary metal oxide semiconductor. Utilise transistors à effet de champs. Temps de propagation élevé mais faible puissance. Alimentation entre 3 et 15V. Composants utilisant des portes logiques.
Série des circuits intégré 4500
Ent
rée
So
rtie Ent
rée
So
rtie Ent
rée
So
rtie Ent
rée
So
rtie Ent
rée
So
rtie Ent
rée
So
rtie Ent
rée
So
rtie Ent
rée
So
rtie
Idéale 74XX 74LSXX 74ASXX 74ALSXX 40XX 74HCXX 74HCTXX
TTL CMOS
0,4V
0,8V
1,5V
2V
2,4V
2,7V
3,5V
4,9V
"1" logique "0" logiqueIndéterminé
Caractéristiques électroniques
& &
14 13 12 11 10
SCHEMA DE BRANCHEMENT
8
Les piles et accumulateursLes piles et accumulateurs
Un accumulateur électrique est un dispositif destiné à stocker Un accumulateur électrique est un dispositif destiné à stocker l'énergie électrique, sous forme électrique (condensateur) ou l'énergie électrique, sous forme électrique (condensateur) ou accumulateurs électrochimiques, parfois appelés à tort pile accumulateurs électrochimiques, parfois appelés à tort pile
rechargeable.rechargeable.
Lorsque l'on parle d'éléments rechargeables on utilise le terme d'accumulateur. On les distingue des piles électriques qui ne sont par
définition pas rechargeables. Les piles fournissent la quantité d'électricité prévue à leur fabrication (aucune charge, ni préparation
n'est nécessaire avant utilisation).
Accumulateur Plomb-acide
Accumulateurs Ni-Cd (Nickel-cadmium)
Caractéristiques générales des accumulateurs Caractéristiques générales des accumulateurs électrochimiquesélectrochimiques
La tension ou potentiel (en volt). Elle est de l'ordre de quelques La tension ou potentiel (en volt). Elle est de l'ordre de quelques volts pour un élément.volts pour un élément.
• La capacité électrique est généralement indiquée en A.h (Ampère(s) pendant une heure), mais l'unité officielle (SI) est le coulomb. Elle se mesure dans la pratique par référence au temps de charge/décharge.
• La technologie :- Plomb-acide- Ni-Cd (Nickel-cadmium)- Alcaline rechargeable - Ni-MH (Nickel-métal hydrure)- etc.
• L’impédance interne, exprimée en ohm, impédance parasite qui limite le courant de décharge, ainsi que la fréquence de ce courant, en transformant en chaleur par effet joule une partie de l'énergie restituée.
L'impédance est l’équivalent d’une résistance mais pour courant alternatif.
Elle est généralement notée Z
Z = U/I U=Tension efficace (V)
I= Intensité efficace (A)
Caractéristiques générales des accumulateurs électrochimiques
Les piles alcalinesLes piles alcalines
Pile alcalinePile alcalineContrairement aux mentions inscrites sur leurs emballages, les piles Contrairement aux mentions inscrites sur leurs emballages, les piles alcalines « non rechargeables » peuvent elles aussi être régénérées alcalines « non rechargeables » peuvent elles aussi être régénérées partiellement. partiellement.
Alcaline rechargeableAlcaline rechargeable Il existe une version améliorée dite alcaline rechargeable, spécifiquement Il existe une version améliorée dite alcaline rechargeable, spécifiquement destinée à être rechargée de nombreuses fois. destinée à être rechargée de nombreuses fois. Elles peuvent servir d'"accu de secours" grâce à leur longue durée de Elles peuvent servir d'"accu de secours" grâce à leur longue durée de conservation de la charge hors utilisation. Par exemple pour les appareils conservation de la charge hors utilisation. Par exemple pour les appareils photos.photos.
Tableau comparatif des différentes Tableau comparatif des différentes
technologiestechnologies
TypeType Énergie Énergie massiquemassique
Tension d'un Tension d'un élémentélément
Durée de vieDurée de vie(nombre (nombre de de rechargesrecharges))
Temps de Temps de chargecharge
auto-auto-déchargdécharg
eepar par moismois
PlombPlomb 30-35 30-35 Wh/kgWh/kg 2 V2 V 200-300200-300 8-16 h8-16 h 5 %5 %
Ni-CdNi-Cd 40-55 40-55 Wh/kgWh/kg 1,20 V1,20 V 1 5001 500 1 h1 h > 20 %> 20 %
Ni-MHNi-MH 60-70 60-70 Wh/kgWh/kg 1,20 V1,20 V 300-600300-600 2-4 h2-4 h > 30 %> 30 %
Ni-ZnNi-Zn 70-80 70-80 Wh/kgWh/kg 1,65 V1,65 V > 1 000> 1 000 1-3 h1-3 h > 20 %> 20 %
PilePileAlcalinAlcalin
ee
80-160 80-160 Wh/kgWh/kg 1,50-1,65 V1,50-1,65 V < 50< 50
1-16 h1-16 h(selon (selon capacitcapacit
é)é)
< 0,3 %< 0,3 %
Li-ionLi-ion 90-160 90-160 Wh/kgWh/kg 3,7 V3,7 V 500-700500-700 2-4 h2-4 h 10 %10 %
Li-PoLi-Po 80-130 80-130 Wh/kgWh/kg 3,7 V3,7 V 300-500300-500 2-4 h2-4 h 10 %10 %