Oscillateur à portes NAND
En réalisant ce montage, nous voulions construire un instrument qui ne fonctionne pas uniquement comme chronomètre mais qui peut, par un signal électrique, visualiser à l'aide d'une diode un battement avec une période d'une seconde.
Pour ce montage nous avons utilisé un oscillateur rectangulaire de type CD4011.
Pour ce montage nous avons utilisé un oscillateur rectangulaire de type CD4011.
"Qu'est donc qu'un oscillateur rectangulaire ? Et bien c'est un montage ou un composant électronique qui génère un signal périodique (c'est à dire qui se répète) et ce signal passe d'un niveau bas (par exemple 0 V) à un niveau haut (par exemple 12 V), puis au bout d'un certain temps repasse vers le niveau bas. Le signal reste un certain temps à l'état bas puis passe de nouveau à l'état haut, et le cycle se poursuit ainsi de suite sans s'arrêter, tant que les conditions requises pour que l'oscillation ait lieu sont respectées. Quand on regarde ce genre de signal à l'oscilloscope, il a la forme de créneaux (comme ceux d'un château fort), c'est pourquoi on lui a donné le nom de rectangulaire." [13]
Problématique: Comment obtenir un signal périodique avec une période d'une seconde avec un oscillateur rectangulaire?
Matériel utilisé pour la réalisation de cette expérience
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Voici le shéma de notre montage (oscillateur rectangulaire). C1, le condensateur, est réglable, ainsi que que R2, une résistence. R1 est une résitence fixe de 220KΩ.
Explication de la démarche adoptée
Comme nous l'avons déjà évoqué dans notre introduction, nous voulions obtenir par notre montage un signal électrique de période 1 seconde. Pour calculer la période nous avons utilisé la formule suivante:
avec R en Ohm (Ω) et C en Farad (F) et T en s
Notre but était donc de trouver des valeurs avec lesquelles on obtient une période d'une seconde. Nous avons choisi les valeurs suivantes par exemple:
Notre but était donc de trouver des valeurs avec lesquelles on obtient une période d'une seconde. Nous avons choisi les valeurs suivantes par exemple:
Il ne s'agit pourtant que de deux valeurs théoriques possibles parmis plusieures qui permettent d'obtenir une période d'une seconde.
Lors de notre manipulation, nous avons trouvé d'autres valeurs. Expérimentalement nous avons trouvé:
R = 100 KΩ = 1.10^5 Ω et
C = 10µF = 1.10^-5 F
en remplacant R et C par ces valeurs dans la formule on obtient:
R = 100 KΩ = 1.10^5 Ω et
C = 10µF = 1.10^-5 F
en remplacant R et C par ces valeurs dans la formule on obtient:
Ce résultat correspond donc bien au résultat voulu étant une période d'une seconde. Le résultat a été obtenu grâce au bon choix de la valeur de la résistence ainsi que du condensateur. Ils ont été vérifé par le clignotement régulier de la diode intégrée dans le circuit. Sa période était d'une seconde donc nous pensions que le signal électrique avait la même période. Pour vérifier ceci nous avons branché à un ordinateur un oscilloscope connecté au circuit. En mesurant la période du signal obtenu, nous avons bien de nouveau vérifé que la période du signal est d'une seconde. (voir photographie ci-dessous)
Conclusion
En réglant expérimentalement le condensateur sur 10 µF et la résistance sur 100 KΩ ainsi qu'une vérification des valeurs par le calcul, nous avons réussi à obtenir un signal périodique. Il était d'une période d'une seconde et la diode intégrée dans le circuit clignotait toutes les secondes. CE résultat a aussi été vérifé par un logiciel affichant les signaux électriques du circuit.
Nous avons donc crée, grâce à l'utilisation/par l'intermédiaire de l'électronique numérique, un engin permettant de visualiser des secondes.
Nous avons donc crée, grâce à l'utilisation/par l'intermédiaire de l'électronique numérique, un engin permettant de visualiser des secondes.
Les deux photographies ci-dessus représentent notre montage. Les deux grands boitiers sont le condensateur réglable et la résistence réglable. La boîte noire correspond au générateur et la boîte grise à côté à l'oscilloscope. Les autres matériaux utilisés sont fixés sur la plaque électronqiue. Y sont fixés par exemple la résistence fixe de 220KΩ ainsi que la plaque CD4011. La diode est placée à la sortie du condensateur.